摘要：随着社会经济的不断发展，各领域对配电网自动化和供电稳定的发展过程提出了更高的要求。因此，不仅带动了开关柜的发展，也为开关柜的运行监控提出了一种新的途径。开关柜是一套以开关为基础的成套设备，也是中低压开关柜的基本工作形式。近年来，智能开关柜的概念逐渐引起了越来越多的智能电网研究者的关注。智能开关柜是开关柜、计算机技术和数字处理技术相结合的产物，它不仅包括测量和可编程逻辑控制，还包括通信等功能。在此基础上，简要论述了智能配电网中压开关设备的关键技术设计。
关键词：智能配电网；智能中压开关柜；开关电器
1、智能中压开关柜优势分析
对于智能变电站来说，开关柜设备有着重要的意义。既要保证运行的准确性，又要保证智能电网交互的实际效果。这样，网格在实际运行中具有较强的安全保障和运行基础。开关有效地对电网进行调节和控制。因此，在智能配电网中，智能开关柜的优点主要包括:实时严格监控电路中的电压、电流、触点以及各个开关的位置参数。同时，智能开关柜还可以实时检测开关柜内的工作环境，开关柜内的温度和湿度是主要的检测内容。如果开关柜内的温度和湿度异常，则会发出相应的报警信号。同时，智能开关柜将检测内部是否有局部放电问题，并检测接触绝缘水平。如果接触绝缘水平超过标准，将发出警报。在配电网系统中，智能开关柜具有自动设置、检查和维护功能，能够实时监控断路器的期望电气特性。通过电气操作，可移动手推车的推拉和接地开关的开闭均可准确完成。母线室、电缆室、开关室、开关室的工作状态也可以实时查看。物联网的广泛应用进一步拓展了开关柜的智能化，动力物联网通过完整的信息传感、传输、存储、处理等应用系统，迅速加入物联网平台。在智能电网建设中，只有充分发挥智能开关柜的技术优势，才能有效降低原有开关柜出现各种机械问题和绝缘事故的概率，提高供电可靠性。
2、智能中压开关柜设备研究现状
在当前的智能电网建设中，智能开关柜设备的技术前提是在线监测和诊断。因此，为了实现对开关柜的全面监控，有必要提取开关柜在运行过程中所表现出的各种状态。为了在开关柜运行过程中提取开关柜的性能状态，需要在开关柜中设置传感器。现阶段应用较为广泛的方法主要有SF6气体成分在线监测、局部放电监测、接触电寿命评估等。随着传感技术的发展和研究，一些新的光纤传感技术逐渐出现，如光电测量、光温、在线测量等。在目前的监测研究过程中，大多数研究人员仍然使用传统的单参数方法。在绝缘状态检测过程中，很少采用多参数综合检测方法。然而，有些人在监测绝缘状态的过程中使用了一些数字信号分析技术，并取得了明显的效果。此外，目前配备弹簧操动机构的高压断路器和国内配备液压机构的高压断路器也在一定程度上符合了相关规定，因此弹簧操动机构和国内配备液压机构的高压断路器取得了很大的进步。
随着各种设备的发展，一种全固态绝缘开关设备应运而生。该开关柜能有效降低SF6气体对当前环境的负面影响。目前，我国智能配电网的发展趋势对智能开关柜的发展起到了决定性的作用。智能开关设备的设计主要采用免维护和模块化的方法，而智能开关设备还需要具备自动识别的效果。
3、智能配电网中智能中压开关柜关键技术设计分析
3.1、开关柜关传感器技术
变压器在以前的电力系统中起着测量和保护的作用，通常是电磁的。然而，有些继电保护装置比较复杂。它们不仅要能很好地响应电流的突然变化，而且还必须反映相位和形状。因此，以往使用的电磁变压器适用于这一阶段的多功能高压开关设备是不够的。这为传感器技术设定了更高的标准。在这一阶段，光纤技术已经取得了一定的进展，并逐渐产生了基于法拉第旋转效应的光电变压器和光电传感器(OCT)。目前使用的光电流互感器具有抗电磁干扰能力强、测量范围广、绝缘性能简单可靠、重量轻、体积小、运输方便等优点，得到了广泛的应用。
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3.2、智能中压开关柜控制关键技术设计
传统开关柜在处理某些电气参数和状态量时，能有效地熔断电流和电压，并能准确地发出开、关等指令。例如中压开关柜的保护，由于开关柜内部安装了很多传感器，及时处理内部传感器采集到的相关数据，并结合处理结果对设备故障进行诊断。从本质上讲，智能微系统中压开关柜是一种比较常见的设备类型，主要包括前端机、后台机、传感器等几个部分。在以前的系统操作中，对于单元的处理和数据采集，前端处理器简单，中压开关柜前端负责数据的存储、处理和远程传输。此外，所给的指令还协调每个设备的操作。另外，为了保证管理界面清晰可见，尽量将专业数据处理终端秘密转移到断路器上，利用RS-485通讯网络与前端处理器连接。同时，智能中压开关柜可以分析数据，管理系统，发出控制指令，诊断系统故障。与传统的保护装置相比，可以实现柜体之间的数据交换和通信。其中，采用功率载波通信可以有效降低维护成本和制造成本。载波信号通过中压线路传输，从各节点的耦合设备传输到各载波。载波接收到信号后，对信号进行解码，转换为数字信号，然后对数据中从载波的地址进行验证，确认数据是否发送到从节点。中压载波技术结合自身特点，采用GPRS和光纤通信方式。其传动距离和速度不断增大，在开关柜中得到了广泛的应用。
3.3、中压开关柜状态监测与故障诊断技术
配电网的智能化主要体现在设备的在线监测和故障诊断上。检测功率和功率因数、电流和电压、电网频率和断路器工作状态；保护短路、过流、电机启动、不平衡、欠压、接地等；远距离保护，控制断路器的操作等。通过采用相应的通信手段将它们很好地结合起来，完成了计算机对变电站的几种控制。此外，中压开关柜的数据采集与处理、信号传输与故障分析与诊断构成了中压开关柜的在线监测系统。比较广泛使用的测试有绝缘性能监测、机械性能监测和电气性能监测。
3.4、智能中压开关柜真空度监测
在智能配电网系统运行过程中，要定期检查真空断路器的真空度，防止发生安全事故。目前，在真空检测过程中，离线和在线监测是两种主要的检测方法。在在线监测过程中，真空断路器的真空度更加实时，要求检测设备、操作和采集不影响断路器设备的正常运行。真空在线监测的方法有很多，如电光转换法、耦合电容法等检测方法。
3.5、中压开关柜数据检测技术设计
当今时代，现代科学技术的发展水平不断提高，电子变压器装置在电力测量和保护中发挥着重要的作用。因此，在选择电子互感器件时，开关柜的突出智能化是非常重要的。一般情况下，所有类型的开关柜都可以选择电子互感装置，但必须根据实际情况合理选择。例如，10KV智能开关柜应采用电流电压一体化电子互感器件，模拟量小。在智能配电网运行中，在检测电流泄漏时，绝缘特性参数是多种多样的。因此，从经济方面来说，选择绝缘的漏电检测是最合适的。
总而言之，随着电子互感器件的发展，在功率测量和保护方面取得了重大突破。选择电子互感器件可以优化智能开关柜的智能化。但是在使用电子互感器时，需要根据实际情况选择最合适的电子互感器。智能电网的不断建设和发展，使开关柜更加信息化、自动化。尽管国内外的研究人员在这方面做了大量的工作，但还没有达到统一的标准。为了开发更智能的开关设备，需要投入更多的资源。本文分析了智能开关柜的优点和现状，并给出了相应的技术设计，为相关研究人员提供帮助。
参考文献：
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论文作者:庄爱娟
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8