摘 要：传统红外测温、无线测温技术难以满足当前高低压成套开设备智能化控制系统的基本性能和设计要求，光纤测温技术是近年来出现的一种新兴测温技术，是目前较为适合高低压成套开关设备智能化控制系统设计的新的测温方法。但在核心设计上仍面临着许多亟待解决的问题，同国外先进产品相比，国内产品仍存在一定差距。本研究基于10kV高压环境，采用光纤测温技术替代传统的测温方法，对开关柜的智能化控制系统设计及其主要运用中的一些问题进行了具体分析，旨在探讨高低压成套开设备智能化控制系统在监测方面的设计与运用，为该产品的优化设计提供思路。
关键词：高低压成套开关 设备 智能化 控制系统
中图分类号：TK0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0067-02
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[1]。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[2]。对控制系统的智能化要求，已成为行业的整体发展趋势。但国内对于高低压成套开关设备智能化控制系统的设计，在测温装置等核心技术上仍面临着许多亟待解决的问题，多数生产厂家仍然沿用的传统非接触式红外测温技术以及无线测温技术，已难以满足智能化控制系统基本的性能和设计要求，同国外先进产品相比，存在一定差距[3]。光纤测温技术是近年来出现的一种新兴测温技术，本研究具体分析了10kV高压开关柜光纤测温智能化控制系统的相关设计及其运用，旨在探讨系统设计过程中所面临的一些技术应用问题，为该类产品的优化设计提供思路。
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[4]。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 主要测温方法在智能化控制系统设计中的应用情况
目前应用于10kV高压环境下，主要测温技术有红外测温、无线混同测温技术以及光纤测温技术。但并非均可满足智能化控制系统的基本性能及设计要求。
2.1 红外测温技术
红外测温技术为现阶段应用最为广泛和典型的一种非直接接触测量方法，虽然目前在国内应用相对较为广泛，但仅限于广为使用的全封闭式金属开关柜，已难以适应新时期智能化控制系统的基本性能及设计要求。
2.2 无线测温技术
无线测温设备主要由分散式测温装置、温度信息接收装置以及数据处理系统三部分构成。较红外测温技术，其分散式测温装置，可以于每个测温点部位直接装设，电压开关柜设备虽距温度信息接收装置有一定距离，但通过无线传播技术，能将高压环境所产生的隔离与绝缘作用最大限度避免。但也有其不足之处，难以解决分散式测温装置工作的稳定性问题。在实际应用中，如有斷电、缺电或者是供电不足等紧急情况，常造成非常恶劣的影响。
2.3 光纤测温技术
与上述方法相比，新兴的光纤测温技术，可对包括母排监测、电缆接头控制在内的高压开关柜内部各种电气元件实施全方位零距离的温度监测。另外，在抗电磁干扰、防腐蚀等性能上亦具有较明显的优势，尤其在超强电压以及强辐射的恶劣环境下，仍可进行性能优异的连续测温。目前，光纤测温技术也是当前最为适合高压开关设备温度测量的一种智能化控制技术。
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。
4 结语
高低压成套开关设备智能化控制系统的生产在我国还尚属起步阶段，由于受开关柜内部各种电气元件自身性能及控制系统自身的技术因素影响，产品与国外发达国家相比，尚还存在一定差距。随着真空断路器等新型绝缘技术、新兴测温技术的应用以及智能化控制技术的日益成熟，相关产品将更为完美。随着我国工业产业领域的迅猛发展，国内每年新增发电装机容量在以8%的幅度增长，高低压成套开关设备智能化控制系统也因之拥有广阔的市场前景。因其具有传统产品所不具备的智能化、自动化控制等优势，也必将在工业领域得以广泛推广和应用。
参考文献
[1]汤毅，程乐峰，李正佳，等.基于智能台区的配电网经济运行及优化高级分析系统设计[J].电力系统保护与控制， 2016，44（15）：150-158.
[2]黎鹏，黄道春，阮江军，等.10kV开关柜开断对二次智能设备的电磁干扰[J].电网技术，2015，39（1）：110-117.
[3]梁保家.开关智能化检测系统的设计与研究[J].自动化与仪器仪表，2016（9）：105-107.
[4]牟聿强，王姜骅，卢林，等.GB 7251.12中成套电力开关和控制设备试验分析[J].电气传动，2015，45（1）：69-72.