一、概述
當(dāng)前配電網(wǎng)的綜合自動化正在迅速發(fā)展，變(配)電所都在努力實現(xiàn)無人值班。開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負(fù)著頻繁送電、斷電和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)和負(fù)荷的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用。因此，不僅要求運行中的開關(guān)柜要有高度的可靠性，而且還要監(jiān)視開關(guān)柜的運行狀態(tài)。開關(guān)柜智能化的目標(biāo)首先應(yīng)實現(xiàn)自檢和自控功能。
開關(guān)柜的智能化要求的功能和內(nèi)容十分廣泛，目前尚無一個規(guī)范的模式，為了實現(xiàn)自檢和自控的目標(biāo)，目前主要從以下三方面著手考慮:實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)絕緣特性的監(jiān)視診斷;實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)電回路性能檢測;實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)操作系統(tǒng)機(jī)械性能檢測。
傳統(tǒng)的開關(guān)柜存在如下缺點:不適應(yīng)實時監(jiān)測的要求，不利于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。本身沒有故障自診斷的能力，只有等到保護(hù)裝置發(fā)生拒動或誤動后才能發(fā)現(xiàn)問題。維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平。
為了解決傳統(tǒng)開關(guān)柜的不足，需要對開關(guān)柜進(jìn)行智能化改造，利用傳感網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、三維可視化建模技術(shù)的最新研究成果，結(jié)合開關(guān)柜故障檢測專家知識庫，實現(xiàn)對開關(guān)柜運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障診斷預(yù)警;并通過集中檢測管理模式來降低維護(hù)工作量。
大全集團(tuán)有限公司作為成套電器行業(yè)的龍頭企業(yè)，近些年發(fā)展迅猛，年產(chǎn)值已達(dá)百億規(guī)模。面對激烈的競爭環(huán)境，若想保持住此良好的發(fā)展勢頭，必須要轉(zhuǎn)變市場競爭手段，提高產(chǎn)品附加值，由單純低端制造向高端制造服務(wù)轉(zhuǎn)變。基于以上原因，大全集團(tuán)抓住機(jī)會，與國內(nèi)高等院校合作開發(fā)出了符合國網(wǎng)建設(shè)的新一代KYN28-12智能中壓柜。
二、系統(tǒng)方案介紹
系統(tǒng)總體架構(gòu)：
開關(guān)柜監(jiān)測管理系統(tǒng)的架構(gòu)分為四個層次：感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層，如圖1所示：
圖1：系統(tǒng)總體架構(gòu)
其中，感知層的作用是：實現(xiàn)開關(guān)柜運行狀態(tài)信息的感知與收集;傳輸層的作用是：實現(xiàn)監(jiān)測信息實時、可靠傳輸;數(shù)據(jù)層的作用是：采集數(shù)據(jù)融合、知識庫管理;應(yīng)用層的作用是：提供開關(guān)柜監(jiān)測應(yīng)用服務(wù)。
系統(tǒng)拓?fù)鋱D：
開關(guān)柜狀態(tài)集中監(jiān)測：開關(guān)柜內(nèi)各個傳感器采集到的信息，經(jīng)過信息匯集后，傳送到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中進(jìn)行統(tǒng)一管理，集中監(jiān)測開關(guān)柜運行狀態(tài)、故障診斷報警。為了方便網(wǎng)絡(luò)部署，開關(guān)柜與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器間采用無線通信方式。另外通過互聯(lián)網(wǎng)還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。集中監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示：
圖2：集中監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D
開關(guān)柜內(nèi)傳感器采用有線傳輸方式：傳感器通過RS232/RS485等方式連入信息匯集器，信息匯集器(基于單片機(jī))將對各路異構(gòu)采集信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并發(fā)送給數(shù)據(jù)采集服務(wù)器(個別采集點可以考慮采用無線傳感器，通過無線傳輸方式將采集信息發(fā)送給信息匯集器)。柜內(nèi)傳感網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖3所示：
圖3：開關(guān)柜傳感網(wǎng)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)主要功能：
開關(guān)柜運行狀態(tài)監(jiān)測(三維可視化)。通過在開關(guān)柜關(guān)鍵位置安裝各類傳感器，可以實時采集到開關(guān)柜的運行狀態(tài)，并對各項采集參數(shù)實時記錄存檔，通過設(shè)置數(shù)據(jù)安全指數(shù)閥值，做到及時有效的發(fā)現(xiàn)故障。
建立開關(guān)柜三維模型，以三維模式直觀的展示各傳感器安裝位置，便于追蹤查找報警信息點。
各個開關(guān)柜集中管理，及時有效的發(fā)現(xiàn)故障，并通過多種方式(聲光報警器、電子郵件、手機(jī)短信等)通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。
基于知識庫的故障診斷。對開關(guān)柜的重要參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以提供設(shè)備現(xiàn)有的狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，通過基于知識庫的專家系統(tǒng)對現(xiàn)在和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，識別存在的故障，為設(shè)備的狀態(tài)維修提供依據(jù)，從而增大設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，減少維修保養(yǎng)的費用。
開關(guān)柜定檢管理。通過關(guān)鍵件全生命周期管理庫，可以了解到開關(guān)柜中關(guān)鍵件的有效期、檢修周期，保證對開關(guān)柜中關(guān)鍵件進(jìn)行及時的檢修、維護(hù)，從而保證開關(guān)柜的可靠運行。
同時為了保證開關(guān)柜的正常運轉(zhuǎn)，企業(yè)提供開關(guān)柜定檢計劃管理，用戶只需要進(jìn)行簡單的參數(shù)配置，系統(tǒng)就根據(jù)定檢計劃自動提醒用戶按時進(jìn)行檢修、維護(hù)，從而防患于未然。
基于遠(yuǎn)程在線監(jiān)測的MRO服務(wù)。開關(guān)柜故障種類繁多，僅通過基于知識庫的故障診斷難以解決所有的現(xiàn)場問題，還需要有經(jīng)驗的維修人員來對故障進(jìn)行深入診斷。通常用戶的維修人員水平不高，設(shè)備故障的排除最終還是需要企業(yè)維修人員來支持;另外用戶業(yè)務(wù)繁多，難以安排專人對開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，有可能導(dǎo)致報警信息被忽略。
通過遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，可以在企業(yè)遠(yuǎn)端構(gòu)建集中式監(jiān)測平臺，安排專人進(jìn)行開關(guān)柜運行監(jiān)測，避免報警信息被漏掉的情況。另外企業(yè)能夠遠(yuǎn)程了解到開關(guān)柜的實時運行細(xì)節(jié)，就可以在遠(yuǎn)程進(jìn)行設(shè)備異常會診，遠(yuǎn)程指導(dǎo)用戶的維修人員來解決大多數(shù)的異常情況(甚至疑難故障)，大幅提升維護(hù)支持響應(yīng)時間，降低用戶設(shè)備停機(jī)時間，提高設(shè)備利用率。同時減少企業(yè)維修人員出差次數(shù)，節(jié)約維修成本，提高維修利潤。
基于Webservice的系統(tǒng)集成接口。系統(tǒng)對外主要采用Webservice技術(shù)實現(xiàn)集成接口的封裝、發(fā)布以及其他系統(tǒng)調(diào)用訪問，其他管理系統(tǒng)只需根據(jù)需要調(diào)用本系統(tǒng)提供的Webservice即可實現(xiàn)集成。
大全集團(tuán)開發(fā)的新一代智能KYN28-12中壓開關(guān)柜可以實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)絕緣特性的監(jiān)視診斷;實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)電回路性能檢測;實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)操作系統(tǒng)機(jī)械性能檢測，這些功能的實現(xiàn)必將提高大全產(chǎn)品在市場上的競爭力。我們還將根據(jù)客戶的要求進(jìn)一步完善產(chǎn)品。