智能化開關設備

智能化開關設備（以下簡稱智能開關）由一次開關電器元件和智能監(jiān)控單元組成。智能控制單元不僅可替代原有開關設備二次系統(tǒng)的測量、保護和控制功能，還能記錄設備各種運行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)、各種數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(當?shù)?顯示，并通過數(shù)字通信網(wǎng)絡向系統(tǒng)控制中心傳送各類現(xiàn)場參數(shù)，接受系統(tǒng)控制中心的遠方操作與管理。

一、智能開關的基本特點

1．現(xiàn)場參量處理數(shù)字化

2．電氣設備的多功能化

3．智能開關的網(wǎng)絡化

4．真正實現(xiàn)分布式管理與控制

5．真正的全開放式系統(tǒng)

二、智能開關基本結構

智能監(jiān)控單元包括輸入模塊、中央控制模塊、輸出模塊、監(jiān)測模塊及通信模塊等。

輸入模塊的信號主要來自開關設備控制和保護的對象，包括模擬量和開關量兩類信號。

中央控制模塊是以微機CPU或單片微機為中心的最小系統(tǒng)，完成對開關電器元件運行狀態(tài)和參數(shù)的處理，并根據(jù)處理結果或系統(tǒng)控制中心下達的命令，判斷開關電器當前是否進行合、分操作，是否有故障并識別故障類型以及根據(jù)不同故障，按不同的方式(如反時限、短延時、瞬動等)輸出保護控制信號。

智能開關成套設備需要將大量受控設備現(xiàn)場記錄傳至系統(tǒng)控制室中的上位機，接受上位機傳來的各種操作命令和網(wǎng)絡重組命令，其通信模塊需完成與上位機之間的信息傳遞。

三、電器智能化網(wǎng)絡的結構和特點

采用現(xiàn)場總線和數(shù)字通信網(wǎng)絡技術，由系統(tǒng)管理機和現(xiàn)場智能開關組成的網(wǎng)絡即可稱為電器智能化網(wǎng)絡。

1．結構

（1）現(xiàn)場設備層。

（2）局域網(wǎng)絡層。

2．主要特點

1）現(xiàn)場設備具有獨立的監(jiān)控、測量、保護、操作功能，并且具有通信能力。

2）網(wǎng)絡允許不同制造商、不同類型的產(chǎn)品互連甚至互訪。

3）能包容采用不同傳輸介質(zhì)、不同通信協(xié)議的網(wǎng)段或局域網(wǎng)。

4）保證各類實時數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸?shù)膶崟r性、準確性。

5）通過數(shù)字通信和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，智能化網(wǎng)絡的上位管理設備能實現(xiàn)對網(wǎng)絡中各現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和管理。

四、智能監(jiān)控單元設計技術

智能控制單元應具有以下功能：

① 現(xiàn)場運行參量的監(jiān)測；

② 故障保護；

③ 故障診斷；

④ 就地/遠方調(diào)控；

⑤ 被控開關運行狀態(tài)監(jiān)視及現(xiàn)場運行工況記錄；

⑥ 通信；

⑦ 一次開關電器元件的在線監(jiān)測。

1．智能監(jiān)控單元的硬件設計

2．監(jiān)控單元軟件設計

3．現(xiàn)場參量測量和保護信息的處理技術

作為供電系統(tǒng)主要設備的開關電器，其智能監(jiān)控單元不僅要完成電器元件的分、合操作，而且必須完成對現(xiàn)場運行參量的測量，并根據(jù)測量結果判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。為保證測量和保護精度，在測量通道中，主要采取以下一些措施來控制各個環(huán)節(jié)的精度。

① 采用高精度和線性度的傳感器；

② 選用采樣與處理合一的智能傳感器；

③ 選用高性能中央處理器（如DSP等）；

④ 合理選擇數(shù)據(jù)處理的算法。

4．監(jiān)控單元的電磁兼容性技術

（1）科學地布置印刷電路板線路。

（2）合理選擇和配置線路濾波器。

（3）采取合理的接地措施。

（4）設計可靠的電磁屏蔽。

（5）采用各種軟件可靠性設計技術。