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摘要：智能化开关设备革命性地改变了传统开关柜的概念。具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点，它可以满足电力工业未来的需求。以及避免事故发生、强化企业内部能源考核、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点。对此，笔者结合实践研究，就高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用进行简要分析。
关键词：高低压开关柜；智能化；控制系统；传感器；光纤测温技术
根据现阶段高低压成套开关设备智能化设计应用效果看，仍然存在诸多问题，有待进一步完善。不过，随着计算机应用技术日益成熟，立足于智能化控制系统优化与完善，加大推广力度与广泛应用，在未来发展中高低压成套开关设备智能化控制系统的功能将更加完美。
一、高低压成套开关设备发展分析
在当前以知识经济为核心发展动力的互联网计算机信息化时代， 一种新型的高低压开关设备智能化控制系统逐渐被大众所熟知，并在工业领域得以推广和应用。21世纪以来，我国工业产业领域发展迅猛，在很大程度上离不开国内强大的电力装备和电力生产工业。每年新增发电装机容量增长速度一直保持在 8% 以上。根据最新权威统计及预测，预计到2020年，我国电力产业发展领域装机容量将达8亿kW。但是，受限于相关技术等因素，再加上我国人口众多，如果按照人均占有量来划分，我国在该领域与欧美国家相比较，还存在着较大的差距。虽然形势不容乐观，但相对于国内相关工业产业巨大的发展空间及广阔的市场前景，在国内工业领域对高低压成套设备的市场需求也是越来越大，同时也带来了众多国内外厂家的纷纷加入，仅高低压成套开关设备生产企业在2010年之前，就已经达到了1000多家。这种巨大的市场需求间接地带动和推进着技术的进步和发展。为企事业单位的现代化管理提供了坚实、可靠的基础，“一次投资，终身受益”，真正保证用户的投资利益不受损害。
高低压成套开关设备及相关联的控制设备，在电力输配电系统中起到着不可替代的重要作用，包括对输配电系统的控制、保护、测量、信号传输、数据转换等功能，并且具有量大、面广等特点。与此同时，高低压成套开关设备系统技术水平的高低及各项性能指标质量的好坏，在很大程度上将会直接影响到整个电力系统的运作与工作质量，甚至直接影响到输配电系统操作工作人员和电力设备本身的安全。
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二、10kV高压开关柜在线测温特征
第一，在10kV高压环境下以及开关柜内部，对所装设的测温装置设备必须进行高压绝缘，要求10kV高压开关柜在线测温装置及控制操作系统具有高效的工作性能，这是高压开关开关柜测温技术应用中需要重点解决的问题。第二，高压开关柜在线测温技术设备的安装及设置，要确保其能够适应开关柜内部恶劣的工作环境。第三，非接触式的测温技术在10kV高压开关柜在线测温及控制系统中难以满足要求。当前在国内电力输配领域，应用比较多的是XGN型、KYN及SF6型开关柜，设备内部一般都包含着断路器、CT、电缆头以及隔离开关等一系列必备的电气元部件。正是基于它们在电力系统中的重要程度，因此，为了防止相关设备可能因积污或受潮等因素引发污闪事故的出现，或防止、避免外界杂质误入其中造成电线短路等情况，通常都会在 XGN 型开关柜内部当中的导电部位，进行绝缘热缩包封。但是，红外测温技术为非直接接触式测温，各种信号、数据传输很难有效实现，无法发挥出应有的作用。第四，在10kV高压开关柜在线测温装置安装设计中，测温装置设备不能影响到电压开关柜原有电气元件的基本工作性能。
三、光纤测温技术的优势
尽管红外测温技术应用相对比较广泛，但也仅适用于目前广为使用的全封闭式金属开关柜。相比较红外测温技术，无线测温技术则是由分散式测温装置、 温度信息接收装置以及数据处理系统三部分共同组成。该测温技术具有红外测温技术所不具备的优点，其中的分散式测温装置可以直接装设在每一个测温点部位，虽然电压开关柜设备与温度信息接收装置之间存在着一定的距离，但是通过无线传播技术可最大限度地避开高压环境所产生的隔离与绝缘作用。
无线测温技术也存有自身的缺陷和不足，其中最为显著的一点就是分散式测温装置工作稳定性问题。在实践应用中，一旦出现断电、缺电或者是供电不足等紧急情况，所造成的影响非常恶劣。光纤测温技术可以对高压开关柜内部电气元件实施全方位“零距离”的（温度）监测，包括对母排的监测、对动力电缆接头的控制。另外，光纤测温技术还具有较强的抗电磁干扰、防腐蚀等性能，尤其是在超强电压以及强辐射的恶劣环境下，照样可以保持连续测温的优异性能。在当前发展阶段，光纤测温技术是其他测温技术所不能比拟的，也是目前最适合用于高压开关设备温度测量的一种智能化控制技术。相比较于现阶段应用最为广泛、典型的一种非直接接触测量方法，以及无线监测控制系统下的无线测温法，光纤测温技术则是一种新兴的测温技术。10kV高压环境下，红外测温技术作为一种非直接接触式的测量方法，并不能满足新时期高压成套开关设备智能化控制系统的基本性能及设计要求。
四、高压开关柜光纤温度智能监测控制系统
系统的设计需要考虑实时监测、故障诊断、安全可靠等基本要求。包括感知层、传输层、数据层、应用层。应用层包括开关柜运行状态监测、开关柜故障诊断预警、开关柜定检管理、远程在线监测、系统集成接口等部分，它的作用主要是为整个智能监测控制系统在运行状态环境下提供开关柜监测应用服务；数据层主要包括现场状态数据库、开关柜内部元件生命周期信息数据库以及故障知识库等，作用是采集数据融合、知识库管理；传输层主要分为服务器端口和开关柜端口，分别包含数据采集服务器、有线传感网络和无线传感网络；感知层主要是用来实现开关柜运行状态信息的感知与收集。
高压开关柜是发电厂、变电站工作过程中最为重要的电气设备之一。提高配电网运行的可靠性和效率，提高电能的供应质量，降低劳动强度和充分利用现有设备的能力对用户和电力公司均带来可观的收益。智能化控制系统监控功能包含各测温点平面图的实时刷新、实时曲线显示、系统故障诊断及实时报警显示以及实时工作列表信息显示。
结语：
综合分析，高低压成套开关设备的优化与设计对行业发展具有重要影响，其智能化控制设计也是发展必然。实际发展过程还需要根据当前市场体系与技术体系进行设备深层次优化，进而推动其产业走向标准化、规范化，促进行业设计开发、生产制造、技术服务水平的提高。笔者分别从：高低压成套开关设备发展分析、10kV高压开关柜在线测温特征、光纤测温技术的优势、高压开关柜光纤温度智能监测控制系统，四方面进行分析，希望对高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用起到帮助性作用。
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论文作者:陈志敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/15
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