引言

隨著配電網(wǎng)絡(luò)整體負(fù)荷壓力的小斷加大，傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜已無法滿足越來越復(fù)雜的系統(tǒng)需求。設(shè)備智能化是配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的必然發(fā)展方向，環(huán)網(wǎng)柜作為配電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性設(shè)備，對(duì)其系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在基礎(chǔ)性功能上添加更多智能化操作功能，是推動(dòng)整體配網(wǎng)性能優(yōu)化的重要保證。

1 智能化環(huán)網(wǎng)柜的功能優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)良好

經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試，該智能化環(huán)網(wǎng)柜完全符合相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，基本性能完備，且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，絕緣性能、信息傳輸性能突出。從電動(dòng)操作、智能控制模塊及環(huán)網(wǎng)柜本體絕緣監(jiān)測(cè)、環(huán)網(wǎng)柜無源電磁閉鎖裝置等組成配置性能來看，該環(huán)網(wǎng)柜同樣達(dá)到最高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能作為環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備投入使用。同時(shí)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，該環(huán)網(wǎng)柜智能化、集成式裝置實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)系統(tǒng)開關(guān)站集中式監(jiān)控，且插箱式結(jié)構(gòu)有效節(jié)約了裝置空問，緊湊的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)了裝置的精巧。

1.2 立體化功能優(yōu)勢(shì)更趨于智能化

從智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體功能性來看，相較于傳統(tǒng)式的環(huán)網(wǎng)柜，其小僅滿足對(duì)系統(tǒng)故障的監(jiān)測(cè)，還能針對(duì)故障采取相應(yīng)的斷開處理。智能化環(huán)網(wǎng)柜的智能化優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)故障的判斷快速而準(zhǔn)確，能實(shí)現(xiàn)故障的有效隔離;在電源方面實(shí)現(xiàn)了自我供給，保障了電源的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性;在系統(tǒng)閉鎖方面采用的無源電磁閉鎖可靠性強(qiáng)，閉解方式簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)分析

如圖1所示，基于SAW傳感器的無源無線測(cè)溫系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)管理主站及軟件、溫度監(jiān)測(cè)集中器(測(cè)溫網(wǎng)關(guān))、溫度采集器、SAW溫度傳感器等部分構(gòu)成。系統(tǒng)的工作原理是SAW傳感器測(cè)量各觸點(diǎn)溫度，采集器完成對(duì)傳感器的溫度信息的收發(fā)和管理，一個(gè)采集器可接收6個(gè)SAW傳感器的溫度信息。同一區(qū)域(如一個(gè)變電站)內(nèi)的多個(gè)環(huán)網(wǎng)柜通過采集器之問組成CAN總線網(wǎng)絡(luò)或RS485組網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的本地傳輸，再由測(cè)溫網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一進(jìn)行本區(qū)域內(nèi)所有環(huán)網(wǎng)柜溫度監(jiān)控信息的采集、存儲(chǔ)和管理。測(cè)溫網(wǎng)關(guān)可以通過以太網(wǎng),GPRS或者RS485按照指定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約傳入監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線溫度監(jiān)測(cè)、分析以及預(yù)警。

3 智能化環(huán)網(wǎng)柜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能化環(huán)網(wǎng)柜的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括整體系統(tǒng)的各組成模塊，除了為環(huán)網(wǎng)柜提供電源的超級(jí)電容，還有包括環(huán)網(wǎng)柜智能控制模塊和環(huán)網(wǎng)柜電源自供操作系統(tǒng)的智能化操作模塊，應(yīng)用于臭氧監(jiān)測(cè)的臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀，它們配合環(huán)網(wǎng)柜無源電磁閉鎖裝置形成完善的環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)。為滿足智能化的設(shè)計(jì)需求，還應(yīng)對(duì)具體的模塊進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，在保障基礎(chǔ)功能的前提下實(shí)現(xiàn)各模塊的智能化創(chuàng)新。智能化環(huán)網(wǎng)柜整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.2 智能化環(huán)網(wǎng)柜的控制模塊設(shè)計(jì)

作為智能化環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行的重點(diǎn)，控制模塊的設(shè)計(jì)需要首先實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信功能，并在此基礎(chǔ)上滿足“三遙”功能要求，從根本上達(dá)到智能化的功能指標(biāo)川;同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)通信功能實(shí)現(xiàn)智能控制模塊與數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、配電自動(dòng)化主站及配電自動(dòng)化二級(jí)主站之問的即時(shí)通信。智能化環(huán)網(wǎng)柜通過精準(zhǔn)的遙信算法來實(shí)現(xiàn)遙信功能，能準(zhǔn)確感知并及時(shí)消除智能控制模塊中出現(xiàn)的遙信抖動(dòng)和遙信誤動(dòng)，有效記錄系統(tǒng)狀態(tài)。遙信功能中定時(shí)器的狀態(tài)采樣能規(guī)律性地對(duì)所采集的DI狀態(tài)進(jìn)行保存記錄和計(jì)算，每毫秒進(jìn)行一次DI采樣，并且每個(gè)當(dāng)前DI狀態(tài)均保存到遙信狀態(tài)表中，根據(jù)遙信得出準(zhǔn)確的遙信發(fā)生時(shí)刻，算法流程如圖2所示。對(duì)于交流采樣，通過對(duì)采樣進(jìn)行模擬設(shè)置，每周波采樣32點(diǎn)并對(duì)每半波實(shí)施計(jì)算周期，通過PWM進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)輸出，采樣過程中分別完成功率、電壓和零序計(jì)算。

遙控功能實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)柜智能化的遠(yuǎn)程操作，并通過故障顯示功能進(jìn)行直觀的遠(yuǎn)程遙控。智能化環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障類型的檢測(cè)，通過對(duì)比系統(tǒng)電流、電壓的相對(duì)值、變化值等即可進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并在判定后采取對(duì)應(yīng)的處理方法。

3.3 智能化環(huán)網(wǎng)柜的電源自供操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化環(huán)網(wǎng)柜的電源系統(tǒng)需避免以往電源使用壽命短且無法穩(wěn)定供電等缺陷，確保電源的安全穩(wěn)定供電，并能長(zhǎng)時(shí)問工作而較少需要維護(hù)。為此，電源自供操作系統(tǒng)采用了電源PT和超級(jí)電容備用電源，雙重電力保障實(shí)現(xiàn)了供電的安全性。由于環(huán)網(wǎng)柜多安裝在室外，因此對(duì)電池的要求較高。而選用的超級(jí)電容可避免傳統(tǒng)電池的缺陷，小僅受外部溫度環(huán)境的影響較小，而且循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，小需長(zhǎng)期維護(hù)。將該電源系統(tǒng)與環(huán)網(wǎng)柜組裝后，測(cè)試匹配良好，說明該電源系統(tǒng)能作為智能化環(huán)網(wǎng)柜的長(zhǎng)期電源。

3.4 智能化環(huán)網(wǎng)柜的臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)

基于高壓放電產(chǎn)生臭氧的原理，智能化環(huán)網(wǎng)柜利用臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀來實(shí)現(xiàn)設(shè)備缺陷和故障判斷，通過對(duì)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部臭氧濃度值的監(jiān)測(cè)來判別設(shè)備出現(xiàn)的故障及故障嚴(yán)重程度。臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀能對(duì)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部早期放電現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄和傳輸，由運(yùn)行操作人員對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集判斷。該臭氧絕緣監(jiān)測(cè)儀共有6個(gè)通道，能對(duì)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部臭氧濃度值進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和顯示，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)時(shí)，通過遠(yuǎn)程報(bào)警指示功能向控制室進(jìn)行報(bào)警，以便快速反應(yīng)和處理。

結(jié)語

智能化環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)和應(yīng)用是現(xiàn)代配網(wǎng)系統(tǒng)的重要追求，為整體配電網(wǎng)絡(luò)的智能化提供了保障，為配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)提供了更大的便利。設(shè)計(jì)中，需突出其智能化的功能優(yōu)勢(shì)，確保實(shí)際性能達(dá)標(biāo)，尤其在環(huán)境條件和絕緣性能、傳輸規(guī)約等方面，要符合相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，保證整體系統(tǒng)的有效性。只有保障基礎(chǔ)性功能，并在自動(dòng)化、集中化和綜合化方面取得進(jìn)步，才能為智能化環(huán)網(wǎng)柜的正式投用提供前提，也為其進(jìn)一步的功能擴(kuò)展打下重要基礎(chǔ)。

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