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摘要：随着电力系统智能化的不断提高，智能组件作为智能变电站过程层设备的重要原件，配合断路器、变压器等实现一次设备的数字化及智能化。本文主要介绍智能组件在中压开关柜中的应用及遇到的相关问题及解决思路
关键字：智能组件；智能终端；合并单元；开关柜；
根据国家电网110kV（66kV）~220kV智能变电站设计规范以及国家电网集中招标的技术要求，智能组件作为智能变电站的配置设备，已基本下放在主变低压侧的10kV及35kV开关柜（以下简称开关柜）中就地安装。以下将对智能组件在开关柜中的主要作用及安装方式做详细介绍。
智能组件的定义：指有若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准时，智能组件还可承担相关计算、保护等功能。可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分功能。在开关柜中，智能组件主要由智能终端和合并单元两部分组成。
智能终端及合并单元的作用
在开关柜中，智能终端是一种智能综合组件，其与一次设备采用电缆相接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，用来采集本间隔开关设备开关量状态、环境信息、报警信号等实时数据，通过GOOSE服务发布至过程层网络；接收过程层网络的控制指令或继电保护装置的直接控制指令，并驱动相应的出口回路完成本间隔内各电力功能原件（如：断路器、刀闸、主变等）的测量、控制、状态监测等功能，同时接收授时命令，并准备对时、授时；合并单元用以对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间相关组合的物理单元。主要功能是通过采集间隔的电压和电流量，并以确定的数据品质传输到保护/测控装置；其每个数据通道可以承载一台和/或多台CT和/或PT的采样值数据
设计规范中对智能组件的有关规定
在国家电网110kV（66kV）~220kV智能变电站设计规范中也有指出：220kV变电站中主变高中低压侧智能单元宜冗余配置，110kV变电站主变高中低压侧智能单元宜单套配置。
其实，各电压等级智能终端的配置数量主要与断路器的分闸线圈数量有关，220kV及以上电压等级断路器分闸线圈数量通常为2个，110kV及以下电压等级断路器分闸线圈数量通常为1个。也就是说，220kV智能变电站需要双重化的保护，故双重化的保护要求智能终端也双重化配置，且不允许保护装置跨双网运行，按照上述原则，合并单元与智能终端均需双重化配置，与采集、跳闸回路实现一一对应。保护冗余配置提高了保护动作的可靠性。
从规范中可以看出，当35kV及以下电压等级的开关柜服务于110kV电压系统时，主变开关柜需配备一套智能组件，但当其服务于220kV电压系统时，主变开关柜需按照双套智能组件进行配置，以满足电网运行的使用条件。
开关柜中配置智能组件遇到的常见问题及解决办法
在中压领域，户内开关柜主流产品为手车式开关柜。其特点为小型化、免维护。随着智能变电站要求的不断改进，智能组件与开关柜的配合也出现了一系列问题。特别是10kV开关柜，依照目前市场比较主流的KYN28-12开关柜为例，其仪表门的尺寸为长X宽X高=950X690X400（mm）。在最初的一、二次设备厂家的设计配合中，二次厂家将智能终端与合并单元作为分别独立的元件以分体式方式提供给一次开关柜厂家，按照一套智能组件包含1台智能终端及2台合并单元的原则进行配置。如下图图（1）所示
图1
其智能终端的外形基本为标准的4U19吋机箱，尺寸为：长X宽X高=451X181X240（mm），合并单元为1/2的4U机箱。且每套智能组件需配一台光纤配线架，用于连接及固定现场光通讯设备及光缆。按照智能变电站设计规范要求，当开关柜用于220kV系统时，即1台开关柜中需安装智能终端和合并单元的总数量为6台，此时就会存在以下问题：1、智能组件数量太多，无法全部安装在一台开关柜仪表门上；开关柜内二次接线过于复杂，增加现场接线及后期检修难度；光纤及光缆在开关柜中数量过多，易对光纤及电缆造成损伤，影响信号传输。2、智能组件体积过大，过多的占用了开关柜仪表室使用空间，给其他元件的安装造成困难。针对以上存在问题，经过多次试验及工艺改进，现给出以下解决方案：1、在智能组件选择上，与二次厂家协商，在满足用户使用条件的范围内，尽量将两套智能组件选择集中安装在一台箱体中，如下图（图2）所示：
图2
2、选用二次厂家面向35kV及以下开关柜研发的一体化单装置的智能组件，此装置模块化设计，一般分为4个功能单元：保护测控单元、过程层网络数字化单元、状态监测单元、管理通讯单元。这样既可实现就地安装对开关柜及断路器的保护测控功能，同时实现过程层网络的GOOSE功能，实现开关信号状态的数字化实施传送及继电器的数字化本地分合闸。使开关柜实现了智能化的运行与维护。同时，大大节省了开关柜的仪表门使用空间及原件二次电气接线数量，方便了其他辅助原件的合理布局和安装。3、在开关柜面板上加装支撑板，将智能组件突出安装于开关柜仪表门上，使仪表室内的有效使用空间增大；美化了开关柜内元件的布局，降低开关柜工艺困难。
结束语
本文主要介绍了智能终端及合并单元在开关柜中的主要作用及其与开关柜配合时遇到的相关问题，并提出了解决问题的思路。但由于一、二次元件属于不同的生产厂家，其考虑问题的角度会有所不同，故在以后的配合中还需要相互磨合，不断改进。使得国家电力系统的运行得以长期持续稳定。
参考文献
110kV（66kV）~220kV智能变电站设计规范
论文作者:严孟飞1,张淑红2
论文发表刊物:《电力技术》2016年第9期
论文发表时间:2017/1/6
标签：智能论文; 开关柜论文; 组件论文; 单元论文; 终端论文; 变电站论文; 电压论文; 《电力技术》2016年第9期论文;