管校飞
1.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心 安徽 芜湖 241008
2.安徽鑫龙电器股份有限公司 安徽 芜湖 241008
3.安徽省电器设备电磁兼容(EMC)省级实验室 安徽 芜湖 241008
4.安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司 安徽 芜湖 241008
摘要：随着科学技术的不断进步，使得如今的配电网设备亦获得了更多先进技术的支撑。而基于一次设备与二次设备之间的有效融合，使得传统的配电网设备如此也逐步具备了检测、监控、通信、远程网络监测等功能，除此之外，诸如感知、记忆、自动诊断与修复等智能化操作功能的加入，使得开关设备的性能也较之早前有了明显提升，这对配电开关设备的智能化发展而言无疑起到了绝佳的促进作用。
关键词：智能配电；数字；配电开关
引言
随着经济社会发展的不断进步，用户对供电可靠性提出了更高要求。为此，要尽可能降低停电事故率，缩短停电时间，一方面要优化配电网络结构，提高供电可靠性。另一方面要继续提高配网设备产品质量，对设备实行智能化配置，监测设备运行状态，预警设备故障，增加设备自动控制功能，减少设备故障及人为事故的发生。开关是配电网中主要设备，是实现配网智能化、自动化的重要组成部分。随着微电子技术、传感技术、光纤、计算机技术及信息技术被广泛应用于配电网设备中，通过一次设备和二次设备融合，实现具有检测、监控、保护、通信、远程网络监测等开关功能，实现感知、记忆、自诊断、自修复等智能化操作功能，不仅可以提升开关设备性能，必将全面实现开关设备的智能化、自动化功能。
1产品或服务
数字智能配电开关是由上海京硅智能技术有限公司（以下简称“京硅智能”）研发的，具有通断快、无飞弧、超长电气寿命、可远程智能控制等特点。京硅智能自主研发的柔性电能分配算法和软硬件系统，可大幅延长开关器件的电气寿命，并提升安全性以及综合能源使用效率。该产品广泛应用于电动汽车、智能充电桩、储能设备、智能微网、5G基站、数据中心、智能建筑等场景。
2数字智能配电开关
2.1监控主机模块
监控主机模块是通过可视化的人及交换界面来存储和处理变电所的相关信息，实现远程监控和管理。采用CAN现场总线来将监控主机与智能通讯接口相连接。智能开关柜在配电系统中的重要地位是不可替代的。起到线路的开通使用、关断退出、检测排除故障线路等主要的监控和保护作用，负责系统的稳定运行。智能开关柜在线监控的进一步研究和应用，使传统离线预防性试验得到条件上的改善和技术上的突破。把先进技术应用在原有的开关柜，形成新型的智能化配电开关柜;在满足其原有功能的前提下，新技术的使用能够达到所希望的功能，符合配电网综合智能化自动化的要求。
2.2配电智能开关设备技术
当前，国内许多开关柜生产厂商正积极尝试将智能化的开关设备运用到开关柜之中，也提出了诸多的设备应用方案。诸如在实际产生过程中，厂商便通过对独立的温度、机械特性以及泄漏电流等在线监测智能组件的运用而开发除了电动接地开关、控制器以及电动底盘车等新时代高智能产品。
除此之外，就智能化的开关柜而言，国内目前所开发的智能化开关柜主要有三种：第一种是非一体化的集成型智能开关设备，此类设备类似于积木凭借，将具有检测、监控、通信、远程网络监测等众多功能的组建以凭借的方式集中到一个密闭的开关设备之内，由此实现了智能化。虽然，堆积木式的组装确实增加了金属封闭开关设备功能，但也应一体化设计的缺失加之大量的二次接线而降低金属封闭式开关设备的电气可靠性及机械可靠性。当然，此集成方式亦有其优势，那便是能借助IEC61850控制指令接收、执行、智能终端的统一上位机和后台智能化重要功能，且也正是基于此方面优势，方使得该方式目前在智能开关设备上有着十分普遍的运用，接借助与智能终端、智能化组件以及后台系统之间的结合，还能构建出一套完整的型式试验，这种方式的型式试验十分重要。至于该智能开关设备的主要技术与技术经济问题则包含如下几方面：一是诸如电源、处理单元、输出与通讯单元等装置均需基于一个独立的智能装置，故将导致智能化成本的大幅提升；二是支持对多位置电流及控制指令等诸多信息的重复采集与处理；三是应各设备之间的信息交互均是基于通信的方式来完成，而鉴于信息流本身便较为庞大，加之接线方式的繁杂，故使得产品不仅在抗干扰能力方式十分低下，且在查找问题时亦将受到严重干扰；四是成本比之一体化设计要高出许多。第二种，是功能一体化设计与开关柜体集成的智能开关设备。此方案是以整合的方式来展开一体化设计，具体则是将智能组件与开关柜整合到一起，并在设备制造之初便做好整体的规范，以此将能有效提升一次强电设备与二次弱电设备的集成程度。如此做的优点在于：一是通过对设备所需实现的各项功能及其具体的实施方式的合理规划，将能对设备的功能需求方案予以进一步优化。如针对断路器手车则需要具备对金属封闭开关的控制与检测功能，而固定式则需要搭配控制与检测隔离开关等；二是通过对传感器安装位置的合理控制来进一步提升传感器的监测效力。诸如在移开式设备中添置温度监测传感器，便可时刻监测电联结文职的温度变化。但鉴于传感器安装位置本身较为敏感，故可能会对产品的绝缘及散热性能带来影响；三是因该技术实现了对智能化功能的优化组合，故可最大限度避免通讯显示重复。通讯信息重复采集的问题，这也是功能一体化设计与拼接方式最明显的区别。第三种，逻辑功能、装置结构与断路器一体化集成设计的智能开关设备。此种方式是将断路器与传感器结合到一起，以此让断路器同时具有了检测、监控、通信、远程网络监测以及感知、记忆、自动诊断与修复等智能化操作功能，继而可对开关仪表室的柜体结构起到有效的简化作用。与此同时，于智能开关设备内部，因所安装的直线位移传感器能可直接应用于对绝缘拉杆的运动测量，而后再借由互感器的安装使断路器的梅花触头根部能与触臂直接接触，继而将所获取信息直接显示在带有触摸功能的液晶显示屏之上，以此将能对整套开关设备起到优化作用，并切实提升开关设备的智能化水平。
2.3智能开关柜在线监控系统硬件设计
新型配电监控模块配置主要由模拟量采集、开关量输入(出)模块、键盘显示模块、通信模块、主控模块等基本单元构成。功能实现的主要流程是:电流回路串联于电流互感器二次回路，电压回路并联于电压测量回路，通过电流互感器、低通滤波器、多路转换开关，将各设备的电信号转变成相应的电压值，然后经过A/D转换器实现模数转换，各通道信息经中央处理单元计算，如出现异常信息，便发出执行跳闸的信号，同时记录事故发生的时间、性质、故障点等一系列相关信息，达到对设备监控保护的目的。人机接口控制仪表可以实现对键盘的控制和显示模块的管理，而通信模块则在向下位机请求数据时，可将相关信息立即发送至所需部位。
结语
配网智能化对配电开关设备智能化提出迫切需求，开发智能化配电开关设备、提升产品性能等有诸多研究工作。现阶段，通讯、温度检测、特性监测、电动控制是通用的基本配置，实现智能化方式多种多样。本文提出的技术重点是突出功能集成和装置集成，尤其强调一次设备和二次设备的集成融合技术，在保证开关设备基本功能基础上，强化信息获取及信息处理能力，真实描述产品状态，为使用者和管理者提供可信的信息是配电开关智能化的基本要求。智能开关设备的出现弱化了一次设备和二次设备的分界，强化了以一次设备为主体的开关设备终端总成，从全新的视角提出了智能和融合。
参考文献
[1]臧春艳，胡李栋.智能型开关电器的研发现状与分析[J].高压电器，Vol.47，No.3，Mar，2011：1-6.
[2]陈宏，张庆伟等.智能变电站技术培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2010.12.
[3]薛勤，项力恒.智能开关设备的现状和应用前景[C].输变电年会，2010.