郝悦
中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 陕西西安 710075
摘要：智能开关柜作为电力系统重要控制设备和现代计算机技术结合，实现自动、全面监控电力系统，确保电力系统安全、可靠、经济和稳定运行。
关键词：智能化；开关柜；燃机电厂；应用
1 差异分析
常规开关柜存在的主要问题有：一是体积差异。为满足绝缘间距、工频耐压等重要参数，常规开关柜体积较大。二是智能差异。常规开关柜智能化水平较低，计算机信息技术、网络检测技术、通信技术等有效整合水平有限，不能实现复杂的信息处理。三是工艺差异。常规开关柜由于工艺水平限制，导致开关柜整体精度较低。
2 智能开关柜
智能开关柜体积较小，广泛应用计算机信息技术、网络通信技术、传感技术、智能控制和状态评估等先进技术，实现开关柜自动监控、实时通讯、安全防控和远程网络功能。
智能开关柜可实现基于负载的温升动态变化进行实时监测，有效避免故障发生和测温报警盲区，提升设备运行功效，实时掌握断路器及二次元器件运行状态，在设备发生事故前进行纠偏。
2.1 智能化开关柜的基本配置
华电某燃机电厂采用的智能化开关柜主要由MDC4智能监控单元、i VD4智能断路器、专家系统和在线监视系统等几部分组成，内部结构见图1。
2.2 智能电子组件
2.2.1 MDC4智能监控单元
MDC4智能监控单元是智能化方案核心设备，支撑智能化改造方案中执行设备的数据交换及控制传递。MDC4由温变实时监测、断路器手车及接地控制和其二次元件监测等单元组成。
图1 智能开关柜内部示意图
温变实时监测子单元是开关柜内关键点温升监测的无线数据采集器，与安装在VD4上的触头温升监控单元一样均采用无线方式连接，可实时获取触头系统的温度值。利用可靠的无线射频技术，使高低压侧数据交换进行了彻底的电气隔离。另外由于采用无线方式，同预埋数据线缆或光纤线缆相比，不存在线缆被小动物啃咬损坏、日常操作或维护过程中被拉断或磨损的危险。
断路器二次元件监测子单元是对VD4断路器内储能电机、分和合闸线圈的状态进行实时采集分析系统。其内部利用先进的霍尔元件对执行设备导线周围的磁场变化进行感应，实现非介入式U和I值测量。
采用MDC4智能监控单元是断路器电动手车、电动接地开关的控制器，根据指令控制电机实现断路器手车的电动摇进、摇出和实现接地开关的合闸、分闸。同时，智能监控单元可实时监测并判断电机是否工作正常；根据电动地刀关合、断开过程中，其负荷变化大、速度快的特点，优化电机的过程控制，确保地刀可靠关合、断开，可有效地避免由地刀机构遇到障碍或卡阻所导致的电机堵转甚至烧毁情况的发生。
通讯子单元是为了实现与电流传感器、主轴角度传感器、压力传感器连接而设计的通信接口，物理层上采用类似RS485的屏蔽双绞线连接，保证数据传输的可靠性及抗干扰性。
2.2.2 i VD4智能断路器
i VD4智能断路器以VD4真空断路器为平台，增加了无线测温传感器、智能主轴角度传感器、智能压力传感器，以及在低压室电流传感器二次线上增加霍尔传感器。通过智能化传感器的配置，实时监测断路器的状态参数以及动态参数。
2.2.3 构架专家系统
其通过RS485接口与MDC4智能监控单元连接，获取i VD4关键参数，数据保存在本地。专家系统与全厂数字化系统通讯，并能通过网页调出各类监测曲线。
2.2.4 在线监视系统
可实现远方可视化校验，自带补光LED即使在封闭无光的柜内也能清晰捕捉开关态，某电厂开关柜安装两个摄像头。分别布置在电缆室和断路器室，监视接地开关分、合状态和小车摇进、出状态。每两个断路器开关柜用一个视频服务器，通过以太网交换器通讯将视频文献发送至视频终端，远程操作开关设备无需派人前往现场就可确认开关是否动作到位。
3 某电厂实现在线监测参数
根据以上配置原则，某电厂开关柜内可实现的在线监测参数如表1所示。
表1 在线监流参数表
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4 某电厂智能化开关柜的通讯结构（如图2所示）
图2 某电厂智能化开关柜的通讯结构
5 电气二次设计时需注意的问题
1）与普通开关柜不同，智能开关柜的断路器手车和接地开关都可以远方控制，注意为MDC4监测单元供电时需考虑手车电机及接地刀电机负荷，
2）断路器手车的控制逻辑里还应增加断路器的常闭接点，防止误操作。
3）由于增加了远方控制的设备，在统计DCS IO点时应比普通开关柜按每面增加4个DI和4个D0的情况考虑。
6 结语
智能化开关柜已越来越广泛使用在各行业项目中，本文在介绍智能化开关柜的配置及结构基础上，结合在华电某项目中的实际应用，指出了在电气二次设计时需注意的问题，以期在今后的项目中得到更好设计和应用。
参考文献
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