智能高压开关设备技术研究进展

文库 (83) 2021-04-25 18:05:56

引言
智能变电站是由先进、可靠、低碳、环保、集成的智能化设备组合而成,它以高速网络通信平台为信息传输基础,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。智能高压设备体现了智能变电站的重要特征,是智能变电站的重要组成部分,能满足高可靠性和尽可能免维护的要求[1]。智能高压开关设备是一种高性能的开关设备和控制设备,配装有传感器及智能电子装置,不仅具有开关设备的基本功能,还能够对自身和电网进行状态感知和智能评估,并能根据评估结果与智能电网进行互动,实现开关设备自身的优化控制和支撑智能电网优化运行等。智能高压开关设备在结构上可以分为开关设备本体、传感器和智能组件三部分,具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化的特征。它采用标准的信息接口,融状态监测、测控保护、信息通信等技术于一体,可满足智能电网电力流、信息流、业务流一体化的需求。本文对智能高压开关设备的技术特点和功能进行了阐述,基于信息技术的发展以及市场需求,指出了其未来技术发展趋势,提出了还需解决的几个关键问题。
1智能高压开关设备的特征
从整体来看,智能高压开关设备主要具有以下几个方面特征。首先,状态可视化。在智能高压开关设备运行过程当中,会通过相关的检测设备来实现智能组件的状态可视化,从而更好的实现信息的互动,促进智能电网的科学运行。其次,控制网络化。与传统的高压开关相比较而言,智能高压开关设备在网络控制水平方面有着比较大的提升,通过借助相关的操作系统和监视系统来进行信息的分布采集,借助驱动执行器来完成控制功能的实现,从而提高整体功能控制的网络化。最后,测量数字化。在智能高压开关设备相关的参数及部件运行过程当中,会通过可测量设备对高压设备及相关的运行情况进行实时监测,例如,操作压力、电压信号等等。这也是智能高压开关设备的重要特征。总之,智能高压开关设备所具有的可视化、网络化以及测量数字化等特征,为其在今后的智能电网运行争发挥出更大的作用奠定了良好的条件和基础。
2新一代智能高压开关设备的结构特征及技术发展预测
2.1新一代智能高压开关设备的结构特点
基于新一代智能变电站的设计原则及要求,开展了新一代智能高压开关设备的设计。文中的设计思路是在现有智能开关基础上,将智能组件进行集成化、模块化设计,采用分布式控制,用智能机构取代断路器、隔离开关、接地开关等传统机构,尽最大程度的打破一二次设备的界限,实现一二次设备有机融合,同时简化了网络结构和系统复杂度。其中,智能机构用控制器取代传统控制回路,控制器通过光纤与上层设备通讯,可将对应断路器或刀闸的分合状态、闭锁信息等数字化后上传,也可接收命令进行分合操作,同时,它还具备实现对应元件的状态监测功能。即对目前所用的智能终端、状态监测IED、合并单元等智能组件进行模块化设计,集成为智能主机,负责该间隔的智能控制、状态评估等,也可将测控、保护、计量等功能集成其中。根据目前技术水平及研制情况,基于上述对新一代智能变电站用高压开关设备的技术分析和设计思路,新一代智能高压开关设备具备以下结构特征:1)基于新一代智能变电站设备集成、功能集成、系统集成和专业集成的设计原则,对目前智能变电站的三层两网结构进行优化,在不改变站控层网络的基础上,将原来间隔层设备和过程层设备进行有效集成,模块化设计集成到一个装置中,该装置是通过站控层交换机与站控层设备交互的唯一设备,并通过光纤直连方式与开关本体交互,对变电站系统来说仅有两层一网,简化了网络结构和系统复杂度。2)基于分布式控制思想,打破现有的一二次设备的界限,减轻智能主机的信息处理量,为智能开关的每个机构配置一个控制器(在机构箱中),将二次设备的部分功能下放,该控制器不仅可以接收智能主机的控制命令,具备分合闸(防跳、低气压闭锁、低油压闭锁、超时保护等)、储能电机(液压机构或弹簧机构)、机构加热器的控制功能,同时还具备该机构的测量和监测功能,可采集传感器(分合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、触头位移传感器、气室密度传感器、机构箱温湿度传感器、振动传感器、避雷器泄露监测器等)信号,就地处理后经光纤上传至智能主机。用智能机构取代传统机构,可取消绝大部分传统二次回路和电缆,简化了二次配线,节约了材料和人力,缩短了装配和调试时间,实现了一二次设备的有效集成,提高了一次设备的智能化水平。
2.2在线监测系统的组成
1)局部放电监测局部放电的在线监测可以帮助及时发现微小绝缘缺陷,有效指导设备检修,避免造成重大绝缘故障。依据伴随局部放电产生的一系列物理现象和化学变化,目前主要的局放检测方法有脉冲电流法、特高频法(UHF)、超声法和化学方法。目前,由于局放在线监测主要是依靠国外产品,在国内仅有几个大的科研机构和高校有过这方面的研究并取得了一定的成果,所以局放在线监测产品的价格很高,在开关智能化的成本中占得比重较大,因此,除特殊需要外,仅在电压等级较高的开关产品上使用。2)机械特性监测操动机构特性可以直观的反应断路器的运行状况,为判断断路器的健康状况提供依据。另外,根据国际大电网会议对高压断路器的可靠性所作的两次世界范围调查以及我国对高压开关事故统计分析均表明,高压断路器故障80%是机械的原因,大多数故障是操作机构的问题。目前国内在线监测装置最普遍提供的是速度曲线,即动触头行程与运动时间的关系曲线。机械特性要监测的参数主要包括:分合闸时间、分合闸速度、行程、分合闸线圈电流等。
2.3智能高压开关设备技术研究趋势
在今后的智能高压开关设备技术研究过程当中,在现有基础上,更多的新技术新方法也将得到较为广泛的利用,尤其是注重提高開关设备所具有的管理功能以及在原有基础上进一步的提高开关设备的智能化运行水平,尤其是提高开关设备自行诊断和分析能力,也将是今后智能高压开关设备技术研究的主要趋势。总之,随着我我关于智能电网运行需求的不断提升,智能高压开关设备在技术领域也将得到更为广泛的应用和发展。
结语
本文主要探讨了智能高压开关设备技术的基本内涵与特点,梳理了我国在智能高压开关设备技术方面研究的主要成就,在此基础上,展望了未来智能高压开关设备技术的研究趋势,希望本文的研究能够更好地促进我国智能高压开关设备的研发以及技术的完善,更好地助力整体的智能高压开关设备在未来的电网运行中发挥出更大的价值与效益。

THE END

发表评论