开关柜的智能化研究（通用11篇）
开关柜的智能化研究 篇1
1 引言
配电自动化的飞速发展使得智能配电网成为可能并成为目前我国配电网发展的主要趋势[1]。在配电网中,作为主要工作工作形态之一的开关柜,集断路器、负荷开关、接触器、隔离开关、熔断器、互感器、避雷器、电容器、母线以及相应的量测装置、控制装置、保护装置、监测诊断装置、信号装置、连锁装置以及通信系统等于一个长方柜型的金属外壳内[2]。出于对电力系统稳定性和智能化的要求越来越高,智能开关柜产业正在稳步快速地发展。
2 智能开关柜的发展背景
传统的电气控制主要是通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、互感器、各种电工仪表等组成低压控制开关柜,来实现配电、控制、保护、监视功能。这种开关柜操作复杂、维修不便、需要人工、没有预警等等都成为摆在眼球亟待解决的问题,随着计算机发展、数据处理技术、控制理论、传感器技术、网络通讯技术、电力电子技术等先进科学技术的高速发展推动智能开关的前进[3]。客户更需要的是当出现故障时,开关柜能迅速动作,快速切断故障等紧急处理,并以无线通讯方式(如手机短信、终端反馈等),将故障信息迅速反馈给维护企业。传统的设备已经无法满足现代化智能电网发展的需求,企业亟需一种集远程监控保护、计量分析、故障排除等一体的新型智能配电柜。
3 智能开关柜的优势
新型智能配电柜的优势。(1)新材料新技术的以及智能化的应用的有望使柜体体积缩小,在有限个空间里面可以容纳更多的出线回路(2)计算机及其网络技术的进步和发展使得智能配电柜功能集成化、数字化,达到远程智能调控的目的。(3)安全性能有大幅的提高,对数据的监测分析及预警功能作为设备不定期检查和检修维护计划的重要参考依据,这样可以避免定期维护所带来的资源浪费及试验对设备损坏,降低设备运行维护费用,同时还可以及时发现设备早期安全隐患,避免故障扩大为事故。
4 智能开关柜的运行
4.1 开关柜的运行原理
智能型开关柜是指高性能、高可靠性,具有一定自诊断和自动控制性能,并具有网络通信能力,以智能断路器为核心器件,实现对各供配电回路的电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视,对断路器的分合状态进行控制,配合各种完善的远程监控软件,实现对配电回路的遥控、遥测、遥信、遥调以及遥视。
遥测(Tele-Msasuring,TM)是指远程测量,通过对电压、电流、有功功率、无功功率等数据的采集、分析、处理、记录、自动生成报表等。
遥信(Tele-Signaling,TS)是指远程状态信号,对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视,计算机实时显示和自动报警,并对各柜内开关的状态、事故跳闸、过流等动作进行实时记录、打印。
遥控(Tele-Controlling,TC)是指远程控制,通过计算机屏幕选择相应开关号和合/分闸等动作指令,将要选择的开关的状态反馈回来,确认后执行,实时记录操作的时间、类型和开关号等。
遥调(Tele-Adjusting,TA)是指用于设定各种智能模块的运行参数,即根据计算机屏幕指令或系统分析判断结果,对智能模块的设定值和故障保护值进行远程整定。
遥视(Tele-Viewing,TV)是指可以在监控计算机上通过网络与现场摄像头有选择性的察看现场的实时情况。
4.2 开关柜运行状态监测
可通过在开关柜关键位置安装各类传感器,监测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、电能等数据,比如图1,在中压开关柜上检测绝缘件的漏电电流,该系统的信号提取采用接触式引流环结构(作用:在绝缘子上收集泄漏电流),安装于距绝缘件接地点3~5mm的位置,引流环后端设置小电流互感器隔离电位,微弱的绝缘泄漏电流(微安级),采用精密采样、两级放大及两级隔直滤波电路后进入处理器的A/D[4]。
各类传感器通过RS232/RS485等方式连入信息汇集器,实时采集到开关柜的的各个运行参数的状态值,经过信息汇集器(基于单片机)对各路异构采集信息进行数据融合,并发送给数据采集服务器进行统一管理,集中监测开关柜运行状态、故障诊断报警(如图2)。一旦出现过载、短路、欠电压等现象时,能进行越限或跳闸报警。开关柜与数据采集服务器间采用无线通信方式。另外通过互联网还可实现远程在线监测。并将数据传输至客户及设备维保公司,避免设备出现重大事故,给企业造成重大损失,系统总框架如图3。
5 智能化开关柜的应用
在国外,比如西门子公司的8DN9GIS采用了在线检测系统,用电流和电压传感器取代传统电流电压互感器带间隔处理能力的数字间隔控制系统用于监测和记录所有运行参数,实现状态检修[5];Alstom公司控制柜中安装计算机控制二次回路,用密度计光电传感器、电流传感器和局放测量传感器对GIS进行状态监测,用光纤或屏蔽电缆传送信号[6];西门子公司的SIPROTECT4综合保护装置和中国西电集团公司的XGN46 40.5型充气柜(气体绝缘开关柜)等中压开关柜产品也较多的采用了智能化方案[7],智能化开关柜的发展与应用已经在逐步代替传统的开关柜了,总结为主要有以下几个方面的应用:
(1)用于10k V配电开闭所内时可以整体代替开闭所或部分代替开闭所的出线间隔[8]。当开闭所故障时,速断跳开进线开关;当开闭所下游发生故障时,可以通过与上级智能开关柜的配合,实现选择性跳开出线开关,从而有效避免开闭所及其下游故障对上级配电网的影响。
(2)用于10k V用户箱式变电站时可以整体代替箱式变电站:当箱变内部故障时,可以速断跳开进线开关;当多个箱变互联,且某一个箱变下游发生故障时,通过与上级智能开关柜的配合,实现选择性跳开出线开关,避免箱变及其下游故障对上级配电网的影响,并将停电范围限制在离故障点最近的箱变下游区域。
(3)用于10k V用户配电所时可以整体代替用户配电所整体代替用户配电所,当用户配电所发生内部故障时,可以速断跳开进线开关;当用户配电所下游发生故障时,可以选择性速断跳开出线开关,从而有效避免用户侧故障对配电网的影响。
(4)用于10k V分界开关,代替分界开关安装在配电网与用户配电所之间,当用户侧发生故障时,能够速断跳闸,从而有效避免用户故障影响配电网。
6 结束语
目前国内开关柜智能化发展日趋成熟,单一性能的多,综合多功能的少,而市场上出现的智能化断路器、接触器、智能化保护装置以及智能化控制仪表正在取代传统的电气元件,为推动我国低压成套设备智能化提供强有力的基础。
摘要：随着国家智能电网的建设和发展,作为电力系统中重要设备之一的开关柜也朝着智能化方向不断发展。传统的开关柜逐渐被结合了微电子技术、通信技术、计算机技术、传感技术等先进科学技术的智能开关柜取代。本文主要就智能开关柜在我国的发展和优势进行探讨,分析智能型开关柜的原理及关键技术点,为相关技术人员提供参考。
关键词：开关柜,智能化,优势
参考文献
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开关柜的智能化研究 篇2
东流逝水，叶落纷纷，荏苒的时光就这样悄悄地，慢慢地消逝了，回顾这段时间以来的工作，我们取得了不错的成绩，是时候写一份述职报告了。那么你有了解过述职报告吗？以下是小编精心整理的销售智能开关的个人述职报告（通用6篇），仅供参考，大家一起来看看吧。
销售智能开关的个人述职报告1销售部是企业运转的一个重要枢纽部门，现将这半年多来个人工作总结报告如下：
（1）基本工作：努力做好销售部门工作，协助领导保持良好的工作秩序和工作环境，做好销售文员工作计划，使各项档案治理日趋正规化、规范化。同时做好后勤服务工作，让领导和同事们避免后顾之忧。自觉维护公司企业形象，妥善地做好本职工作，尽量避免工作中出现任何纰漏。
（2）日常接待工作：协助销售人员做好上门客户的接待和电话咨询工作，并给予有效的帮助、对于接到客户电话维修机器问题，会在第一时间反馈给有关部门处理。
（3）与各部门沟通工作：销售部是个服务性质的部门，遇到其他同事来查阅文件或是调阅电子文档，都会及时办妥，部门之间遇到相关问题来咨询或要求帮助，我都会尽我所知给予解答或及时转达相关领导给予解决。
（4）文件治理工作：根据工作需要，随时制作各类表格、文档等，同时完成各部分交待打印、复印、传真的文件等，对公司所发放的通知、文件做到及时上传下达。
（4）物资治理工作：制定公司日常办公用品购进和领用表，做好物资的领用治理，根据部分领用情况，进行领用登记。
（5）费用统计工作：把每月支出、流水帐登记，对华南办人员每月报销费用做了详细统计，并交到财务做账留底。
（6）保密工作：逐步推广使用电脑信息系统处理营销资料，妥善保管公司资料以及各经销商、合同资料等，有效的防止泄露商业机密。
（7）销售统计工作：09年销售指标的月度、季度、统计报表已做好详细记录，以便领导对2009的销售总额能一目了然。
（8）在销售经理指导下，建立当日备忘录。我将当天的工作列进到备忘录里，一项一项的往完成，以免出现遗漏现象。
经过了半年多的工作，在工作中发现了很多自身的缺点和不足，就这些方面作此总结，请各位领导及同事们批评指正。本人的工作的综合能力还有待提高，有以下几点需要提高：
1、工作经验要不断积累，缺少业务知识方面的实际经验，对自我的工作还不够钻研，脑子动得不多，没有想在前，做在先。
2、平时做事总马虎大意，不能虚心地听取他人的意见，这种浮躁的心态，错过了向别人学习和增长知识的机会。以后我会多去主动接触、尝试一些以前没接触过的任务，对自己不懂的问题做到及时地询问这方面经验多的领导及同事，多向领导及同事学习他们的经验。使自己多些锻炼的机会，让自己在工作中不断积累新的经验，这样在今后的工作中才能快速成长起来。
销售智能开关的个人述职报告2今年以来，随着国家宏观经济的调控，经济下行压力增大，需求增长趋缓，钢铁、煤炭、焦化等相关行业都受到了巨大的冲击，国内煤炭市场整体一片跌势，由于下游需求疲软，而外煤进口又急剧增加，港口煤炭库存持续攀升，导致国内煤炭供需矛盾日益恶化。我公司的煤炭销售也经历了前所未有的压力和挑战，下面我将我公司上半年销售工作总结以及下一部计划汇报如下：
一、煤炭销售逆势求进。
我公司重点用户主要集中在铜冶地区的焦化厂、洗煤厂，由于市场低迷，洗煤厂都处于停产放假状态，而焦化厂则处于限产、保炉、库存大、资金回笼慢、后续资金不足等现状。
二、把握市场效益为先。
面对瞬息万变的煤炭市场，充分掌握用户和周边竞争对手的生产、销售、库存、价格等各项指标信息情况，更显得尤为重要，我部采取“走出去”的调研方式，做到了知己知彼，并科学合理地把握了价格调整的时间差，实现了我公司的效益最大化。
三、煤质管理精益求精。
质量是企业生存的命脉，尤其是现在煤炭购销由卖方市场转向买方市场，那种“萝卜快了不洗泥”的时代已经过去，如果质量都无法保证，那我们企业的前途和命运也无法保证。近期原煤中含矸率高且煤质较湿、杂物多。销售部结合煤质科，组织销售全体员工和两辆铲车参与拣矸，紧密配合、分批筛拣、分步实施，保证了原煤质量，本着对用户负责任的原则，坚持“以诚立业，以信铸魂”的管理理念，不掺杂，不使假，不急功，不近利，用优质的煤炭赢得了市场和用户的认可。
面对当前日趋低迷的煤炭市场，以及竞争对手的各种优势，下一部计划为：
1、密切关注国内各省市的煤炭价格变化，掌握大背景下的煤炭市场走向，为我公司的煤炭价格在市场中准确定位，实现效益最大化提供决策依据。
2、积极收集客户信息，包括采购数量变化、采购渠道变化、煤炭库存变化、煤炭消耗情况等等。
3、坚持“以质取胜”，进一步加强煤质管理，对于客户提出的煤质要求要及时反馈解决，进行必要的二次加工，以优质的煤炭，增强我公司市场竞争力。
4、“走出去”开展市场调研，了解主要竞争对手及周边煤炭市场动态等，掌握他们的生产、销售、库存、价格等各项指标信息情况。
5、增强危机意识，着眼长远，积极巩固老用户，开辟拓展新用户或者潜在用户，做到未雨绸缪。
6、转变以往的工作方式、方法和作风，加强对销售员工业务素质的培训，打造一支素质过硬、作风顽强、敢打敢拼的销售队伍。
在今后的工作中，我们的任务还是十分艰巨的。所以，我们要切实增强责任感和使命感，凝心聚力，真抓实干，变压力为动力，化挑战为机遇，为圆满完成全年销售工作任务而努力!
销售智能开关的个人述职报告3时间过得真快，一年到头了。回顾即将到来的一年，我们经历了很多，发现很多。首先，感谢公司领导和同事在店里今年他们的帮助和支持，这样他们就可以靠自己的力量更好的基础工作，然后充分发挥自己的长处，不断总结和完善，更好的提高自己的质量。
虽然我每天都重复着单调的工作，但是我学会了如何在公司形象受损的时候去维护它。当我被客户误解的时候，我学会了如何沟通和沟通。当店里的销售不好的时候，我学会了找出原因并改进它们。通过今年的工作，特别是经理11月份休假以来，让我担任经理一职，我有了更清晰的思路。意识到，最重要的是要做一个好工作在商店销售员工知道他们的产品知识，有很好的服务态度，也有积极合作的同事在店里，店员在店里代表公司的形象，这将影响公司的销售。我希望在未来通过公司领导的指导和同事的努力，为公司创造更好的销售业绩。
今年的工作总结如下：
1、客户端：
我把客户分为两类：
第一种顾客类型，目的类型顾客：有购物目的的购物中心，有更具体的需求或想法。他们可能会直截了当地要他们最喜欢的衣服，或者是半确定的顾客，他们想买一件衬衫或外套，但不清楚他们到底想买什么。
第二类顾客，游手好闲的顾客：现在商场里游手好闲的顾客太多了，有的只是在消磨时间，有的心情不好，去漂亮的商场放松一下。一个游荡的顾客并不一定意味着她不能购物。当她遇到她喜欢和喜欢的东西时，她会毫不犹豫地开始。目前，商场里的顾客大多是游荡的，而游荡的顾客和有目的的顾客的接待方式也不完全一样。闲逛的顾客进入商店后，他们需要空间和时间来欣赏我们精心设计的精美陈列和商品。最忌讳的.接受方式就是立即接受。80%的时候你得到的答案是：我会四处看看。显然，这种接待服务存在问题。徘徊的顾客进入商店，我们需要寻找顾客的购物机会，在接待客人后，给顾客一个适当的空间和时间欣赏我们的商品和展示，当进入接待和介绍工作的时候。
2、工作计划：
1、根据公司领导要求，做好展厅陈列和新款式陈列工作，安排好员工，为公司的促销活动更好的促进销售。
2、定期、及时收集竞争对手最新的促销活动和风格变化，并在第一时间反馈到公司总部。
3、做好整理和跟踪定期会员的基本信息，维护老客户，定期与他们保持联系，了解客户的最新趋势demand产品，公司和及时反映最新的风格和最新的优惠信息存储成员和老客户。
4、合理的订货保证了热卖促销产品的库存，保证了商品的随时可用性。
销售智能开关的个人述职报告420xx年，我在公司的正确领导和同事们的支持下，按照年初总体工作部署和目标任务要求，认真执行公司的销售工作计划与方针政策，在自己分管的三个地州认真履行职责，较好地完成自己的工作任务，取得了一定的成绩。下面，根据公司领导的安排和要求，就自己今年的工作情况向领导和同志们做如下汇报，如有不当，请批评指正：
一、20xx年销售工作取得的成绩
20xx年，我按照公司的战略部署和工作安排，为了拓宽销售渠道，挖掘市场潜力，扩大销售业务，树立公司品牌，我和我分管的曲靖、文山、红河三个地州的全体销售员团结一致，齐心协力，共同努力，取得了较好的工作成绩，完成炸药销量29071.9吨，比去年增加3000吨。
二、认真努力，积极做好销售各项工作
销售工作是公司的重要工作，特别在当前市场竞争激烈的情况下尤其如此。我作为公司销售部副部长，要把公司对我的信任、重托具体实施到工作中，为此，我以认真、细致、负责的态度去对待它，务必把各项工作做好，推动3个片区的整体销售工作又好又快发展。这里面，我主要做了以下几面工作：
（一）做好市场调研，目标责任分解到位
年初，我结合公司的销售计划，对自己负责的片区进行了认真仔细的调研。根据调研的综合数据以及各个片区的实际情况，把今年的目标任务分解落实到每一个销售人员，保证的销售工作稳步的开展。
（二）抓好队伍建设，全力做好销售工作
要搞好民爆产品的销售工作，队伍建设是根本。首先，我切实担负好管理销售员的责任，牢固确立“以人为本”的管理理念，认真听取销售员的意见与建议，与销售员同呼吸，共命运，加快销售工作发展。其次，我以自己的率先垂范、辛勤努力、廉洁清正和勤俭朴素，充分调动每个销售员的工作积极性，提高销售员的综合素质，使大家团结一致，齐心协力，把各项工作搞好。
（三）强化服务工作，提高客户认知度
为满足客户的需求，我们不断完善售前、售中、售后服务工作。加强对销售人员产品熟悉度的认识，强化在销售工作中的服务意识，不断的提高销售人员的综合素质。我们要求销售人员要尽其所能，确保客户满意。
20xx年，我认真努力工作，虽然取得了一定的成绩，但是与公司的要求相比，还是需要继续努力和提高。今后，我要继续加强学习，掌握做好销售工作必备的知识与技能，以求真务实的工作作风，以创新发展的工作思路，奋发努力，攻坚破难，把销售工作提高到一个新的水平，再创佳绩，为公司又快又好发展，做出我应有的贡献。
销售智能开关的个人述职报告5从我到大酒店工作以来，是大酒店培养了我，我和大酒店在风雨中一路走来，感谢领导对我的信任和关怀，使我能在大酒店销售部这个重要的岗位上工作。
在销售部工作的这段时间，使我感受很多收获也很多，逐渐成长了起来，特别是xx总找我谈话后，使我深刻体会到我还有很多不足之处。
因为销售部掌握的是一个企业的经济命脉，他向领导者提供第一手资料，帮助决策者管理和经营企业。
以下是我对本酒店的市场作出的一些分析：
一、目标顾客定位不太标准，过于狭窄。
总的看我们酒店的经营状况不是太好，没有自己的特色，定位偏高，消费者有点接受不了。我们一贯以高中档酒店定位于市场，对本区域的居民不构成消费吸引力。
二、宣传力度不够，未能在市场上引起较大的轰动。
可以在平面媒体上制作一整套的广告宣传计划，它投资小，而且高效灵活。也可以充分利用多种广告形式推荐酒店，宣传酒店，努力提高酒店知名度，争取些公众单位对酒店工作的支持与合作。
三、服务细节要加强
在回访客人的同时，把征询到的客人的意见和建议及时与各部门领导沟通交流，逐步进行完善提高，根据营销目标，制定本的销售计划。
针对以上情况，我部将在20xx年进行以下的工作部署：
1、全面了解掌握我酒店的市场态势
对本酒店及周边进行一系列的调查，了解酒店的经营状况，锁定目标客户，便于对酒店的经营管理提供参考，也为我部更好的开展工作提供了详细的第一手资料。
2、进行客户的友好拜访
结合目前客户来酒店的消费情况，进行调查，分析客户的消费档次，建立abc客户，要做到全程跟踪服务，注意服务形象和仪表，热情周到，进行特殊和针对性的服务，最大限度的满足客户的要求。
对以前经常来，现在很少了的客户加强联络，进行回访，建立与客户之间的良好关系，网而与客户成为朋友，达到使其消费的目的。
通过各种方式争取团队和散客客户，稳定老客户，发展新客户，并在拜访中及时了解收集宾客意见及建议，反馈给有关部门及总经办。
3、制定节假日个性化营销方案，特别是像中秋节，元旦和春节这样的传统节日。
4、加强会员卡客户的办理，增加现金流。
20xx年，销售部将在酒店领导的正确领导和我们的努力工作下，逐步解决上年存在的一些问题。
根据顾客的需求，主动与酒店其他部门密切联系，相互配合，充分发挥酒店整体营销活力，创造最佳效益，开拓创新，团结拼搏，努力完成全年销售任务。创造营销部的新形象、新境界！迎来我们大酒店真正的春天！
最后祝愿各位家人在新的一年里工作顺利，心想事成！谢谢！
销售智能开关的个人述职报告6匆匆忙忙中，一年的时间很快过去了。这一年里，我在领导的带领和同事的帮助下，认真履行职责，踏踏实实的做好本职工作。我热爱自己的本职工作，能够正确认真的去对待每一项任务，把金融政策及精神灵活的运用在工作中，工作中能够采取积极主动认真遵守规章制度，及时完成领导交办的各项工作任务。现将一年来的工作情况汇报如下：
1、提高工作质量。
及时准确的做好信贷基础资料的管理，搞好信贷基础资料的记载、收集、管理，是信贷内勤重要的工作之一，这项工作即繁琐又重要，需要经常加班加点来完成。
2、严格规章制度。
作为一名信贷内勤，我深感自己肩上的担子的分量，稍有疏忽就可能出现信贷风险。因此，我不断提醒自己，要增强责任心。对xx年新放的每笔贷款我都做到了先查、再放，更好的堵绝了向不良客户发放贷款及一户多贷，把借冒名贷款消灭在萌芽状态之中。
3、坚持信贷原则、做好贷款的审查。
我深知，信贷资产的质量事关信用社经营发展大计，责任重于泰山丝毫马虎不得。一年来，我坚持贷款的三查制度和联社制定的信贷管理制度，对每笔贷款都一丝不苟地认真审查，从借款人的主体资格、信用情况、生产经验项目的现状与前景、还款能力到保证人的资格、保证人的能力、抵押物的合法有效性，每一个环节我都仔细审查，没有一丝一毫的松懈。在贷前审查时，我做到了三个必须：
（1）贷款条件必须符合政策、贷款证件必须是合法的原件；
（2）贷款人与保证人必须到场签字；
（3）并且做到了生人熟人一样对待，保证了贷款发放的合规合法。
4、精诚团结，为提高经营效益尽心尽力。
作为信贷内勤的我20xx年累放102笔，金额14943.7万元，年累收利息及本金4千余笔左右，共计收回利息3800余万元，本金18205.4万元，但没有出现过一笔差错。
回首全年，总的感觉是忙与累，但我觉得很充实。自己感到仍有不少不足之处：
四是有时脾气急躁，时不时的发点脾气。
五是处理问题时工作方法需要改进。
新的一年里，我将努力克服自身的不足，认真学习，努力提高自身素质，积极开拓，履行工作职责，服从领导，当好参谋助手，与全体同事一起团结一致，为我部经验效益的提高，做出自己应有的贡献。
开关柜的智能化研究 篇3
关键词：10KV配电网用户分界智能开关结构功能应用
在全球经济一体化进程不断加剧与整个经济社会竞争日益激烈的背景作用下，电力企业作为社会大众日常生活与工作所必须的基础性行业，其在整个国民经济体系中的主体地位得以凸显，但我们也需要清醒的认识到一点：在配电网用户不断激增的背景作用之下，由用户线路或是终端设备内部故障而引起的停电等诸多电力事故也在日益增长，这些电力事故所带来的损害也更加严重，急需改进。相关工作人员需要明确一点：在当前技术条件支持之下，研发一种用户分界职能开关，合理控制配电网当中由支线停电事故而带来的整个配电网的大范围停电，有效降低相关工作人员对整个配电网运行系统的巡查力度，在确保配电网终端非故障用户用电安全的基础之上实现整个配电网系统供电可靠性的完善。那么，10KV配电网用户分界智能开关的研究与实践应当从哪些方面入手呢？笔者现结合实践工作经验，就这一问题谈谈自己的看法与体会。
1 10KV配电网用户分界智能开关概述
就10KV配电网电力系统而言，用户分界智能开关一般来说安装线路的责任分界点位置，其最关键的目的在于及时发现该线路中的单相接地故障并对其做自动切除动作，与此同时，对由该故障引发的相间短路故障进行隔离，确保非故障用户的安全与供电持续性。这种用户分界智能开关还能够在与终端GPRS无线通讯模块结合的过程中，及时确定单相接地故障所发地的精确位置，并在GPRS作用之下将故障信息传递至用户自动化配电监控管理系统当中，进而以告警形式呈现配电网运行值班人员所操作的人机交互界面当中。那么，用户分界智能开关要想实现这些功能，需要在其开关结构设计中特别关注到哪些问题呢？笔者现对其做详细分析与说明。
1.1 用户分界智能开关结构分析
10KV配电网用户分界智能开关的结构示意图由下图所示（见图1）。它由FZW28-12F型分解负荷开关主体以及FDR-100型分界负荷开关控制器共同构成，这种用户分界智能开关从本质上来说倾向于一种集成化综合设备。由图我们不难看出，FZW28-12F型分解负荷开关主体以及FDR-100型分界负荷开关控制器是同杆安装并配合使用的，这使得整个用户分界智能开关能够实现包括保护控制功能、配电网电力线路故障检测功能以及故障位置信号传输功能（在与GPRS无线通讯模块相结合之后实现）。不仅如此，FDR-100型分界负荷开关控制器与FZW28-12F型分解负荷开关主体以控制电缆以及航空插件为载体实现两者之间的电气连接，确保了整个智能开关自动监控与保护功能的实现。
1.2 用户分界智能开关的基本功能分析。正如上文所述，在10KV配电网电力系统当中，用户分界智能开关最关键的目的在于及时发现该线路中的单相接地故障并对其做自动切除动作，与此同时，对由该故障引发的相间短路故障进行隔离，确保非故障用户的安全与供电持续性。那么上图（见图1）结构作用之下，用户分界智能开关是如何对接地故障进行反应与处理的呢？具体而言，可以分为以下几个方面。
1.2.1 单相接地故障分析。首先，对于发生在10KV配电网用户界内的中性点不接地故障来说，用户分界智能开关会将其判断为永久性接地，并对其做跳闸处理；其次，对于同样发生在10KV配电网用户界内的中心点经消弧线圈接地故障来说，用户智能开关同样将其视作永久性接地，进而做跳闸处理；再次，对于发生在10KV配电网用户外的上述两种故障来说，用户分界智能开关并未对其做动作处理；最后，特别值得一提的是对于中性点经小电阻接地故障来说，当这种接地故障发生在10KV配电网用户界外时，用户分界智能开关不动作。反之，如果这种接地故障发生在10KV配电网用户界内的话，用户分解智能开关会在配电网变电站终端作出保护动作之前作出跳闸动作，以此确保故障用户能够及时的与整个配电网非故障用户相隔离，在变电站作出动作指令之前最大限度的缩小由单相接地故障所造成的10KV配电网故障范围。
1.2.2 相间短路故障。就10KV配电网系统而言，相间短路故障并非单相接地故障一样频繁，其按照故障发生点的不同可以分为两大类型，一种是发生在10KV配电网用户界内的相间短路故障，而另一种是发生在10KV配电网用户界外的相间短路故障。对于用户界内的相间短路故障而言，用户分界智能开关会在电源侧断路器反应跳闸动作之后对整个配电线路做开关分闸处理；而对于发生在用户界外的相间短路故障而言，用户分界智能开关则更加倾向于无动作处理。
2 配电监控管理系统
在10KV配电网电力系统当中，用户自动化配电监控管理系统能够对用户分界智能开关的运行状况进行实时监测，其基本机构形式如下图所示（见图2）。当用户分界智能开关处于正常运行状态之时，该配电监控管理系统会发出相应的短信提示信息，当用户分界智能开关处于非正常运行状态或是根据单相接地故障以及相间短路故障处于跳闸状态时，该配电监控管理系统能够发出相应的告警信息。与此同时，配电管理系统还能够根据10KV变电站所提供的开关变化时间顺序记录，在运行系统内部自动计算电压型线路的故障区间，进而给电力系统调度以及运行维护人员提供电力系统设备移动信息，进而及时对系统线路中存在的各种故障问题加以及时处理。
3 结束语
总而言之，10KV配电网用户分界智能开关的应用从本质上来说是配电网在电网用户自动化领域内的一次创新与探索，它更是智能配电网的发展趋势与最终目标。可以说，用户分界智能开关的智能化程度将直接关系到整个10KV配电网供电性能的实现与供电效率的进一步提升。本文针对当前10KV配电系统中的比较热点的用户分界智能开关做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
参考文献：
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中压开关柜智能化技术的研究 篇4
近几年, 随着国家经济的迅速发展, 人们对于电力资源的需求量、利用效率等方面都提出了较高要求。在此发展背景之下, 智能电网相关概念也逐渐深入至日常生活与社会经济中。配电网络自动化属于智能电网中较为关键的一个环节, 而要达到配电网络自动化这一目标, 中压开关柜智能化是其实现目标的重要保证和基础性前提。中压开关柜属于配电网络控制和传输环节的重要装置, 具有自动检测、自动诊断以及自动控制其实际运行模式的功能, 同时通过有效支持各种通信模式, 从而达到中压开关柜智能化控制目标。
2 中压开关柜智能化技术的基本构成要素
2.1 中压开关柜程序化的操作技术
中压开关柜本身具备自动操作等功能, 即接地开关、断路器以及隔离开关等设备可进行电动式分合闸的基础上, 其顺序操作还能够自动完成。不但如此, 在自动完成的过程中, 其操作顺序严格按照既定程序和既定操作步骤进行。针对固定式开关柜, 上述三个部分能够直接实现程序化和自动化目标[1]。然而针对手车柜而言, 由于其分合操作以移动手车的形式进行, 因此该操作程序在客观上具有一定的困难性。究其原因, 主要由于手车移动会受各种主客观因素的影响, 因此在其自动控制环节还必须严格把握以下几个问题:
第一, 自适应控制。当电机处于运行状态时, 通过检测其电流大小, 即可判断出接地开关在分合环节的实际受力情况与手车进出情况等。对电机的扭矩和转速进行调整之后, 即可实现对电动操作程序的全程控制, 还能有效控制电机堵转等情况的发生。
第二, 驱动电机软停止与软启动。软启动是确保电机在启动阶段不会出现最大电流的重要保证, 以防电机被冲击电流所伤, 还可避免电压跌落后使设备无法正常运作。而软停止能够在一定程度上避免惯性对电动机构产生影响, 以此方式提升控制程序的精准性与有效性。
第三, 分段变速式控制。当完成软启动操作程序之后, 电机的运转速度会逐渐加快, 当其达到既定减速位置时, 会自动转化为低速运转模式, 以防电机处于高速运行状态时受到较大阻力而导致其变形, 可有效延长其使用寿命。
第四, 自动退位式控制。在电动操作环节, 通常能够直接检测到接地开关位置与手车位置, 因此如果该程序中出现任何故障, 可结合已检测到的相关参数决定是否需要工作人员发送相关指令将电机退回至安全区域, 或者是由器械自动退回至安全区域。
第五, 应力释放变形控制。当接地开关处于分合状态、或手车进出环节, 通过对电动执行器械进行有效控制, 即可释放出应力, 不仅能够防止电动机构出现变形情况, 还可避免电机堵转问题的发生。
2.2 中压开关柜状态监测技术
对于开关设备来说, 为了达到状态检修目标, 首先需要对开关的运行状态进行实时监测, 并在此基础上诊断与评估开关的实际健康水平。在监测开关状态时, 常用的技术类型包括计算机相关技术与传感技术等。传统开关柜的主线多为机械制造, 保证开关机械的运行动作处于正常状态[2]。针对此类型的开关柜, 仅能确保其机械特性, 对于其运行状态的监测方面还处于盲区, 必须由人工检查、人工巡视以及人工操作的模式进行, 因此已经无法满足自动化整体发展需求。
结合中压开关柜智能化需求与电机运行状态, 在监测开关设备基本状态时, 可以分为两个步骤进行, 即监测运行状态与监测设备性能。其一, 监测运行状态。此环节的监测对象主要包括母线温度、电流量、电压值、断路器的分合闸情况、断路器的储能情况、接地开关的带电状态、接地开关的分合闸情况、运行环境、运行环节的气体泄漏情况以及局部放电情况等方面。其二, 监测设备性能。此环节的监测对象主要包括机械特性和真空度等方面, 具体有分闸时间、合闸时间、分闸的不同期性、合闸的不同期性、触头的具体行程、开距、分闸线圈的电流情况、合闸线圈的电流情况、分闸速度、合闸速度、辅助开关的触点、储能电机的电流、触头电磨损情况、超行程以及绝缘等方面[3]。
针对断路器而言, 不仅能够测量真空度, 而且还能自动选取历史数据、动作行程以及三相触头分合闸的同期性等进行比较与分析, 以此方式实现对操作系统所存故障的有效诊断。同时, 在对分闸线圈的电流波形与合闸线圈的电流波形等进行整体分析之后, 再和正常情况下的电流波形对比, 或者是通过分析振动信号的方式等都可以找出电路器本身所出现的故障情况。而在对接触电阻进行测量时, 可以采取离线测量的方式, 同样能够对断路器的活动接触位置的载流状态和劣化状态进行准确评估。
2.3 中压开关柜智能控制技术
对于保护功能方面, 传统开关柜只需处理少许状态量和电气参数即可, 包括电压与电流等, 并结合处理结果准确发布分闸、合闸指令。对于中压开关柜而言, 由于其内部安装有大量传感器, 因此需要提前处理传感器所采集到的所有数据, 再结合处理结果实施故障诊断、故障分析、分闸以及合闸等操作。
中压开关柜本质上属于智能化微系统的一种常见类型, 其构成元素包括后台机、传感器以及前置机等方面。传统前置机通常仅有唯一的数据收集与处理单元, 与之相比, 中压开关柜前置机除了承担数据储存、数据处理以及数据上传等操作之外, 还应当执行由后台机所下达的指令, 严格控制指令所指对象, 并对不同设备之间的实际工作情况进行有效协调[4]。除此之外, 为了提升管理界面的清晰度, 还可考虑暗转专业数据处理终端至断路器上, 经由前置机和RS-485通信网络进行连接。
中压开关柜后台机具备分析数据、管理系统、诊断故障以及下达控制指令等方面的职能, 较之传统保护装置, 中压开关柜后台机除了能够有效管理本柜设备之外, 还能达到柜与柜互相交换数据与通信的目标, 将不同的中压开关柜连接起来, 使之成为一个巨大的网络, 进而促使配电系统不断朝着科学化、智能化的方向发展。
结束语
中压开关柜智能化技术主要涉及到自动控制、现代传感以及计算机应用等方面的技术。随着科学技术的迅速发展与各种传感器的大量应用与开发, 中压开关柜智能化技术也随之得到了有效发展, 促使配电系统朝着智能化、科学化的方向发展, 确保供电的有序性与可靠性, 从而为国家经济的又好又快发展以及实现可持续发展目标提供重要保障。
摘要：为了提升中压开关柜智能化技术的整体利用效率, 探讨中压开关柜智能化技术的利用价值, 文章从开关柜程序化的操作技术、开关柜状态监测技术以及智能控制技术等三个方面进行详细叙述, 以期能够为相关人士带来参考与建议。
关键词：中压开关柜,智能化技术,程序化,状态监测,智能控制
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开关柜的智能化研究 篇5
【关 键 词】智能化；高压开关设备；GIS；高压断路器；高压熔断器
【中图分类号】 V242.3+1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0254-01
随着智能电网建设的不断推进，智能化高压开关设备受到了人们越来越多的关注和重视。作为智能电网的重要输配电设备，智能化高压开关设备的可靠和安全运行对于电力系统的稳定运行至关重要，因此本文就智能化高压开关设备技术的发展进行探讨，以期为促进电力系统的安全运行提供一些有益的参考。
1. 智能化高压开关设备的概述
1.1 智能化高压开关设备的定义
智能化高压开关设备是“十一五”时期装备工业集传统的机械装置和电子产品、电子技术于一身的机电一体化新一代产品。到目前为止，智能化高压开关设备只是一个泛指，相关专业还没有规范的术语和定义。对于一个元件而言，可以理解为按照智能化的要求植入一个或多个元素或功能，如通信接口、传感器等；对于开关成套设备，如开关柜、配电设备等，可以理解为对一个系统的综合要求，诸如自动化、在线监测、互动化等。
1.2 智能化高压开关设备的结构
智能设备是含传感器的一次设备与智能组件的结合体，智能化高压开关设备的组成包括以下部分：高压开关设备、传感器/执行器、智能组件，其中智能组件通过传感器/执行器与高压开关设备形成有机整体，实现与宿主设备相关的测量、控制、监测、计量和保护等功能。
智能组件（Intelligent component）是面向单一一次设备的综合测控集，由若干智能电子装置（IED）集合组成，在满足相关标准要求时，还能够承担保护、计量等功能，强调功能实现的一体化。智能组件包括过程层网络通信和站控层网络通信，遵循IEC 61850通信协议；组件内可有不同的交换机配置方案，应该采用优先设置、流量控制、VLAN划分等技术优化过程层网络通信。
2. 智能化高压开关设备的特征
（1）控制网络化。智能化高压开关设备不仅能够完成继电保护控制命令，还能够根据IEC 61850规约通信，CB/DS/ES/FES能够正确执行网络遥控命令。
（2）测量数字化。根据IEC 61850规约通信，高压开关设备控制器、光电压互感器、光电流互感器和合成单元，能够通过网络传输相关数字化测量和检测信息，分别在就地和远方显示一次主设备接线形式、状态信息、报警信号及状态监测结果。
（3）功能一体化。智能化高压开关设备的功能是高度集成的，具体说来：相关测量、控制和监测的融合设计，传感器植入技术和光互感器的一体化设计，各监测IED的集成设计。
（4）操作程序化。智能化高压开关设备能够接受程序化操作命令，自动按照规定的时间和逻辑闭锁要求逐一完成各指令所规定的操作。
（5）信息互动化。智能化高压开关设备包括过程层网络通信和站控层网络通信，遵循IEC 61850规约通信协议。智能组件内所有IED都接入过程层网络，需要与站控层网络有信息交互需要的IED，还要接入站控层网络，如测控装置等。
（6）状态可视化。各监测IED的监测结果，按照“唯一性标识、故障部位、故障类型、风险程度”的报文格式，通过过程层网络向主IED报告自评估结果。
（7）监控诊断远程化。通过无线网络通信可以实现与智能化高压开关设备的信息交互，从而达到远程监控诊断功能。
3. 智能化高压开关设备技术的发展趋势
3.1 气体绝缘全封闭组合电器（GIS）的智能化
GIS的智能化是一个跨学科的综合课题，其是具有众多功能和丰富通信接口的系统。在GIS智能化的实施中，关键问题主要包括：
（1） 智能操控回路。传统变电站中，GIS机构操作回路和操作箱的控制回路分别由一次、二次回路厂家设计，这容易造成寄生回路和成本上升。而智能变电站中，开关智能终端的就地化使得操控回路的一体化设计成为可能，并带来如下益处：智能GIS设计时，考虑在开关智能终端的防跳回路基础上增加机械故障防跳机制，防跳回路在印制板上实现，能够提高一次设备的集成化和智能化程度，同时占用空间更小；在智能GIS中，由开关智能终端统一采集位置结点信息并通过GOOSE服务转发给各二次设备，可以大大减少辅助结点的数量；断路器总位置信号、三相不一致信号可以在开关智能终端内通过软件逻辑实现，不需要额外的继电器串、并联合成回路；取消电气联闭锁的硬件回路，减少对厂家的依赖。
（2） 在线监测。目前国内GIS的故障率较高，主要运行问题集中在内绝缘、气密性和操作机构等几个方面，在线监测需要重点开展GIS局部放电监测、断路器机械故障在线监测、电寿命监测等方面的工作。
（3） 电子式互感器的应用。近年来电子式互感器在我国的应用日益增多，取得了一定的工程应用经验，但同时也暴露出如下问题：常规二次设备电磁兼容试验不能完全满足要求，需要对试验手段进行完善；与继电保护装置的分工和配合问题；相关计量规程的修订和合并单元的定位。
（4） 汇控柜方案。GIS的智能化伴随着电子设备的就地化，这意味着传统的汇控柜已经不能满足需求，需要从以下几个方面进行改进：完备的信息交互、全环境适应性、温湿度控制系统可靠性的提高。
3.2 高压断路器的智能化
目前世界上先进的工业国家，都十分看好智能化高压断路器的发展前景，加大了研究的投入和开发的力度。在高压断路器智能化实现的过程中，还有很多需要解决的技术和问题：（1）关键技术问题。智能化高压断路器需要解决的关键技术问题包括微机技术、传感技术、抗电磁干扰技术和信号处理技术。（2）寿命问题。由于电子设备的使用寿命要低于高压电气设备本身的寿命，要解决这一矛盾必须从设计、制造和改善运行条件等几个方面着手，采用模块化设计，以提高设备的使用寿命。（3）经济问题。智能高压断路器的价格较传统断路器高，但在电子设备不断降价的情况下，监测设备价格也在不断降低。
3.3 高压开关柜的智能化
智能化高压开关柜集保护、监测、控制与故障诊断为一体，具备数字显示、高压开关显示和对外的双向数据通信等通过。智能化高压开关柜是用新的传感器采集信息，用计算机处理信息，用计算机网络传输信息和用数字与波形显示信息，并对开关设备的重要参数进行连续的在线监测，不仅可以提供设备现有的状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，识别存在的故障，为设备的状态维修提供依据，从而增大设备的维修保养周期，提高设备的利用率，减少维修保养的费用。
3.4 高压熔断器的智能化
现有的高压熔断器存在以下缺点：一是往往都是针对大过载电流的情况，即在大电流过载情况下，通过熔体自行熔断实现分断保护；而在低过载电流情况下，老式的喷逐式熔断器在分段较小的短路电流时可能出现不能灭弧，甚至爆炸等问题。二是熔断器的时间——电流特性（安秒特性）的稳定性和运行性相对较差，并且适应性单一。近年来，国内外推出了智能化熔断器，美国通用电气公司研究的“智能化高压限流熔断器”已经可以达到外形尺寸小、额定电流大和高分断能力的要求，并且可以从外来控制熔断器动作。
参考文献
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开关柜的智能化研究 篇6
变电站10k V开关柜是站内的主要设备之一,具有数量众多、投运时间跨度大、生产厂家多等特点,同时也具有开关柜体积小、柜内空间狭窄、故障隐患难以人力观察发现等缺陷。
现阶段我国智能电网落地项目越来越多,智能化开关柜也提上日程,但主要限于新建设试点站采购新开关柜的范畴,数量庞大的现存变电站10k V开关柜(以下简称开关柜)智能化改造研究基本处于空白。
针对现存开关柜的缺陷和局限性,笔者进行了较长时间的思考和同行交流,并对其智能化改造进行了深入研究,认为对现有的传统开关柜进行智能化改造,是现实的需求。
1 对移开式开关柜活门进行主动驱动方式及主动安全闭锁的智能化改造
现阶段的开关柜静触头安全遮蔽活门,依靠配置在手车室内的一整套摇臂-杠杆运动机构,由手车本体在运动中驱动,手车摇进时通过配合机构分别驱动上、下两件活门向上和向下运动,此时活门打开,动触头进入静触头盒与静触头啮合接通;手车摇出到一定位置时,活门机构与手车本体脱离接触,活门依靠复位弹簧驱动反向运动,恢复到关闭位置。这种复杂的驱动方式,在运行中不断发生故障,有时甚至酿成事故。由于2009年相继发生了两起活门故障导致的开关柜燃弧事故,造成设备和人身伤害,广东电网公司为此于当年召开了专题研讨会并发布了专门的反措要求。
现有的活门驱动方式和机构存在以下问题。
(1)被动操作。活门驱动是由手车进行的,不操作手车,则活门无法运动去配合手车移动到工作位置和检修位置,所以活门是间接被动操作。
(2)结构复杂,故障率高,活门位置不能自锁。零件多:整套机构包括滚轮、摇臂、推杆、导向杆、弹簧、定位件、活门等,有些还包括与手车的闭锁件;结构分散:这套机构分散布置在手车室内左右两侧,相距800mm~1000mm,左右两侧相互之间无直接联系;要作复杂的变向运动:要将手车的直线运动转化为垂直运动;不能自锁:活门在开启位置不能自锁,要靠驱动机构保持。上述原因容易导致活门故障,例如倾斜、开启不到位、上活门失控下坠,这样极易造成手车不能正常移动,并将损坏手车触头触臂和活门,导致送电或停电操作失败。
由于开关柜结构的原因,当活门机构发生故障而又必须完成送电或停电操作时,由于活门无主动驱动的预设机构,操作者将不能在完全遵守安全操作规程的条件下实施人工干预,导致操作人员处于风险之中。例如活门下坠后卡住触头,手车还在工作位置,只能强行解锁手车室门,用绝缘杆推升活门并一直支撑到手车摇出,至少两位操作人员直接处于威胁之下。而且处理活门机构故障,只能停母线电源进行检修,将导致整段母线停电,这对供电可靠性和经济性来说都是难以承受的。
所以,有必要对移开式开关柜活门存在的问题进行智能化改造。
(1)进行主动驱动方式的智能化改造。一是采用电动驱动方式,在手车位置许可时,随时可主动进行自动或手动的主动驱动,这样活门与手车的关系是相互闭锁关系,而不是原来的驱动与被驱动关系,实用性大大增强。电动驱动部件少,故障率低,例如采用链条传递,机械零件只有电机、小型减速器、导向杆、活门,在机构设置上,预留手动驱动设置,达到故障时不用打开手车室门也可以人工安全干预的目的。二是将活门位置处于精确控制和全时间的监控之中,在控制回路的设计上,通过位置触点实现活门打开和关闭的控制,精度高,并且在活门运动不到位或其它原因导致不在预定位置时,输出报警信号,进行现场指示和远程报警。
(2)进行主动安全闭锁的智能化改造:一是与手车相互进行位置感知和逻辑运算,电动驱动能容易地实现与手车的电气与机械联锁,实现活门未完全打开时,手车不能摇进,手车不在试验位置时,活门不能进行关闭动作;二是机构设计上实现活门自锁定,活门启闭均由电动驱动,不依赖复位弹簧复位,活门的自重不超过5kg,简单的设计就足以使它无法在自重的作用下失控下坠。
2 大电流开关柜刀闸触头、手车插头、电缆接头温度监测的智能化改造
大电流开关柜在变电站中处于非常关键的位置,大多是变低进线柜和分段柜,发生故障将影响整段母线停电;由于主变容量大,其额定电流达到4000A,在影响安全运行的要素中,发热问题尤为突出,假如未及时发现进行处理,将导致绝缘损坏,引发整柜燃弧爆炸的重大事故,而且抢修恢复供电所需的时间往往很长。
为此,必须对大电流开关柜进行温度监测,进行预警,提前处理缺陷。现存开关柜温度监测的重点部位刀闸触头、手车插头、电缆接头的温度监测,主要是依靠人工到现场观察示温蜡片、手持测温仪器测温,由于推行无人值班,时效性低,对故障隐患跟踪不能实时和连续进行。
对开关柜进行温度监测的智能化改造,技术上要求达到温度实时、连续的在线式监测和预警,并能接入综合自动化系统,而且不只适用于大电流开关柜,对于重载和需要重点监测的出线柜,也可进行改造,减少人工巡查的工作强度,并保证实时性。
无线测温技术是目前应用最广泛的,它由温度传感器、无线接收器、处理及显示器组成,温度传感器能在触头附近安装,测量发热点的温度,以无线信号传输到接收器,隔离高电压,然后在处理及显示器进行上传和就地显示,1个处理及显示器可以处理8组共24点的测温数据,因此可满足1面开关柜上安装多点传感器的需求。无线测温可以解决诸如最难处理的移开式开关柜(也称手车柜)断路器插接式触头的实时测温,其触头形状一般是梅花式或鸭嘴式,由于完全处于筒状的静触头盒内部,目前最成熟的仍是采用无线传感器贴近安装。传感器的工作电源是自取电并配后备电池,至少能支持到下一个检修周期的到来。其它测温方式还有光纤光栅测温和非接触式红外测温,前者安装后外观凌乱,高压隔离也受线缆积尘污秽影响,后者适合在可见点使用,如固定式开关柜的GN30、GM22刀闸触头,但其测量精度受入射角和反射角的影响,而触头多是不规则和非平面的。
3 对移开式开关柜断路器手车(隔离手车)移动和接地刀操作的智能化改造
现阶段移开式开关柜冷热备用操作和地刀操作,都需要到现场开关柜柜旁进行,在变电站无人值班的大趋势下,经济性和及时性受到很大影响。
对断路器手车移动的智能化改造内容,一是在手车的底盘车上进行电动驱动改造,只需简单的加上驱动丝杆的啮合器,现有的所有产品,空间都是足够的,改造后可实现冷热备用转换的遥控操作;二是要求实现原来人工摇进摇出的位置控制和感知智能,这个可以通过位置传感器实现,使手车的工作位置和试验位置受到精确的控制和监测,并且要求与地刀实现联锁与反联锁;三是采用故障导向安全的设计理念:断路器手车在安装和使用中,经常出现丝杆损坏的情况,究其原因,主要是现在是人工操作,到限位后再继续加力摇动,必然损坏,导致手车无法使用,进行智能化改造,不仅能在手车到位时由位置开关控制自动停止,而且要求电动驱动机构具有过力矩保护功能,防止位置开关失效造成断路器底盘车的损坏,推荐使用滚珠式扭矩限制器实现过力矩保护,价廉且可靠耐用。
对接地刀操作的智能化改造,主要是进行电动化分合闸改造取代人工操作,可在现场加装电动机构或直接更换为电动地刀,其智能化要求是能达到防止带电合地刀,防止带已合闸地刀合断路器,当电缆室门和前下门未关闭时不能操作地刀等的相关五防要求,并且要求与断路器实现联锁与反联锁。
智能化改造后,在满足规程和联锁条件下,断路器手车(隔离手车)移动和接地刀操作不再需要到现场进行,高效又保证人身安全,简单的例子如隔离有故障的PT(母线设备柜)等。
4 运动部件动作过程和操作结果的可视化
现阶段开关柜内部,包括隔离刀闸操作、地刀操作、手车插头移动、活门的运动情况,依靠人工柜旁观察,它们的实际位置,则依靠位置触点和人工现场观察确定,现场情况如何,只有现场的人才清楚,对调度人员和遥控操作人员来说,存在不小的风险。
而由于移开式开关柜的结构原因,活门的位置在现场也是无法观察的,这就对操作者造成了风险。
进行改造的基本要求,一是简单,只需简单地在开关柜内安装普通的摄像机,就可实现相关情况的可视化;二是适应柜内环境,采用具有红外功能的产品;三是图像能在现场显示和压缩上传到综合自动化系统,实现遥视。
可视化改造后,可取代采用活门检查手车检查活门运动的方式,以实际实时状况取代模拟检查,同时实时图像上传可为调度及监督人员提供操作现场信息,有需要时重点监测部位采用高清可变焦技术观察细节。
5 开关柜智能化改造后的信息处理及与原综合自动化系统的融合
现阶段新建和综自改造后变电站各种状态和信息上传虽然比较丰富,但对开关柜来说,只限于保护装置信息、各刀闸、断路器、地刀的分合状态,其它如触头温度、实时图像、手车移动电动操作、地刀分合电动操作等均不具备。
在开关柜智能化改造中,必然会进行全面考虑,配置开关柜智能控制器将在线测温(遥测)、图像(遥视)、操作(遥控)、动作部件状态及各种记录(遥信)进行处理、显示、生成报表及曲线和趋势分析,并采用满足电网要求的IEC 61850标准与上级综自系统双向通信传送信息,接受控制命令,进行相关操作,并且主动上报预警和故障信息。
所以开关柜智能化改造后,上报了更多信息,能执行更多的指令,实际上更好地融合到了变电站综合自动化系统,不会发生冲突。
6 结语
变电站现有的10k V开关柜智能化改造,是智能化设备和技术的具体应用,符合智能化设备的技术发展方向,是提高电网设备智能化水平的有效途径[1]。改造内容包括移开式开关柜活门主动驱动方式及主动安全闭锁方式改造取代被动方式,重点部位在线测温取代人工现场测温,运动部件动作过程和操作结果的可视化取代人工柜旁观察,远程进行断路器/隔离手车冷热备用电动操作和地刀电动操作取代人工柜旁操作,智能化改造后的信息处理及与原综合自动化系统的融合,可以根据实际情况进行全部或部分改造。
进行智能化改造遵循的四个基本原则是安全可靠、经济实用、统一标准、因地制宜[2]。由于电网公司标准化的推行,使得大部分的变电站10k V开关柜结构和原理相同,使用条件相近,这为其进行智能化改造提供了前提条件。
摘要：分析了数量庞大的现存变电站10kV开关柜的缺陷和局限性,进行了实践经验总结和交流,并对其智能化改造进行了深入研究,分析了存在的问题,探讨了智能化改造的方案和需要注意的问题。
关键词：变电站,10kV开关柜,智能化改造
参考文献
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开关柜的智能化研究 篇7
作为电力系统中直接向10 kV配电网分配电能的电气设备, 10 kV高压开关柜长期通过较高的负荷电流, 有部分高压开关柜甚至长期通过高达4 000 A的电流。如此高的工作电流, 再加上高压开关柜内部各插头 (接头) 发生位置偏移、动静触头等发生松动、用料不良等原因导致的接触不良进而致使电阻增大, 最终使得10 kV高压开关柜内部发热严重。在国家相关规范中, 对于10 kV高压开关柜内部温度有明确的规定, 一旦超过了温度允许值, 就有可能导致10 kV高压开关柜的运行事故。因此, 采取一种有效的在线测温技术来对10 kV高压开关柜内部温度进行准确的在线实时监测, 是十分有必要的。
1 10 kV高压开关柜在线测温的特点
10 kV高压开关柜由于设备结构以及运行方面的具体要求, 其在线测温技术有以下特殊性[1]:
1.1 非接触式的测温技术难以满足要求
以当前应用较多的XGN型及KYN型开关柜为例, 其内部包含断路器、隔离开关、CT以及电缆头等电气元件。为避免因积污和受潮引起污闪事故, 同时也为了避免小动物误入造成短路, XGN型开关柜内部的导电部位都进行了绝缘热缩包封, 即开关柜内部需要进行测温的部位几乎都被绝缘体包裹, 使得红外测温技术难以发挥作用。
1.2 测温装置需要进行高压绝缘
10 kV高压开关柜正常运行状态下, 其额定电压为10 kV, 测温装置必须装设于测温点的带电设备上, 而温度信号的接收装置则在开关柜的柜体上或者柜体外, 这就意味着测温装置与接收装置之间要进行高压隔离, 同时还不能对开关柜内部电气元件的安全距离造成影响。这可以说是开关柜测温技术应用于实践需要解决的首要问题, 也是影响在线测温技术发展的重要原因。
1.3 不能影响到开关柜内部原有电气元件的性能
10 kV高压开关柜内部很多电气元件都需要根据运行方式来进行相应的分合操作, 如断路器、隔离开关等。这就要求在线测温装置的安装与工作不能对开关柜内部原有电气元件的工作性能造成影响。
1.4 要能适应开关柜内部恶劣的工作环境
由于目前应用的10 kV高压开关柜都为全密封结构, 开关柜内部通风不佳, 温度较高;再加上高压开关柜的工作电流都在数千安培, 又处于变电站这种电磁干扰较为严重的环境中, 因此要求在线测温技术要具有良好的抗干扰能力, 能保证测温数据的可靠性。
2 10 kV高压开关柜在线测温技术研究现状
2.1 红外测温法
作为一种典型的非直接接触测量方法, 红外测温技术的组成单元包括红外探测仪、光学系统、信号放大装置以及信号处理、显示输出等部分。红外探测仪能将入射的红外辐射转换为电信号, 该电信号经放大及处理后, 即转变为被测目标的温度值。目前红外测温仪现场使用十分方便, 还具有拍照和自动寻找最高温度点等扩展功能, 在电力行业应用非常广泛。但对于10 kV开关柜而言, 由于红外光路会受到开关柜内部元件及绝缘体的遮挡, 难以准确测量被测元件的温度值, 也无法对其进行校正, 因此通用性较差, 只能用于早期10 kV开关柜温度的监测, 而不能用于目前广为使用的全封闭式金属开关柜[2]。
2.2 无线测温法
无线测温法是一种新型的测温方法, 它一般由分散式测温装置、温度信息接收装置以及数据处理系统3部分组成。其中, 分散式测温装置直接安装于各个测温点, 而温度信息接收装置的放置地点与开关柜之间要有一定的距离, 两者之间通过无线传输的方式进行通信, 从而实现了高压的隔离与绝缘。此种方法能够解决红外测温技术在全封闭式金属开关柜中应用的局限性, 但同时也存在一定的问题。最为关键的一点就是分散式测温装置工作稳定性问题, 由于该装置的电源一般为电流感应式电源, 其能量大小随电力负荷的变化而改变, 在电力负荷曲线变化很大的情况下, 其能量也会有很大幅度的改变, 这样就会造成测温装置时常出现供电不足的现象[3]。
2.3 光纤测温法
光纤测温技术作为一种新兴的测温技术, 具有十分广阔的应用前景。其最大特点就是可以对开关柜内部电气元件 (如母排、动力电缆的接头等部位) 进行“零距离”的温度监测。由于光纤的特性, 其既不会受到复杂电磁环境的影响, 也不会对开关柜内部原有电气元件的特性造成影响, 具有在高电压、强辐射和腐蚀以及强电磁干扰等恶劣环境下不间断连续测温的优异性能, 这是其他测温技术所无法比拟的, 因此十分适合10 kV高压开关柜的温度测量。
3 测温技术比较
表1为10 kV高压开关柜各种测温技术优缺点的对比[4]。
4 结语
为了保证智能化无人值守变电站中10 kV高压开关柜的安全可靠运行, 随着新技术的不断开发与应用, 智能化变电站电气设备状态检修技术将得到广泛应用, 与此同时, 10 kV高压开关柜的在线测温技术也必将得到进一步的应用与推广。
摘要：首先结合智能化变电站设备结构以及运行方面的具体要求分析了10kV高压开关柜在线测温的特点, 进而对10kV高压开关柜在线测温技术研究现状进行了探讨, 最后对10kV高压开关柜各种在线测温技术的优缺点进行了对比, 对智能化变电站10kV高压开关柜在线测温技术的推广与应用有很好的指导意义。
关键词：智能化变电站,10kV高压开关柜,在线测温技术
参考文献
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智能复合开关的可靠关断研究 篇8
智能复合开关以它优越的性能在无功补偿电容投切装置中得到广泛的应用, 它的投切是通过可控硅无触点开关实现的, 但在实际的应用中还存在一个可靠关断的问题。在触发信号控制电路中, 为了把小功率的控制电路与大功率的负载电路隔离, 经常采用高频脉冲变压器将控制脉冲信号耦合到可控硅的控制极中。但在实际使用过程中, 常有双向可控硅关断不可靠的问题, 使可控硅处于失控状态[1]。本文就此提出一种可靠关断方法。
2 智能复合开关
(1) 基本思想[2]。智能复合开关是将双向可控硅和接触器并联起来联合使用, 利用双向可控硅的易控和无触点特性, 使双向可控硅工作在电容器投切的暂态过程中, 起到抑制涌流、过压和分断电弧现象的作用, 并能实现快速投切。利用接触器在可靠闭合时, 其主触点接触电阻小、导通容量大、压降小、功耗小、工作安全可靠等特性, 使其工作在电容器投入后和切除前的稳态过程中。
(2) 工作过程[3]。当复合开关接收到投入命令时, 等待电压过零触发双向可控硅导通, 而接触器在接到投入命令后, 要延时一段时间, 保证双向可控硅可靠导通后, 才能闭合交流接触器。当复合开关接收到切断命令后, 首先向双向可控硅发送触发脉冲信号, 触发双向可控硅导通, 再将接触器断开, 接触器断开后再停止向双向可控硅发送触发脉冲, 电流过零时双向可控硅自然关断。在正常的运行状态下, 接触器在闭合和断开的暂态过程, 电子开关双向可控硅都是处于可靠导通的状态。因此, 接触器的主触点上基本不会产生电弧, 从而使接触器的使用寿命得到了很大的提高, 同时消除了电路的电弧干扰, 使整个系统更加安全可靠。
3 问题的提出
常用的双向可控硅触发电路如图1所示, 触发脉冲信号通过高频脉冲变压器送到可控硅的控制极, 实现对双向可控硅的触发导通。但经过深入研究发现这电路存在两个问题:
一是由于变压器固有的储能属性, 如在切出触发脉冲时电压相角很大, 使在负载电流过零时控制信号两端电压不能下降到双向可控硅的触发电压以下, 从而导致双向可控硅继续导通, 造成双向可控硅关断失败。如果负载是电容, 这只是导致关断不准确而已, 不会对电路造成危害, 因为负载是电容性的, 电流过零时, 电容两端电压和电源两端电压都为最大值, 由于电容电压不具突变性, 可控硅在过零关断又导通的过程中, 回路各元件电压都没有突变, 所以不会有浪涌电流, 不会对回路元件带来危害。如果负载是感性的, 那情况就不同了, 可控硅电流过零关断时, 由于电感没有电流, 没有储能, 电压也为零, 但由于关断前回路的电流和电压的相位相差九十度, 此时电源电压为最大值, 因此如果此时可控硅又导通, 电感两端电压瞬间接到电源的最大电压, 这就会给回路带来浪涌电流, 对回路的元件有严重危害, 且还会把涌流引入电网中, 因此这是必须采取保护措施, 以避免这种情况的发生。
二是如果电网中传来一个较大的干扰电流且电流流向如图2所示, 干扰电流i1进入触发回路后分成i2和i3, i2经过变压器的电感线圈后到达可控硅的控制极, 因此G点的电压相对于T2为负, 是一对易触发可控硅的组合。流过门极G的电流和G与T2的压差较容易都大于门极可触发电流和门极可触发电压, 可控硅可能会在失控状态下导通。如果此时电源电压较大, 电容两端瞬间接上较大电压就会引起浪涌电流, 可能会烧毁可控硅和电容, 使器件寿命严重缩短, 并会给电网引入浪涌电流, 影响电网供电质量。
4 解决方法
为了避免以上两种意外导通的情况发生, 必须要对电路采取保护措施。通过对电路的深入研究, 找出了一个解决办法:在可控硅的门极G与T2之间并上一个可变负载, 如图3所示, 此负载在正常触发可控硅导通状态时, 其阻抗值较大, 不影响可控硅的正常导通;在可控硅处于关断状态时, 其阻抗值较小, 使门极G与T2之间的电压迅速降低至门极可触发电压以下, 保证可控硅能可靠地关断, 避免可控硅处于失控状态, 从而保证了控制的有效性和可靠性。
5 实例说明
考虑到成本和实用的问题, 这个可变负载用一个小电感即可。如图4所示, 由于触发控制脉冲是高频信号, 当向门极发送触发信号时, 由于触发脉冲的频率很大, 因此小电感的感抗较大, 两端电压大于可控硅门极可触发电压, 使可控硅能顺利导通, 切出高频触发脉冲后, 变压器储能的释放过程时间较短, 小电感的储能也小, 因此它两端电压会迅速下降到可控硅门极可触发电压以下。变压器和小电感还形成一个释放电流的回路, 流过可控硅的电流也减小了很多, 所以双向可控硅能顺利可靠关断。如果是外部干扰电流进入触发回路, 由于干扰电流频率较低, 即使有较大的干扰电流进入触发回路, 小电感两端的感应电势还是很难达到可控硅门极可触发电压, 因此双向可控硅不会失控导通。
6 小结
本文提出的方法实用又经济, 只需加上一个小电感就可以解决以前关断不可靠的问题, 保护了补偿回路器件的安全可靠运行, 避免了浪涌电流给电网带来的污柒。
摘要：智能复合开关在无功补偿电容投切装置中得到广泛的应用, 而智能复合开关的关键技术是在导通和关断的暂态过程实现对可控硅的可靠控制。而在实际的应用过程中, 常出现关断不可靠的问题, 文章就此提出一种可靠的关断方法。
关键词：可控硅,复合开关,导通,关断
参考文献
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[2]任艳杰, 赵玉林.低压无功补偿电容投切开关的研究[J].东北农业大学学报, 2008, 39 (4) :39-42.
配网智能电缆分界开关研究 篇9
配网电缆分界开关作为供电线路联络或分支的开关设备,其对故障信息的采集及故障响应动作的速度,很大程度决定配网输电线路的安全性及可靠性。本文对一种将高可靠性C-GIS开关设备、微机保护测控以及通讯模块充分融为一体的配网电缆智能分界开关进行了研究,其实现了自动切除单相接地故障、自动隔离短路故障、快速定位故障点等功能,提高了配网供电可靠性及安全性。
1配网智能电缆分界开关设备
1.1配网智能电缆分界开关的设备组成
如图1所示,配网智能电缆分界开关包括母线电压互感器、气体绝缘开关设备、智能分界开关测控装置、零序电流互感器和三相线路电流互感器等模块。
1.2选用的气体绝缘开关设备的主要参数
配网智能电缆分界开关选用的气体绝缘开关设备的主要参数如表1所示。
1.3选用的气体绝缘开关设备的技术优势
1.3.1先进的灭弧技术
开关的灭弧室采用了直动式结构以及去离子栅灭弧+吸气活塞原理,既保证了灭弧室灭弧动作的可靠性,同时又达到了节省空间的目的;同时,将直动式的动作特点充分利用起来,巧妙地融合去离子栅灭弧技术和吸气活塞,使之成为一体,提高了灭弧产品的性能,达到了E3级产品具备的5次以上50 k A短路电流关合能力。
1.3.2独有的双压气室
开关设备的灭弧与绝缘是独立于SF6气体中的。灭弧室是独立密封的,充以较高的气体压力保证灭弧,气箱中其余空间充以较低的气体压力保证绝缘。
1.3.3内部故障电弧限制装置
内部故障电弧限制装置安装在柜体中,在一定程度上保护了设备和人身的安全。该装置通过在电缆室内安装自动快速接地开关来实现保护,在产生故障电弧的几毫秒内,接地开关会迅速动作熄弧。
2智能分界开关测控装置
2.1智能分界开关测控装置
智能分界开关测控装置需要内置到智能电缆分界设备当中,具备遥控合分闸开关、检测故障和保护控制等功能。智能分界开关测控装置主要功能如表2所示。
2.2智能分界开关测控装置主要保护功能
2.2.1过流保护
过流保护主要反应大电流故障,当发生三相短路、相间短路、两相接地等大电流故障时,会引起过流保护动作。保护动作逻辑如图2所示。
注:Uwy为无压定值;Iwl为无流定值;Igl为过流定值;Tgl为过流时间定值;Tfhtz为负荷开关跳闸延时。
当“过载电流跳负荷开关”控制字为默认值“退出”时,如果相电流大于Igl,延时Tgl后,断路器跳闸继电器出口。然后判断是否满足母线侧无压、相电流小于Iwl,并延时Tfhtz,如果满足,则负荷开关跳闸继电器动作,点亮“短路灯”并通讯上传故障信号。
当“过载电流跳负荷开关”控制字设置为“投入”时,如果有相电流一直大于Igl,在经过Tgl延时后(在此延时期间,所有相电流同时又都不大于Ibs闭锁电流),则允许负荷开关直接跳闸;若在此期间有相电流大于Ibs闭锁电流,则负荷开关必须在变电站断路器跳闸后(此时无流、无压)延时Tfhtz才能跳开。
2.2.2单相接地保护
单相接地保护逻辑如图3所示,图中I0gl为零序电流定值;TI0为零序接地时间定值;XHXQ为中性点经消弧线圈接地投退定值,如果是中性点经消弧线圈接地的系统,该投退定值设置为“投入”,其他情况下设置为“退出”;U0mk为零序电压内部门槛值,取10 V。
3配网智能电缆分界开关设备实现的功能
通过一体化设计组合,将高可靠性德理施尔气体绝缘环网开关设备、智能化组件(智能分界开关测控装置)、三相一体式电流互感器、母线电压互感器组合成配网智能电缆分界开关设备,其主要实现功能为:
(1)自动切除负荷侧单相接地故障:当用户支线发生单相接地故障时,该配网智能电缆分界开关设备通过判别零序电流实现自动分闸,甩掉故障支线,保证变电站及馈线上的其他分支用户安全运行。
(2)自动隔离或切除负荷侧短路故障:当用户支线发生相间短路故障时,该配网智能电缆分界开关设备通过判定过流并记忆,在变电站出线保护跳闸后,立即分闸甩掉故障线路。
(3)快速定位故障点:用户支线故障造成该配网智能电缆分界开关设备动作后,仅责任用户停电,以用户定制的通讯方式主动上报故障信息,使电力公司能迅速明确事故点,及时进行现场处理,使故障线路尽早恢复供电。
4结语
通过对将高可靠性C-GIS开关设备、微机保护测控以及通讯模块充分融为一体的配网电缆智能分界开关设备的研究发现,智能测控装置通过对运行电缆线路实时数据的采集及判断,在电缆线路发生了接地故障和短路故障时,能够快速地切除或隔离故障,并向维护管理人员以定制的通讯方式来传递故障内容,在第一时间就定位故障支线。它的应用可以在一定程度上缩小停电范围、缩短停电时间,提高电缆供电线路的可靠性和安全性,保障配网运行安全。
参考文献
[1]吕继伟,唐云峰,张枞生.电缆分界负荷开关控制器故障判断算法[J].电力与能源,2011,32(6):484-487.
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开关柜的智能化研究 篇10
【关键词】可编程控制器；PLC技术；智能开关；低压双电源
0.前言
传统的双电源自动转换双电源线路主要是通过集成多种继电器、接触器、开关等，按照特设的逻辑顺序进行相关的转换，在工作时，传统的转换器安全性差、结构复杂、安装困难、维护工作量较大，为其发展带来了极大的影响，同时因为诸多外借因素的影响，传统的电源转换器逐渐被市场淘汰，越来越多的建筑设施和工业设备采用PLC智能转换器。
PLC智能开关就是在工业环境下应用而升级的数字运算操作电子装置。它主要代替继电器实现逻辑控制，同时随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此在市场上占有份额越来越大，将逐步取代传统的控制系统进行更科学有效的控制。
1.双电源电路工作要求及实现环境的设计
双电源本质上就是一种由微处理器控制，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换的装置，可使电源连续源供电。当常用电突然故障或停电时，通过双电源切换开关，自动投入到备用电源上，使设备仍能正常运行。最常见的是电梯、消防、监控上。在双电源线路的实现过程中，主要是市供电和机械发电之间的转换，转换之后要及时调整电压、频率等参数，同时双电源中作线路中要有及时有效设备的控制和相应的人力检测，保障供电的安全可靠。
2.可编程控制器（PLC）的工作原理
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
在PLC投入运行的时候。其工作过程主要分为三段：输入采样、用户程序执行、输出刷新。完成这单个步骤就是完成一个扫描周期。
输入采样就是PLC以扫描方式依次的读入所有输入状态和数据，并将它们存入特定的I/O映象区中的相应的单元内，输入采样结束后，就转入用户程序执行和输出刷新阶段，这时输入状态数据进行运算和处理，原始的I/O映象区的数据不发生改变。
用户程序执行阶段就是PLC按照其设定的顺序对用户程序进行系统性扫描和逻辑运算，根据逻辑运算结果，PLC自动刷新逻辑线圈在RAM存储区中对应位的状态，或者是发出指令，控制设备自动进行工作和生产。
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这才是PLC的真正输出。
综合来看，PLC同传统的转换设备相比其功能更加完善，组合灵活，扩展方便，实用性强，同时用户程序编制简单，系统开发周期短，现场可以调试；相对与环境来说，PLC技术对环境要求低，抗干扰能力强，易学易用。
3.PLC低压双电源智能开关的实现和应用
PLC主要面向工业化生产，控制主要用于三相交流供配电控制。与传统的智能开关相比，PLC低压双电源智能开关有缺相保护功能，在发生缺相的时候，可以有效的控制电源切断，同时还可以在系统电源恢复时进行反切，有效保护了电路和生产设备，PLC应用时还可以有效避免构件的耗损率，减少成本的开支和资源的浪费。
系统方案的确定，PLC双电源在工作时，必须只能有一个电源与负载接通，且在一路电路故障时要实现自动切换，同时由于使用PLC设备的都是用电总功率较大的场合，必要时需使用发电机设备供电。系统在工作时就要有选择的进行检测工作，一旦主电源发生故障（系统电源出现缺相或者是欠压），此时立即启动发电机，同时主电源就会自动断开，备用电源启动后，同样要进行相关检测，检测备用电源无障碍后再进行备用电源与负载的接通。
系统硬件设计是主体设备的选择和确定。根据总系统设计方案要求，设置相应的硬件设备。硬件设备中，主要考虑因素是控制环节和判断步骤，在选择了使用的设备后，要进行实用性实验检测和统计，只有严格控制好硬件设备的安装与使用，才能更好在系统软件设备中编制程序和实现功能。
系统软件设计就是编译PLC控制系统的语言主体。软件设计主要分为五部分：对于复杂的控制系统要绘制控制系统流程图，对于简单的系统可以忽略此步骤；根据实践经验和对PLC的认识设置梯形图；根据梯形图编制语言表程序清单；用程序编程器键入PLC用户存储器中，并检查键入程序是否正确；对程序进行调试直到满足要求。
PLC的后期实现主要就是根据以上步骤进行合理的物理设备实现，这样一项PLC低压双电源智能开关就可以得以实现。
4.我国PLC低压双电源智能开关的发展趋势
PLC低压双电源智能开关已经被广泛的应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械加工等各个行业。PLC虽然已经有了广阔了发展前景，但在其创新领域内还是有很大的空间，PLC发展趋向主要是更小的设备体积、更强的通信功能和更高速的处理速度。
5.总结
从最早美国数字设备公司研制出的可控编程控制器PDP-14，到现在比较成熟的PLC整体设备，短短几十年之间，PLC技术取得了不错的发展，PLC现已成为工业控制三大支柱之一，以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电—接触控制系统，在机械、化工、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。同时在未来的市场上也将占有很大的份额，PLC智能开关也将得到更广阔的发展前景。
【参考文献】
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[3]金晓龙，杨显斌.关于PLC技术在电气自动化中的发展应用[J].华东科技，2013（2）：418-418.
开关柜的智能化研究 篇11
开关磁阻电机 (SRM) 发展的几十年中, 功率变换电路的研究一直是热点和难点。合理设计功率变换电路, 是保证开关磁阻电机调速系统具有较高的效率、 可靠的工作稳定性和良好的性价比的关键。在功率变换电路的设计中, 力求尽量采用较少的开关器件, 以减少系统制造成本, 且要求具有良好的可控性和可保护性。本系统采用FAIRCHILD公司生产的智能功率模块FCAS50SN60构成的功率变换电路是集成度高、性能好、控制灵活的一种方案。
2 功率电路概述
开关磁阻电机调速 (switched reluctance drive) 系统简称SRD, 是由双凸极开关磁阻电动机 (SRM) 、功率变换器、控制器以及检测装置等组成的调速系统。传统8/6极开关磁阻电机大都采用如图1所示的功率变换电路。由于传统的功率变换器工作频率不高, 硬件保护电路复杂从而给设计工作带来了较高的难度。由各种分立原件组成的电路集成度不高, 体积庞大, 也是突出的缺点。所以本文以FAIRCHILD公司生产的智能功率模块 FCAS50SN60为核心设计开关磁阻电动机功率变换电路。
3 功率电路设计
3.1 功率电路基本结构
飞兆 (FAIRCHILD) 公司生产的FCAS50SN60是专门为开关磁阻电机设计的一款智能功率模块。新型智能功率模块将高压IC (HVIC) 和低压IC (LVIC) 、IGBT、快速恢复二极管和电热调节器集成在超紧凑 (44 mm×26.8 mm) 的Mini-DIP封装中。封装采用“铜直接合” (DBC) 技术, 能显著提高热性能。与一般分立解决方案相比, 可减小功率线路空间多达40%, 可以将控制器并入SRM组件中。FCAS50SN60具有内置HVIC, 提供无光耦、单电源IGBT栅极驱动等特点, 可进一步减小系统总体尺寸, 并同时增强其可靠性。而且FCAS50SN60还集成欠电压锁定 (UVLO) 、短路 (SC) 保护和热保护等功能, 保证其实现出色的可靠性。FCAS50SN60的优化转换速度可满足电磁干扰要求。FCAS50SN60模块额定电流为50 A, 额定电压600 V, 完全可以满足系统的要求。功率转换电路的基本结构如图2所示。
功率转换电路的拓扑结构采用传统的两相绕组通电结构, 主要由两块SPM组成。其中IGBT1和D1组成SPM1的上侧, IGBT2和D2组成SPM1的下侧。同理在SPM2中IGBT3, D3组成上侧, IGBT4, D4组成下侧, 4个IGBT分别连接A, B, C, D 4相绕组。图2中N为中性点, R1, R2是电流短路检测电阻。SPM的驱动控制信号由DSP内含的全比较单元相对应的PWM1～PWM4经过CPLD处理后产生。
3.2 SPM驱动电路的设计
SPM驱动电路的设计如图3所示。控制电路输出PWM信号经R1限流, 经高速光耦隔离并放大后接PNP三极管的基极, 由于IGBT是高电平触发, 所以须经反相后输出SPM内部驱动电路。其中每个光电开关管控制电源均采用独立的+5 V电源供电, 且接0.1 μF的去耦电容。控制信号经过CPLD的处理生成幅值相同, 极性相反的两路PWM信号, 这样可以更加有效地保证导通和关断。本系统PWM频率为5 kHz, 本文选取高速光耦SFH6156, 其开关频率达250 kHz, 可以满足系统要求。R1的选取应该考虑使光耦饱和导通, 但又不能使光耦烧坏, 根据光耦的最大前向电流值, 并且考虑一定的余量, R1取200 Ω。PNP管采用S9012快速恢复三极管, 其开关频率达30 MHz, 满足系统要求。R2的选取不能太小, 否则PNP管基极电流过大, 但也不能过大而使基极电位过低, 不能饱和导通。考虑上述因素, R2取1 kΩ。R3, R4和C1组成的延时电路是为了避免高速的开关信号对SPM内部电路的冲击而设计的, 要求延时在3～4 μs。IN为输入SPM的驱动信号。
3.3 SPM自举电路的设计
FCAS50SN60内部的IGBT是电压驱动型器件, 必须加入自举充电电路, 如图4所示。充电回路包括电阻、快速二极管Dbs、电解电容Cbs和反馈电阻RE (h) 。其中, RE (h) 的大小关系到IGBT的开关特性, 其值不宜过大, 否则开关损耗将会增大, 而且充电的时间将会延长, 影响工作特性, 本文选取RE (h) =10 Ω。自举电阻Rbs的选取要考虑两方面: 从防止过大的瞬间充电电流方面考虑, Rbs取值大一些, Rbs的值必须是RE (h) 的2.5倍以上, 即Rbs≥RE (h) 。但同时要求在最小导通时间内对电容Cbs尽快充电, 以补充IGBT导通所消耗的电能。综合两方面考虑取Rbs=25 Ω。Dbs要求是快速恢复二极管, Tmax≤100 ns, VRMS≥450 V, 综合考虑, 本系统选取快速恢复二极管UF4007。
当IGBT导通时, 电容两端电压Vbs会逐渐减小, 电容存储的电量被IGBT消耗, 这会产生一个问题, 即选择多大的电容才可以满足IGBT导通所消耗的电量, 使其不至于进入欠压保护状态, 所以电容参数的选取是一项重要的内容。Cbs为
undefined (1)
Qbs=2× (2Q+Iqbs×Ton+icmax) (2)
式中:Qbs为电容存储的电荷量;Iqbs为IGBT的最小导通电流;Ton为导通时间;icmax为允许的最大电流;Vf为Dbs的前向电压;Vls为IGBT的前向压降;Vmin为IGBT的最小导通电压。
将参数带入式 (1) , 计算得Cbs≥16 μF, 取Cbs=18 μF。
3.4 SPM的保护电路
FCAS50SN60智能功率模块有欠电压锁 (UVLO) 和短路 (SC) 保护的功能。SPM低侧欠压保护的实现如图5所示。低压检测值UVccd=13.5 V, 复位电压值UVccr=15 V。可以看出, 输入信号高时, 输出电流正常, 供电电压值一旦低于阀值电压SPM会自动封锁门极驱动, 关闭SPM, 使输出电流为零, 同时故障信号输出引脚FO将跳变为低电平。当电压回升至复位电压值后SPM重新恢复相应输入的控制信号。值得注意的是在SPM高侧发生欠压保护时, SPM也会被封锁但FO引脚并不会发生跳变。
SPM的电流短路保护仅在低侧实现, 如图6所示。SPM短路保护采样电压是0.5 V, 当检测电压值高于0.5 V并持续大约1 μs左右的时间时, 确认不是干扰信号后, SPM关断并产生FO信号。其输出时间为
tfod=Cfod/ (18.3×10-6) (3)
本文取Cfod=33 nF, 则tfod=1 ms。
虽然SPM具有如上所述的保护功能, 但是由于故障输出信号持续时间tfod最大为2 ms, 而且欠压、短路和热保护等故障是非常恶劣的运行状况, 应避免其反复动作, 因此仅靠SPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。此外, 考虑到公网电压波动对系统的影响, 要使系统真正安全、可靠运行, 需要辅助的外围保护电路。
本系统应用CPLD和DSP对SPM进行第2级、第3级保护。将两块SPM的错误信号FO和公网欠压、过压信号以及温度检测信号一起进行综合, 由CPLD产生一个Fault信号, 该信号如果为低, 则CPLD无输出。同时, CPLD对一共6种错误信号进行编码并输出给DSP, 由DSP辨识故障的种类, 做出相应处理。
4 实验分析
本文的相关实验采用1台4相8/6结构开关磁阻电动机, 其额定功率750 W, 额定转速1 500 r/min, 调速范围在100～2 000 r/min。
图7是SPM驱动电路的输入和输出波形。图7中, ①是DSP输出的PWM波形, ②是PWM经过SPM驱动电路后的驱动波形。由图7可以看出, 驱动电路的延迟时间很小, 约为1 μs, 输出电压基本没有损失, 整体性能良好。图8是发生欠压故障时的波形图。图8中, ①是SPM驱动, ②是A相电流, ③是FO故障信号。当SPM检测到欠压故障时, 自动关闭其内部的IGBT驱动电流下降为零, 同时发出FO错误信号。CPLD收到FO信号后, 经处理将外部的驱动信号关断, 实现了更深一级的保护措施。从发生欠压故障、FO变为低电平到封锁外部驱动信号大约只用10 μs左右。上述实验显示, 本文设计的SPM保护电路快速、可靠, 和智能功率模块自身的保护功能共同作用, 对保护器件起到了显著的作用。
功率电路的整体性能由图9所示。图9显示的是转速为1 000 r/min时的电流滞环控制波形, ①是SPM的驱动信号, ②是由DSP输出的每200 μs的AD采样中断波形, ③是A相电流波形。图9中显示, 电流滞环控制基本没有延时现象, 并显示了FCAS50SN60的良好性能。
5 结论
实际运行效果显示, 功率电路运行良好。文中设计的驱动电路可以很好地满足SPM的工作要求, 为了完善系统功能而设计的外围辅助保护电路工作正常, 可以可靠地保护功率器件。实验表明, 基于FCAS50SN60设计的功率电路可靠、快速, 能够满足开关磁阻电机的运行要求。
摘要：为了改善开关磁阻电机功率电路的工作性能, 降低功率电路的复杂程度, 介绍了一种基于智能功率模块的新型开关磁阻电机功率电路。研究了飞兆 (FAIRCHILD) 公司生产的智能功率模块FCAS50SN60的工作原理并设计了其特有的驱动电路、自举电路和保护电路。相关实验在一台0.75 kW的开关磁阻电机上实现, 实验结果证明此电路是一种切实可行的开关磁阻电机功率电路。
关键词：开关磁阻电动机,智能功率模块,功率电路,自举充电
参考文献
[1]王宏华.开关型磁阻电动机调速控制技术[M].北京:机械工业出版社, 1995.
[2]刘和平, 王维俊.TMS320LF240X DSP C语言开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.