中压开关设备中的智能化技术应用

刘建

摘要：本文介绍了中压开关设备中的智能化技术应用，主要包含在线监测技术，开关柜内部的故障电弧及防护装置。

关键词：高压开关柜；智能化技术；在线监测装置

一、概述

智能化中压开关设备主要由硬件与软件组成：（1）可控操作的高可靠开关设备；（2）在线检测装置可对SF6断路器、油断路器、其它电器设备及环境等进行实时监测；（3）先进的传感器可实现各种信号可靠转换；（4）中压开关柜的结构紧凑、小型化。

二、在线监测装置

1 在线监测技术

中压开关设备的在线监测包括断路器机械、电器性能监测。如合、分闸线圈电流、操动机构特性、触头行程和速度、振动信号监测、中压开关柜内母线联结处温升检测。

2 断路器机械故障的监测

2.1 断路器合、分闸线圈电流的监测

如果高压断路器的操作机构是电磁操动机构，其合、分闸线圈一般由直流电源供电。经验表明：合、分闸线圈的电流可以作为诊断机械故障的信息，合、分闸线圈的电流讯号可由补偿式霍尔电流传感器给出。利用比较电流波形的变化或差异可以诊断出操作机构的故障程度。

2.2 行程、速度的监测

断路器触头刚分速度对灭弧性能影响很大，适当提高刚分速度对减少电弧能量、减少零部件的烧损有很大作用，但过分增大刚分速度不一定能提高灭弧性能，反而会加重操动机构的负担；同样断路器触头合闸速度对灭弧性能也有很大影响。因此，对断路器触头的行程、速度特性的测量及在线监测是很重要的。为了完成正确测量，必须选取合适的位移傳感器。

2.3 中压开关柜母线联结处温升在线检测

母线联结处温升在线检测装置装置，其特点如下：

（1）母线通过电流时，其交变电磁场提供了温度传感器探头所需的工作电源。要求母线中通过电流40A（50Hz）时，传感探头就能正常工作，而短路故障所产生的短路电流不会损坏传感器。

（2）因为在测量点处有强的电磁场，且处于高电位，所以采用红外调制发射技术。红外发光二极管把高电位处温度值（脉冲值）发送到低电位处的红外接收器上。可以把几个传感器的测量值送到同一接收器上。

（3）温度传感单元是由石英晶体、辅助电源及讯号输出回路组成。可以方便地安装在母线联结处。石英晶体温度传感器特点是体积小、准确度高，耐老化性好。

1992年5月ABB提供的新型温度监视系统，在一面中压开关柜12个接点处（母线接触处）的暴露部分安装上这种尺寸极小的温度传感单元，其中三个传感单元安装在母线联结处、三个装在断路器上端的连接线处，另三个在电缆终端。在一般情况下仅使用九个传感器，因为断路器下端接线与电缆终端的距离很近。

三、故障电弧保护装置

一般电弧防护装置由三部分组成：保护主单元；过流、弧光检测辅助单元；电弧光传感器。

1电弧光传感器

作为光感应元件，安装在开关柜母线室的几个位置，检测发生故障时突然增加的光强。

2过流、弧光检测辅助单元

弧光检测辅助单元收集来自电弧光传感器的光信息，再传送给主单元。过流检测辅助单元提供过流动作信息，它是动作判据之一，可进一步保证电弧光保护系统的动作准确性、可靠性。

3保护主单元

它是电弧光保护系统的核心，它用于管理和控制整个电弧光保护系统。它接收检测短路电流和来自电弧光传感器的信息，对收集的数据处理、判断，如果确认是电弧故障，则发出跳闸命令，使进线断路器跳闸，即切断进线电源。如进线断路器不能跳闸（拒动），则启动断路器失灵保护逻辑，发跳闸命令给上一级断路器来切断电源。此外根据过流、弧光检测辅助单元送来的信息，提供弧光故障点和报警信号。

五、结束语

1.智能化成套开关设备是新一代电器产品，它溶合了计算机、信息、控制、传感器与微子技术，将每台智能化单元的通信接口与值班室计算机相连，就可构成变电站综合自动化系统，可以就地及远方实现保护，可以实现变电站广域监测和诊断。

2.计算机技术及电磁兼容性（EMC）水平提高，使智能化测控装置比传统的机电式测控产品更加可靠，多年来运行已证明了这一点。

3.按状态维护技术建立在线监测技术、信息技术的基础上，在线监测项目可按实际需要决定。endprint