高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析 黄超
才

摘要：现阶段，我国科技发展十分迅速，智能化在各行各业发展的也十分完善。
高低压成套开关设备的智能化控制水平也随之提升，智能化控制系统已经在电气
设备中逐渐被应用。然而，当前的实践证明，高低压成套开关设备的智能化设计
还存在一定的不足，这些不足之处对其广泛应用造成了很大的影响，所以需要在
原来的基础上对智能化控制系统进一步优化设计，使之更好地满足电气设备的运
行需求。
关键词：高低压成套开关设备；智能化控制系统；设计；运用
引言
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。
1高低压成套开关设备智能化控制系统的测温特点及设计要求
1.1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。
1.2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）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。
2高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析
2.1光纤测温技术的优势
相比较于现阶段应用最为广泛、典型的一种非直接接触测量方法（红外测温
技术），以及无线监测控制系统下的无线测温法，光纤测温技术则是一种新兴的
测温技术。10kV高压环境下，红外测温技术作为一种非直接接触式的测量方法，
并不能满足新时期高压成套开关设备智能化控制系统的基本性能及设计要求。尽
管红外测温技术应用相对比较广泛，但也仅适用于目前广为使用的全封闭式金属
开关柜。相比较红外测温技术，无线测温技术则是由分散式测温装置、温度信息
接收装置以及数据处理系统三部分共同组成。该测温技术具有红外测温技术所不
具备的优点，其中的分散式测温装置可以直接装设在每一个测温点部位，虽然电
压开关柜设备与温度信息接收装置之间存在着一定的距离，但是通过无线传播技
术可最大限度地避开高压环境所产生的隔离与绝缘作用。无线测温技术也存有自
身的缺陷和不足，其中最为显著的一点就是分散式测温装置工作稳定性问题。光
纤测温技术还具有较强的抗电磁干扰、防腐蚀等性能，尤其是在超强电压以及强
辐射的恶劣环境下，照样可以保持连续测温的优异性能。在当前发展阶段，光纤
测温技术是其他测温技术所不能比拟的，也是目前最适合用于高压开关设备温度
测量的一种智能化控制技术。
2.2高压开关柜光纤温度智能监测控制系统
在对高压开关柜光纤温度智能监测控制系统进行设计的时候，需要考虑到的
元素非常多，实时监测、故障诊断、安全可靠等内容不可缺少。从系统的构成要
求来看，必须包括感知层、传输层、数据层以及应用层四个结构层面，缺一不可。
感知层包括温度传感器、超声波传感器、电压传感器以及电流传感器，由这些传
感器进行感知，然后传输给智能控制设备。传输层，顾名思义就是用于传输，起
到信息传输的作用，涉及到开关柜端口和服务器端口。数据层包含有现场状态库、
元件生命周期信息库、故障知识库。应用层的主要应用方向有开关柜运行状态的
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。
2.3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。
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