演講人琚曉濤系西安西電開關(guān)電氣有限公司
（本文根據(jù)“2016第十一屆中國(guó)電工裝備創(chuàng)新與發(fā)展論壇”演講PPT編輯而成）
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求量持續(xù)增長(zhǎng)，環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)峻，調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)全球氣候變化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。
智能電網(wǎng)成為全球電力工業(yè)應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的共同選擇。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，高壓開關(guān)設(shè)備智能化是實(shí)現(xiàn)智能變電站的關(guān)鍵，也是智能變電站的重要標(biāo)識(shí)之一。
西開電氣在高壓開關(guān)設(shè)備研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的60年經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上，對(duì)高壓開關(guān)智能化進(jìn)行了不斷探索，在智能化變電站建設(shè)、在線監(jiān)測(cè)等方面取得了可喜的成績(jī)。按照智能電網(wǎng)的技術(shù)要求，西開電氣研發(fā)出IEC61850體系構(gòu)架的126~1100kV全系列電壓等級(jí)智能GIS ，實(shí)現(xiàn)了GIS的智能控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、測(cè)量數(shù)字化等功能。
為滿足和實(shí)現(xiàn)智能組件和開關(guān)本體一體化設(shè)計(jì)，西開電氣在前期研究和試點(diǎn)工程基礎(chǔ)上對(duì)智能開關(guān)的一體化設(shè)計(jì)原則、方法、系統(tǒng)通訊、試驗(yàn)方法等制定出系列化的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t。在已有的11項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的為2項(xiàng)，升級(jí)為國(guó)家能源局標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，升級(jí)為機(jī)械汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。
設(shè)計(jì)理念
1、行業(yè)內(nèi)首先提出智能開關(guān)設(shè)備的一體化設(shè)計(jì)原則，明確規(guī)定智能元件是智能輸變電設(shè)備的一個(gè)有機(jī)組成,應(yīng)遵從以下設(shè)計(jì)原則：1）一次設(shè)備和智能元件物理結(jié)構(gòu)相匹配原則；2）一次設(shè)備和智能元件電氣性能相適應(yīng)原則；3）一次設(shè)備和智能元件機(jī)械性能相適應(yīng)原則；4）智能元件通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化原則。
2、遵循一體化融合設(shè)計(jì)思路，從輸變電設(shè)備的整體性、適用性、運(yùn)行安全性、檢測(cè)準(zhǔn)確性等方面實(shí)現(xiàn)了一二次接口通用設(shè)計(jì)，提出了各類傳感器的安裝布置原則、相關(guān)要求，制定了相應(yīng)的通用技術(shù)規(guī)范，并在仿真、試驗(yàn)和實(shí)際工程中得到了驗(yàn)證。
3、智能開關(guān)設(shè)備：功能一體化、測(cè)量數(shù)字化、通訊統(tǒng)一化、控制網(wǎng)絡(luò)化、信息互動(dòng)化、操作程序化、監(jiān)控遠(yuǎn)程化、狀態(tài)可視化。
1）測(cè)量數(shù)字化：開關(guān)設(shè)備控制器、電子式電流互感器與電壓互感器、合并單元按照IEC61850規(guī)約通信，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)數(shù)字化測(cè)量和檢測(cè)信息；GIS間隔智能監(jiān)測(cè)裝置及各IED裝置分別采集局放、斷路器狀態(tài)、SF6氣體狀態(tài)、避雷器儀表等信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字量進(jìn)行分析。
2）控制網(wǎng)絡(luò)化：開關(guān)設(shè)備不僅能完成繼電保護(hù)控制指令，還能按照IEC61850規(guī)約通信， CB\DS\ES\FES正確執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)遙控命令。
3）操作程序化：開關(guān)設(shè)備能接收程序化操作指令，自動(dòng)按照規(guī)定的時(shí)序和邏輯閉鎖要求逐一完成各指令所規(guī)定的操作。
4）狀態(tài)可視化：這里所謂狀態(tài)可視并非對(duì)運(yùn)行人員而言，而是對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的，如高壓設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以“看”到所屬設(shè)備的健康狀態(tài)，以便自動(dòng)生成檢修建議方案和針對(duì)可靠性顯著下降設(shè)備的故障切除預(yù)案,以優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行。
5）功能一體化
6）信息互動(dòng)化
7）通訊統(tǒng)一化：智能組件包括過程層網(wǎng)絡(luò)通信和站控層網(wǎng)絡(luò)通信，遵循DL/T 860（IEC61850）通信協(xié)議。智能組件內(nèi)所有IED都接入過程層網(wǎng)絡(luò)，各IED以及IED與站控層系統(tǒng)之間進(jìn)行信息傳遞。
8）監(jiān)控遠(yuǎn)程化
解決方案
西開電氣研制的智能高壓開關(guān)實(shí)現(xiàn)了一體本體與智能組件的整體設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)的信息接口，融合測(cè)控保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等技術(shù)于一體，最終實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動(dòng)化功能的高壓開關(guān)設(shè)備。
1、智能控制器：智能化開關(guān)設(shè)備能夠按照電力系統(tǒng)五防及安全規(guī)程要求，按照規(guī)定順序進(jìn)行智能操作，每次操作前，智能控制系統(tǒng)按照要求自動(dòng)檢查各元件狀態(tài)，條件滿足后才會(huì)進(jìn)行操作，如不滿足條件，將自動(dòng)終止操作并發(fā)出報(bào)警信息。
2、選相合閘器：選相合閘，能夠主動(dòng)按照最佳時(shí)機(jī)進(jìn)行合閘投送，可有效縮短斷路器合閘瞬間產(chǎn)生的暫態(tài)過程，抑制涌流，大幅限制系統(tǒng)過電壓，可有效地降低系統(tǒng)絕緣配置等級(jí)，并提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。
3、智能控制柜：智能控制柜為智能組件提供防塵、防雨、防鹽霧、防電磁干擾等防護(hù)措施，以及電源、電氣接口、溫濕度控制、照明等運(yùn)行措施，使智能組件滿足變電站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境長(zhǎng)期安全運(yùn)行。1）溫濕度調(diào)節(jié)功能；2）電磁屏蔽功能（GB/T 18663.3 一級(jí)要求）；3）外殼防護(hù)等級(jí)IP55。
4、電子式互感器：研制了基于羅氏線圈原理的電子式互感器，解決了電場(chǎng)分布、氣體密封等問題；攻克了在三相共箱式GIS中，光纖敏感環(huán)外置的同時(shí)，阻斷環(huán)流回路，并實(shí)現(xiàn)氣體密封的難題。
5、SF6狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)
1）產(chǎn)品特點(diǎn)：產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱，安裝方便；支持多種傳感器，可采用一體化傳感器或者獨(dú)立傳感器；支持西開遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)；支持IEC61850通訊協(xié)議，可提供趨勢(shì)圖，歷史數(shù)據(jù)分析等多種功能。
2）技術(shù)指標(biāo)：電源為AC 220，DC220V/110V；通訊接口為RS485兩路，光纖接口兩路；環(huán)境溫度范圍為-5°C~ 45°C；相對(duì)溫度為5%-95%；抗震能力為水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g；防護(hù)等級(jí)為IP40；大氣壓力為86kPa~106kPa。
3）產(chǎn)品功能：SF6氣體密度、壓力、溫度、水分等的在線監(jiān)測(cè)功能；主IED的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果的綜合分析；裝置支持IEC61850協(xié)議，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，并與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。
6、機(jī)械特性檢測(cè)
7、避雷器檢測(cè)
8、觸頭位置視頻在線監(jiān)測(cè)
9、紅外測(cè)溫系統(tǒng)：非接觸式測(cè)量原理；測(cè)量距離范圍寬，可達(dá)數(shù)米；溫度范圍為 0~1000℃；測(cè)溫精度為 ±1％或±2℃；響應(yīng)時(shí)間 ≤150ms；數(shù)字信號(hào)RS-485輸出。
10、遠(yuǎn)程專家綜合診斷系統(tǒng)
通過在線監(jiān)測(cè)裝置，將智能開關(guān)設(shè)備的當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)行參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳到西開數(shù)據(jù)中心，建立典型故障指紋特征及指紋庫(kù)和快速有效的狀態(tài)診斷算法，能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行早期診斷，達(dá)到狀態(tài)檢修的目的。
11、開關(guān)設(shè)備手機(jī)終端系統(tǒng)
手機(jī)終端系統(tǒng)基于Android/IOS平臺(tái)設(shè)計(jì)，是將變電站的報(bào)警信息從遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器提取，并發(fā)送到手機(jī)終端上，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站報(bào)警信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
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