智能操控裝置在高壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用

安科瑞 梅岑彬 18761500144

0 引言

電力傳輸系統(tǒng)中，發(fā)電廠、變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜起著關(guān)鍵性的作用，隨著電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，高壓開(kāi)關(guān)柜也得到廣泛的使用。為了更合理的對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障開(kāi)關(guān)柜的智能、安全、可靠的運(yùn)行，高壓柜智能操控裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)應(yīng)用于高壓開(kāi)關(guān)柜的監(jiān)測(cè)。智能操控裝置采用采用集成電路設(shè)計(jì)，具有先進(jìn)的處理單元及數(shù)字傳感器技術(shù)，不僅可以本地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，還可以通過(guò)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，有助于系統(tǒng)分析開(kāi)關(guān)柜各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，實(shí)現(xiàn)變配電網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展。

1 傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)柜的在操控方面的不足

1.1二次元件功能單一，安裝麻煩

高壓開(kāi)關(guān)柜普遍裝配一次模擬指示牌，斷路器分閘/合閘指示燈，手車工作/試驗(yàn)位置指示燈，儲(chǔ)能指示燈等多種狀態(tài)指示燈，分合閘、遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及帶電顯示器等二次元件，元件種類繁多，安裝、布線麻煩，而且指示數(shù)據(jù)也不能上傳后臺(tái)。

1.2運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)智能化不足

傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜采用人工巡檢的方法定期查看柜內(nèi)有無(wú)凝露，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝露時(shí)手動(dòng)開(kāi)啟柜內(nèi)除濕器進(jìn)行除濕，不能及時(shí)對(duì)柜內(nèi)溫濕度環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，存在一定安全隱患。此外，高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)手車觸頭，母排/電纜接頭在大電流負(fù)載運(yùn)行時(shí)會(huì)存在發(fā)熱現(xiàn)象，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜的接點(diǎn)溫度監(jiān)視，往往都是采用人工手持紅外測(cè)溫儀定期測(cè)量母排/電纜等電氣接點(diǎn)溫度，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有異常高溫時(shí)不能及時(shí)處理。而且開(kāi)關(guān)觸頭等內(nèi)部接頭位置，也無(wú)法通過(guò)手持紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)不夠合理。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜智能操控裝置的功能特點(diǎn)

2.1 動(dòng)態(tài)模擬指示

智能操控將開(kāi)關(guān)柜一次模擬牌和狀態(tài)指示燈進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)一次模擬牌的動(dòng)態(tài)展示。一次系統(tǒng)圖內(nèi)斷路器、手車、接地刀、儲(chǔ)能指示等符號(hào)，均跟隨一次設(shè)備實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，既方便用戶直觀、準(zhǔn)確的了解到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 分合閘操作開(kāi)關(guān)

智能操控裝置可以集成高壓開(kāi)關(guān)柜常用的分閘/合閘，遠(yuǎn)程/就地和儲(chǔ)能等轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用戶無(wú)需在柜門上開(kāi)孔安裝，既簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)柜面設(shè)計(jì)，又方便了用戶安裝接線。

圖1 傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜面

圖2 使用智能操控開(kāi)關(guān)柜面

2.3 高壓帶電顯示、核相及驗(yàn)電

智能操控采用高亮LED指示燈進(jìn)行三相高壓帶電狀態(tài)指示，且集成閉鎖指示燈和閉鎖繼電器出口。按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在母線各相電壓均小于額定電壓的15%時(shí)，強(qiáng)制閉鎖處于“解鎖”狀態(tài)，前面板上“LOCK”指示燈不亮，“閉鎖”接點(diǎn)閉合；母線任意相電壓大于額定電壓的40%時(shí)，強(qiáng)制閉鎖處于“閉鎖”狀態(tài)，“LOCK”指示燈亮，“閉鎖”接點(diǎn)斷開(kāi)。

此外，操控還具有核相和驗(yàn)電插孔，配合核相/驗(yàn)電器，可以實(shí)現(xiàn)各回路的核相及驗(yàn)電操作。

2.4 自動(dòng)溫濕度控制

智能操控裝置采用數(shù)字式溫濕度控制，準(zhǔn)確測(cè)量開(kāi)關(guān)柜內(nèi)環(huán)境溫濕度，當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度大于高濕設(shè)定值或溫度小于低溫設(shè)定值，可以自動(dòng)啟動(dòng)加熱器進(jìn)行除濕/升溫，當(dāng)溫濕度調(diào)節(jié)成功后，自動(dòng)停止加熱器；裝置還對(duì)加熱器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，發(fā)生加熱器工作異常時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警提示。當(dāng)環(huán)境溫度大于高溫設(shè)定值，啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，降溫到目標(biāo)值后，自動(dòng)停止鼓風(fēng)。柜內(nèi)環(huán)境溫度發(fā)生超溫時(shí)還會(huì)產(chǎn)生超溫告警提示。所有定值用戶均可自由設(shè)定。

2.5 分合閘控制回路監(jiān)視

智能操控裝置具有分合閘控制回路監(jiān)視功能，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量分合閘控制回路的電壓，結(jié)合斷路器的分合狀態(tài)，判斷分合閘回路是否完好，通過(guò)指示燈進(jìn)行提示。

2.6 預(yù)分預(yù)合閃光指示

智能操控裝置通過(guò)采集分合閘開(kāi)關(guān)的預(yù)分/預(yù)合檔位狀態(tài)，結(jié)合斷路器的分合狀態(tài)，在用戶進(jìn)行分/合閘操作前進(jìn)行閃燈提示，防止誤操作。

2.7 電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫

智能操控裝置集成無(wú)線測(cè)溫功能，通過(guò)無(wú)線通信的方式采集開(kāi)關(guān)柜內(nèi)觸頭、電纜頭等關(guān)鍵電氣部位安裝的溫度傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電氣溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生異常溫升時(shí)，及時(shí)產(chǎn)生告警提示用戶處理及查找故障，避免設(shè)備的損毀。

圖3 靜觸頭溫度監(jiān)測(cè)

圖4 電纜頭溫度監(jiān)測(cè)

2.8 人體感應(yīng)控制照明及安全提示

智能操控裝置具有紅外人體感應(yīng)功能，當(dāng)檢測(cè)到人員活動(dòng)時(shí)，裝置自動(dòng)點(diǎn)亮顯示面板及柜內(nèi)照明。如果高壓回路帶電，還會(huì)通過(guò)語(yǔ)音提示現(xiàn)場(chǎng)人員注意規(guī)范操作，注意安全。

2.9 語(yǔ)音防誤提示

操控裝置可自由設(shè)定多種方式的語(yǔ)音防誤提示。裝置根據(jù)“微機(jī)五防”的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音誤操作提示，例如當(dāng)斷路器或接地刀合閘時(shí)，人員推進(jìn)/推出斷路器手車會(huì)產(chǎn)生“請(qǐng)分?jǐn)嗦菲鳎?qǐng)分接地刀”的語(yǔ)音提醒。

2.10 電參量測(cè)量

智能操控裝置還可以集成電參量測(cè)量功能，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓、功率、電能等數(shù)據(jù)的0.5級(jí)精度測(cè)量，替代傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)柜的電流、電壓表。

2.11 豐富的通信接口

智能操控具有485、以太網(wǎng)、對(duì)時(shí)等通信接口，采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，方便把現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)的智能監(jiān)控。

3.智能操控裝置在北京大興機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，是建設(shè)在北京市大興區(qū)與河北省廊坊市廣陽(yáng)區(qū)之間的超大型國(guó)際航空綜合交通樞紐。機(jī)場(chǎng)動(dòng)力能源來(lái)源共計(jì)31個(gè)變電站，其中航站樓高壓變電站分為三個(gè)部分，開(kāi)閉站，指廊，核心區(qū)：開(kāi)閉站包括KB1，KB2，KB3，KB4，KB5共計(jì)116面高壓柜；指廊包括T1A,T1B,T2A,T2B,T3A,T3B,T4A,T4B,T4E,T4F共計(jì)40面高壓柜；核心區(qū)包括T1C,T1D,T1E,T2C,T2D,T2E,T3C,T3D,T3E,T3F,T4C,T4D,T5A,T5B,T5C,T5D共計(jì)80面高壓柜。航站樓二期配電及停車場(chǎng)配電部分共計(jì)約340面高壓柜、后勤配電部分共計(jì)約90面高壓柜。  

在大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)配電工程選用了ASD320型智能操控裝置，裝置具有一次回路模擬圖及開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示，高壓帶電顯示及核相，自動(dòng)溫濕度控制，電氣節(jié)點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫，人體感應(yīng)自動(dòng)照明，語(yǔ)音提示及RS485通訊接口，每臺(tái)裝置配有12路無(wú)源溫度傳感器對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜母排、觸頭、電纜頭進(jìn)行合理的溫度監(jiān)測(cè)，并且把溫度數(shù)據(jù)上傳到機(jī)場(chǎng)電氣運(yùn)維平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)反饋設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行提供可靠保障。

4.開(kāi)關(guān)柜綜合監(jiān)控系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)用戶變電站智能化運(yùn)行，達(dá)到無(wú)人值守或少人值守要求，可在高壓開(kāi)關(guān)柜配置智能操控裝置后，在監(jiān)控中心配置電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000，將智能操控裝置的電參量、節(jié)點(diǎn)溫度、柜內(nèi)溫濕度等數(shù)據(jù)可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，有助于系統(tǒng)分析開(kāi)關(guān)柜各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，為用戶變電站的可靠運(yùn)行提供保障。

5結(jié)束語(yǔ)

高壓柜智能操控裝置功能眾多，可取代傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)柜上安裝一次模擬牌、狀態(tài)指示燈、就地操作旋鈕、帶電顯示器、溫濕度控制器、電流電壓表等單一功能的元件，用戶可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行功能選擇。操控裝置以整體布局配套裝備于高壓開(kāi)關(guān)柜，簡(jiǎn)化了高壓開(kāi)關(guān)柜的面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，修飾了高壓開(kāi)關(guān)柜的面板布局，完善了各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)功能和安全性，大大提高了高壓開(kāi)關(guān)柜智能化程度。