摘要：对于配电系统而言，配电房中高低压开关的选择需要综合考虑各种因素，不仅仅需要对开关本身功能进行分析，还需要对各项电气参数进行综合考虑，结合配电网的发展情况以及实际运行情况进行选择，将各级开关进行配合使用，保证配电系统运行的科学性和可靠性。
关键词：高低压；成套开关设备；智能化控制；设计；运用
高低压成套开关设备是一种以开关设备为主体，将各种电器元件按一定主接线要求组装成一体而构成的成套电气设备，在发电站、变电站的配电系统中，有着不可替代的作用，设备系统技术水平的高低及各项性能指标质量的好坏，直接影响到整个电力系统的安全运行及工作质量。目前，高低压成套开关设备主要有高低压开关柜、箱变等。随着我国电力工业的发展，网络技术、计算机技术以及信息技术在相关产品中的应用，很大程度上提高了产品的品质以及工作质量，亦在一定程度优化提升了对输配电系统的控制、保护、测量、信号传输以及数据转换等功能。对控制系统的智能化要求，已成为行业的整体发展趋势。但国内对于高低压成套开关设备智能化控制系统的设计，在测温装置等核心技术上仍面临着许多亟待解决的问题，多数生产厂家仍然沿用的传统非接触式红外测温技术以及无线测温技术，已难以满足智能化控制系统基本的性能和设计要求，同国外先进产品相比，存在一定差距。光纤测温技术是近年来出现的一种新兴测温技术，本研究具体分析了10kV高压开关柜光纤测温智能化控制系统的相关设计及其运用，旨在探讨系统设计过程中所面临的一些技术应用问题，为该类产品的优化设计提供思路。
一、高低压成套开关设备的智能化控制系统概述
1.1智能化控制系统
高低压成套开关设备在电力系统中起着重要的作用。高低压成套开关设备的智能化系统具有系统分散化、设计简单、体积标准化、小型化、模块化、保护和控制智能化等特点。不仅能够对电压、电流的运行参数实现远程监控,还能对设备和线路进行远程操作,及时发现设备运行中发生的故障并准确定位故障的位置,使设备运行的安全性和稳定性得到有效的保障。近年来,高低压成套开关设备引人了数字集成技术,利用计算机的微处理技术，通过先进的设备对数据进行采集、控制、和监视。高低压成套开关设备的智能化控制减少了企业的维修设备的费用，降低了企业的运行成本,优化了企业的管理模式，使高低压成套开关设备在各行各业都得到了广泛的应用。
1.2我国高低压成套开关设备现状
虽然我国在高低压成套开关设备的发展应用方面取得了一些显著的成果，但与发达国家相比,目前我国高低压成套开关设备在应用中还存在很多的问题。首先,企业的独立开发能力差。据不完全统计,我国的高低压成套开关设备生产企业在2010年就已经达到一千多家。这些生产企业多数为中小型企业，大规模的企业较少,而且企业的技术力量薄弱，独立开发产品的能力较差,多数企业通过仿造或者技术转让的方式进行生产。加之国外企业的大量涌人,市场竞争日趋激烈。这种情况下,使多数企业忙于在激烈的市场竞争中寻求一席之地。新产品的研发周期和市场拓展时间长,这不仅使企业丧失了开发新产品的能力,也丧失了开发新产品的动力。其次,绝缘材料的性能差。我国绝缘材料中用于防水、防尘的-些密封条容易老化，使用寿命不长，一-般两年左右就会老化变形严重，在一些特定的环境下使用设备时，达不到长期防水、防尘的效果。而高低压成套开关设备的导电体一般为铜质,经常受到影响导致发热,降低设备的实际载流量,难以达到设计的要求。
1.3智能化控制系统的测温特点及要求
1.3.1主要特点
测温装置是其控制系统中的核心装置，开关柜作为电力输配电系统中的重要设备，常面临着恶劣的工作环境，温升在很大程度上影响着各种电气元件的运行状态以及工作性能，对于各种电气元件温度指标变化的实时监测是其核心功能之一。目前，在我国绝大多数生产厂家由于引入的是非自主性技术，在10kV高压开关柜在线测温及控制系统中目前采用较多的是非接触式测温技术，已难以满足实现智能化、自动化控制的要求，影响智能控制系统在故障预警、设备定检数据集成接口以及在线监测等各方面的性能指标。目前国内输配电领域，常用的开关柜主要为XGN型、KYN及SF6型开关柜，其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重要的电气元部件。而这些电气元部件是整个系统正常安全运行的基础，如其内部相关设备有积污或受潮等因素影响，可引发污闪事故，或有外界杂质误入其中，则可造成电线短路等情况，因此，对于XGN型开关柜内部当中的导电部位，均要进行绝缘热缩包封。但是，目前所使用的经外测温技术为非直接接触式测温，难以有效实现各种信号、数据的实时传输，在全封闭式的金属开关柜内无法发挥出应有的作用。
1.3.2测温装置的设计要求
对于测温装置的设计必须满足以下要求：
①必须满足高压绝缘的要求。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，对在线测温装置及控制操作系统，均要有高效的工作性能，这是当前仍需要重点解决的问题。②满足对原有电气元件工作性能无影响的要求。在10kV高压开关柜在线测温装置安装设计中，测温装置设备对电压开关柜原有其他电气元件的基本工作性能不能有影响③(3)满足对工作环境的适应性要求。高压开关柜在线测温技术设备的安装及设置，对开关柜内部恶劣的工作环境要有较强适应能力。
二、高低压成套开关设备的意义
由于用电用户的安全性与用电质量与高低压配电系统有着直接的关系，因此，高低压低配电系统就显得尤为重要，高压低配电系统作为电厂的重要核心组成部分，其安全性是至关重要的，一旦电厂的高压低配电系统出现了故障，如不能及时排除将酿成无法估计的重大事故。
2.1高压成套开关设备面临的挑战
随着科技水平与科学技术的不断提高，人们进入了一个崭新的科技时代，无论是城市还是乡村的用电量都在与日俱增。虽然高低压承台开关设备经过了数十年的发展与改进，早已改头换面，但依然应针对用电的安全性进行不断的增强，通过采取有效的安全措施来完善电厂的安全系统，以确保高低压配电系统的正常运行。随着市场对电力的需求量不断增加，高低压的应用量也水涨船高。如何推进高低压成套开关设备在市场中的地位以及应用范围，这就对研究人员提出了如何在竞争残酷的市场中探究与分析，如何改进高低压成套开关设备来适应市场需求来增加自身的竞争力。
2.2市场的需求与发展
我国的经济发展与电力发展是密不可分的，高低压成套开关设备在市场经济的发展中占有一席空间。市场竞争白热化的今天，由于各种不可控因素的存在导致了高低压成套开关设备存在产品不达标或者供应量不足等，这些不利因素不仅制约了我国的经济发展，也严重的影响了高低压成套开关设备对电力行业的发展前景。
三、智能化控制系统设计中测温技术的应用情况
目前应用较为广泛的几种测温技术主要有红外测温技术和无线测温技术,在实际应用中因为技术问题已经难以适应高低压成套开关设备智能化控制系统的测温要求。而新型的光纤测温技术相比之下有着更加广阔的发展空间和应用空间。下面将对这二种测温技术进行简单的介绍。
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3.1红外测温技术及无线测温技术的应用情况
红外测温技术是--种非直接接触的测量方法,应用红外温度传感器或红外测温仪,根据物体发射的红外线的强度来判断物体的温度。其优点在于测量的准确度高、测量范围广。但也有很多的缺点,例如设备成本高，结构复杂、温控装置难以实现一体化管理、不能实现在线测量等。这种测温技术难以适应智能化控制系统的设计要求。无线测温技术是一种采用温度信息接收装置、数据处理以及分散式测温装置等组成的测温系统。其分散式测温装置能够直接安装到电气设备的触点上进行温度测量。通过无线收发系统能够有效的进行数据传输。其缺点在于缺乏稳定性,遇到紧急情况则无法正常运行。但随着科技水平的提高,新型智能化无线测温技术提高了设备的各项能力,采用数字温度传感器和无线收发系统实现了在线监测,在节能降耗、体积、测温速度、可靠性等方面都获得了较大的提升。
3.2光纤测温技术的应用情况
光纤测温技术的测温系统由应用层、传输层、数据层、感知层和构成。应用层为整个智能监测控制系统提供开关柜监测应用服务。数据层负责采集数据并进行融合、管理。传,输层包含数据采集、有线和无线传感网络等。感知层用来感知设备的运行状态。光纤测温技术可以对电气设备进行全方位近距离的温度监测,如母排、动力电缆接头的在线监测。同时,光纤测温技术的防腐蚀和抗干扰能力极强,在非常恶劣的运行环境下一.样能够正常运行。与红外测温技术和无线测温技术相比,光纤测温技术有着非常明显的技术优势。光纤测温技术更适于应用在高低压成套开关设备智能化控制系统。
四、高低压成套开关设备优化策略
4.1对产品质量的完善
要想保障在市场竞争中的地位，首先就应该保障产品质量的标准性。为了在市场竞争中取得卓越的成效，就必须要将产品的质量与安全放在首要位置。在加强制作工艺的更加完善，制作流程更加精密的同时，也保障了产品的生产质量，进而降低了生产成本多余的浪费，只有这样才能实现市场上质量与价格的双赢。
4.2元件布设优化
高低压成套开关在输配电系统中应用广泛，并且具有至关重要的作用，针对元件排步方面设计优化时，需要从整体角度进行分析，包括元件结构形式以及柜体形式等。一方面，元件结构形式优化。一般要求设计高度与柜底间距在0.2m以上，便于后期设备维护检修，同时排除外部因素干扰。其中要注意操作手柄的设计，要保证在被管控的视野范围以内，以及人手可触及的部位，降低实际操作难度。另外，还要兼顾设备运行温度的控制，预留出一定空间后，来满足元件热量散发需求，避免温度过高影响自身性能。例如大电流负荷元件，存在较多线路数量，为降低对其他元件的影响，应将其设置在柜体较低位置，提高布线综合效果。而对于元件结构形式的设计，需要对设备安装整体环境进行分析，综合分析现场元素，来提高柜体安装的科学性，保证线路布设的合理性，对高低压成套开关设备运行性能进行优化，并降低后期维护难度。另一方面，柜体布设优化。所有元件的布设方案，均需要满足实际柜体安装要求，因此需要以柜体规格为依据进行分析。例如对于抽屉类柜体的设计，可选择插拔式开关，便于后期运行操作与检修维护，及时发现损坏部分并进行更换。从整体性角度来分析，以提高实际应用性为根本，当遇到空间狭小的情况下，元件的尺寸要合适，且要具有一定防护功能，以此来提高系统整体性能。
4.3高压开关柜与变电站出线开关柜的保护配合
通过当前我国在变电站出现开关选择以及保护装置现状来看，由于配电线路较短而且配电单元复杂，在继电保护的配合中不能依靠电流整定来实现，而且在电力系统变电站中还不允许通过延长时间来实现保护配合。在变电站出线开关运行中，全分段时间基本都在100ms左右，包括开关分断50ms左右时间，继电保护还需要40ms左右的响应时间，但是在实际变电站出线开关跳闸时间的设定中，往往设置为0s。采用架空线以及和电缆混合的线路中，往往在变电站内设置重合闸开关。在全电缆线路中由于瞬时性故障较少，因此往往不采用重合闸。在配电网中主干线中有电缆混合线路、架空线路多种类型，而且在线路中接有多个断路器柜的配电房，一旦配电房变压器出现堵路故障会直接导致跳闸，包括配电房变压器保护开关柜进行以及开关柜等。在这种情形下变电站中的出现开关会重合，对于非故障段的供电回复正常。如果供电主干线中采用全电缆线路，一旦发生故障会由于没有重合闸而导致全线停电。如果将负荷开关柜作为配电房开关柜，负荷开关—熔断器组合柜作为变压器保护柜，面对线路内部故障问题，熔断器可以直接切断短路故障，具有优良特性，而且将负荷开关—熔断器组合柜和变压器出现开关配合，保证变电站以及配网正常运行。
五、基于光纤测温技术的高压开关柜智能监测控制系统的设计
高压开关柜光纤温度智能监测控制系统设计必须满足其实时监测、故障诊断、安全可靠等在性能上的要求，系统主要由感知层、传输层、数据层、应用层等4个部分组成。应用层主要由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组成，以满足整个智能监测控制系统在运行状态环境下，对开关柜提供监测应用服务；数据层则主要由现场状态数据据、开关柜内部元件生命周期信息数据库以及故障知识库等组成，作用是采集数据融合、知识库管理；传输层主要用以传输各类数据，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；感知层则利用电磁技术，用来实现开关柜运行状态信息的感知与收集。
高压开关柜为发电厂、变电站最为重要的电气设备之一。对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、实时工作列表信息显示等智能化系统统监控功能实现，还有赖于程序的设计和完善。
结语
总而言之，在社会经济迅速发展的背景下，电力事业也取得了明显的成绩，在科学技术的有力支撑下，输配电系统的运行有了更加可靠的保障。本文通过对高低压成套开关设备智能控制系统的探究，从中了解到了高低压成套开关设备的发展现状及智能化趋势、高低压成天开关设备对电力系统运行的重要性、10kV高压开关柜在线测温的特点等内容，并对高压开关柜光纤温度智能监测控制系统的构成情况及其实时监控程序流程更加清晰。随着计算机应用技术日益成熟，高低压成套开关设备智能化控制系统的功能将更加完美。
参考文献
[1]刘进辉,刘萍,郭骏，等.光纤测温技术在高压开关柜在线监测中的应用研究[J].中国电子商务,2012,(20):89-90.
[2]赵舫,唐忠,崔昊杨，等.基于荧光光纤测温的电气设备在线监测系统[J].电测与仪表,2015,(4):85-89.
[3]郭璐,李中健,雷浩，等.高压开关机械特性测试系统的设计[J].计算机测量与控制,2010,18(10):2232-2233,2267.
[4]蒋晓旭,王之军,毛志宽，等.基于LabVIEW和数据库的智能高压开关设备用智能组件测试平台的搭建[J].科技视界,2014,(23):292-293,343.
[5]刘杨.智能高压开关控制系统检测装置[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(23):4715-4717.
作者简介：
姓名:刘超（1982.5.23—），性别：男；籍贯：山东省淄博市淄川区；民族：汉；学历：本科；职称：工程师；职务：电气事业部经理；研究方向: 电气自动化；单位 ：中铝国际山东建设有限公司.
论文作者:刘超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
标签：测温论文; 开关柜论文; 高低压论文; 开关设备论文; 在线论文; 控制系统论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第15期论文;