开关设备作为配电网中不可或缺的组成部分，其运行质量直接影响着配电网的运行水平，如果开关设备出现故障问题极易引发火灾事故以及断电事故，能够引发经济损失等问题。在目前开关设备的运行维护当中，主要由工作人员进行人工操作检修维护，这样就造成了人力资源和物力资源的极大浪费，在这样的背景下开发一套高低压成套开关设备智能化控制系统成为当前的实际需求，希望该智能化控制系统实现对开关设备的在线监测、状态评估以及综合诊断，为集成监测和开关设备的统一管理提供数据支持与指导。
1高低压成套开关设备智能化控制概述
1.1高低压成天开关设备对电力系统运行的重要性
在电力输送电网络和配电网络当中，高低压成套开关设备均具有不可代替的重要功能。通过高低压成套开关设备以及其相关联的控制设备能够实现对整个系统和网络的有效控制，通过通过开关设备和控制功能还能够有效保护系统以及电力网络。因此，高低压成套开关设备的质量水平直接影响并决定了整个电力系统的运行质量与水平，一旦高低压设备出现质量问题或者是出现性能指标问题，就会对电力系统运行以及工作人员的工作造成安全威胁。
1.2高低压成套开关设备的发展现状及智能化趋势
我国工业生产以及生活水平迅速发展提高，电力生产工业也迅速发展。今年来我国发电装机容量不断增长，预计在2020年装机容量将超过8亿kW。但是我国目前的发展现状和欧美等发达国家相比较而言，还存在相对比较显著的差距。因此，我国必须进一步明确生活生产对高低压成套开关设备的实际需求，进一步发展并优化智能化控制系统，将该智能化控制系统应用到实际的生活生产中，真正实现电力系统的智能化、高效化控制。
2高低压成套开关设备智能化控制系统
2.1系统结构分析
高低压成套开关设备智能化控制系统结构如图所示，主要由柜内环境监测模块、电气运行参数监测模块以及分析评估软件构成，通过该智能化控制系统最终实现开关设备电气运行参数、设备温度参数以及环境参数的采集和分析。在高低压成套开关设备智能化控制系统完成数据和信息采集的基础上，能够结合后台软件进行分析，实现数据分析、故障监测以及故障警告等功能。
2.2系统构成概述
高低压成套开关设备智能化控制系统主要由三大部分构成，包括数据信息采集模块、通信模块以及后台分析模块。（1）在高低压成套开关柜当中设置安装响应的传感器进行各参数的监测，包括环境监测装置、温度扫描装置等，环境监测装置主要进行环境参数的监控与采集，包括温度、湿度等参数；温度扫描装置主要对开关柜中的设备运行温度进行监测，采集开关柜的温度以及设备关键点的温度；在开关柜中还设置大量的互感器，通过互感器进行各电气参数的采集和监测。在开关柜中还往往加装闪光信号测量装置应用于电弧故障的判断。（2）通过各传感器采集到的各种数据会进行传输，主要通过RS485通信进行传输，通过传输传送到监测装置，监测装置主要进行信息和数据的汇总，在汇总的基础上将数据融入传送到后台分析软件当中。（3）后台分析软件接收到这些数据之后，能够通过软件功能将这些数据实时显示并生成相应报表，利用特定算法以及故障波形报表数据处理，结合软件功能实现故障检测、状态评估以及故障警告等高级功能。
2.3系统功能分析
2.31实时数据
通过传感器、互感器等模块实现实时数据的采集，并在采集的基础上对这些数据进行汇总和统一管理。工作人员以及运维人员能够实时的查询这些有效数据和参数，当前还往往利用成像技术奖这些参数直观的在系统当中显示处理，采用实时表格、棒图等多种形式，以供工作人员维护检修工作的数据需求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.32故障检测
首先在传感器当中监测到的各项数据，能够和系统预设数据以及正常运行数据进行比对，目前一般通过多变量多尺度云样本熵和改进拉普拉斯分值法对这些参数进行故障特征提取和选择，再通过马氏距离和模糊支持向量机对这些故障特征进行进一步判别和分类，实现开关柜故障综合诊断。经过系统模拟诊断之后，能够将这些诊断结果显示在界面当中，对于故障次数和故障内容也能够给出提示。对于故障问题还能够进行存储和记录，以供日后工作查询使用。
2.33故障警告
对于高低压成套开关设备智能化控制系统而言，具有掉线警告功能，同时还具有参数越限警告功能。其中马氏距离法主要应用于越限警告，主要通过与阈值比较以及和环境量、电气量越限比较的方法实现故障的监测和警告。故障警告的方式多样，不仅仅包括声音提示、报文提示的方法，当前甚至还引入了短信警告功能。可视化界面技术的发展，让警告信息能够直观、形象的在界面中显示出来，包括故障问题、报警时间、报警类型等，同时对于这些信息还能够进行存储，以供查询使用。
2.34状态评估
对于采集到的数据而言，主要包括电能质量指标和环境装填指标等，在高低压成套开关设备智能化控制系统当中引入各种算法，以算法为基础实现指标的综合评定和评估，并给出评估结果以雷达图的方法显示出来。这一雷达图的方法由于其优越性也不断的被推广。
3高低压成套开关设备优化设计的几点思考
3.1高低压成套开关设备电路优化
首先是主电路的设计优化，在实际进行确定负荷过程中，需要充分考虑不同的确定因素，例如实际的供电距离、输配电系统的容量、相关设备等，在此基础之上，完成电压供给方案的科学合理设计，促使高低压成套开关设备功率因数得到有效的提升。在具体优化措施上，可包括以下几种：一是在实际设计时，应注意根据设备运行时间，例如长期运行或短期运行，确定好相应的系数，同时还应充分考虑季节性特点，最后实际运用系数确定，最大程度保障输配电系统运行时良好的稳定性能；二是在实际进行优化设计时，还应充分的考虑环境因素，当系统因外界环境影响变化，出现了短路问题，确保这一问题不会对设备的运行状态产生影响
3.2做好元件排布的优化
在针对低压成套开关设备元件结构优化设计时，首先需要控制好安装高度与柜底之间的距离，一般应>20cm，这样更加方便后续设备维护操作。针对设备的操作手柄，在优化设计时，应注意做好与柜底的控制，一般在1.5m左右。针对设备仪表，在实际进行优化设计时，需要确保仪表处于显眼位置，方便工作人员进行查看，若元件本身对散热性要求较高，需要添加散热装置。
结语
高低压成套开关设备开始发展并促进智能化控制系统的产生，目前我国还处于起步发展阶段，而且由于开关柜设备复杂、元器件众多等因素，使得控制系统技术难度较大，产品和国外比也有一定的差距。在当前智能化技术、传感技术、测温技术发展的背景下，高低压成套开关设备智能化控制系统和相关产品将进一步发展。
参考文献
[1]赵桂平.浅谈变电开关设备存在的问题及状态检修对策分析[J].山东工业技术,2018(22):180.
[2]周清平.基于PLC集控系统的高压成套设备智能化的研究[J].电气技术,2018,19(09):73-76+81.
[3]王晓岚,富巍.基于ABBAbility的中压开关设备智能化解决方案探讨[J].中国高新科技,2018(17):78-80.
论文作者:陈小群
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：开关设备论文; 高低压论文; 控制系统论文; 故障论文; 数据论文; 系统论文; 设备论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;