刘崇方
（广东必达电器有限公司）
摘要：电力作为我国能源体系的重要组成部分，在促进我国国民经济发展，提升能源结构的稳定性与安全性方面扮演着重要的角色，发挥着巨大的积极作用，而作为承载着其在产生、转化、传输与使用的各个环节之中的电力设备开关柜，是电力系统安全运行的保障。随着我国经济和信息技术的迅速发展，对于电力供应量与电力系统的稳定性提出了更高的要求，需要实时掌控电力输变电的运行情况。因此国家提出建设智能电网，提升电力资源的使用效果。而智能高压开关柜是电力系统的关键设备。因而实现物联网技术下智能高压开关柜的科学设计就有着十分重要的现实意义。
关键词：物联网；智能高压开关柜
物联网作为互联网的进一步延伸与发展，是信息技术发展的一个新阶段，能够将传感器、控制器、机器与人通过互联网构成一个有机的整体，形成人与物，物与物之间信息的高速交互，实现系统自身的信息化，管理体系的科学化以及操作方式的智能化。如能利用物联网自身的智能化与信息化的相关技术，对原有的系统进行优化与升级，引入到智能高压开关柜设计之中，从而提高智能高压开关柜的实际使用效果，从根本上保证电力系统的安全，促进我国经济的健康发展。
为此我们进行了全面的分析与探讨，用创新的设计理念研制一种智能高压开关柜，用来改善提高供电可靠性和供电质量。
研究思路
我们以物联网技术下智能高压开关柜的智能控制设计部份进行论述。
拟采用的方法：研究在数字化变电站技术的平台上通过网络技术和通讯技术实现快速准确、可靠地获取相关的模拟量和开关量信息，作为智能决策的信息源。同时实施控制，并将信息源及保护测控综合智能系统的控制行为上传电网调度中心。
（1）根据多功能、多用途的电网保护测控综合智能系统的特点，开发硬件及软件，建立数字系统控制算法实施方案。
（2）将网络通讯技术应用于模拟量与开关量的提取，
（3）研究配电网系统不同故障发生时，快速准确判断故障及对其隔离，实施控制分断，降低对电网影响的风险，并及时故障和恢复供电。
整体设计
本设计共由控制核心、感应器、传输线路和电源组件等多个部分组成。选取当下最为前端的多中央处理器制式，来处理信息获取模块收来的各种电路参数、机能数据，按照相关协定传输到基站内部。外接端口搭建多种无线通信组块和联机磁卡。
检测和监控模块
在高压开关柜内放置智能检测单元，借助于多种传感器、电子设备以及电源模组，将智能检测单元形成一个开环的系统，将预定数值和接收到的数据比对，实现对高压开关柜内的检测与监控，如下图所示：
智能电子检测过程中，传感器将会采用阿基米德双臂螺旋天线，对广范围之内的电信号进行捕捉与检测，通过这种方式能够最大限度的感知电信号，保证信息收集的全面性与科学性，并将收集到的信息通过一定的技术流程，传递到下单元，进行信息的交互，这是物联网技术智能高压开关柜的关健。
智能模块
智能模块主要任务是避免错误操控和辨别线路开合，处理各种可能发生的问题，保障工作人员和设备的安全，提高工作效率。方法为利用CPU预存各种有可能发送的预案，将各种可能发生的要素规制到合理的规程中并备案处理。实现高度耦合化运行工作。
对总线、网络接口、电源模块多个层面上进行防电磁干扰设计，防止工作过程中误动作。网络接口的设计，使智能监测单元能够将监测到的各种资讯通过 485总线传送到智能开关柜 IED，同时智能识别单元通过RFID模块识别开关柜的设备信息。经过MCU处理，进行相应的动作。遵循协议与服务中心进行通信，实现远程监控功能。
数据编程设计
为了保证电路正常工作，避免出现差错，采用首尾互接式流程控制，最大频率的检测器件各项参数的实际情况，最终交由mcpu整理分析，然后发送要实现相应数据的参数，最后清除始数据，既高效又不易发生差错。
如下图所示：
作为一个无限循环的信息处理系统，每一次的信息循环都是对高压开关柜状态的一次检测，并将这一检测结果在MCU中进行相应的处理，并将处理后的数据传递到各个控制器，以此来确保整个系统的健康运作。
下图为智能高压开关柜的三相温升检测温度实例，可以看出基于物联网的智能高压开关柜设计能够准确的进行数据收集与处理，对电力系统的监控处于优越状态，并没有出现误报的情况。
总结
物联网是借助rfid、光学传感器、gps、全方位雷达等各种通信终端，根据相关的协定，完成一体化的管理。
本文研究思路是在开关柜原功能的基础上，借助互联网的思路，添加了数据备案库、系统自协调、端口监管等功能，实现最大效率工作。选用多处理器，耦合度和集成度高，自检能力和封闭性极佳，保证了系统的安全。端口和接口数量和种类齐全，外展能力强，简单实用。
参考文献：
[1] 黄新波，陈荣贵，王孝敬等.输电线路在线监测与故障诊断[M].中国电力出版社.2013：18-24.
[2] 黄新波.变电设备在线监测与故障诊断[J].电力自动化设备.2015（1）.
[3] 刘建胜，酆达，张凡.一种用于变电站高压触点温度在线监测的新方法[J].电力系统自动化.2014（6）.
[4] 许一声，顾霓鸿.高压开关柜触头温度在线监测仪 [J].高压电器2013（8）.
[5] 徐国祥.物联网在开关柜中的应用[M].上海：上海交通大学出版社，2008.11：23-25.
[6] 翁宜慧.物联网的发展前景与技术难题[J].中国石油大学学报，2011，16（2）：172-178.
[7] Anderson T.W.，The Statistical Analysis of Time Series [M].New York：John Wiley & Sons，1971：3-5.
[8] Don M.Miller，Dan Williams.Damping seasonal factors：Shrinkage estimators for the X-12 ARIMA program [J].International Journal of Forecasting，2004，21（3）：204-210.
[9] 张利.基于时间序列ARIMA模型的分析预测算法研究及系统实现[D].江苏大学，2008.
论文作者:刘崇方
论文发表刊物:《电力设备》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/11/2
标签：开关柜论文; 智能论文; 高压论文; 系统论文; 在线论文; 数据论文; 技术论文; 《电力设备》2015年3期供稿论文;