KYN18A-12智能型高压开关柜的智能控制系统

　　随着社会工业化、现代化及信息技术的发展，供电企业和用电部门对开关柜产品提出了数字化、智能化、网络化的要求，同时市场对于中高档智能型开关柜的需求也呈现出迅猛发展的态势。为此，北京北开电气股份有限公司研制开发了KYN18A-12智能型开关柜。
　　该开关柜的监控系统能够对智能柜实现长期在线监测，根据监测到的实时数据以及计算得到的运行参数可以判断智能柜的运行状态是否正常，并给出相应的报警、指示信息，同时对这些信息进行及时处理以避免事故的发生。既节省了故障处理时间，又减少了损失，同时还可为实现智能开关柜的状态维修提供依据。
　　KYN18A-12智能型高压开关柜配装GKZJ-1型监测诊断及控制系统（简称智能控制系统），该智能监控系统是清华大学和北京北开电气股份有限公司合作完成的项目。目前，KYN18A-12智能型高压开关柜已通过了短路开断、温升、机械特性等项目试验。
　　高压开关柜的智能控制系统能对其设备包括断路器、隔离触头实现在线监测和故障诊断，可以满足用户对电力设备状态维修的要求，并可以进行预伏故障的报警和电扇、加热器等辅助设备的自动投切，以增加运行的可靠性。该智能型高压开关柜还具有微机远程通信的功能，可以实现远距离分合高压断路器。开关柜智能监控系统的主要特点有：①开关柜的监测系统项目包括不同部位的温度、湿度，断路器机械寿命、电寿命，断路器机械特性，弹簧储能系统，操动机构（包括分合闸电磁铁），分合闸回路状态，隔离触头过热等，为国内外类似产品监测项目最完善的一种；②具有诊断功能，如根据分合闸线圈波形诊断等；③可实现开关柜的自动控制功能，包括湿度过大（接近露点）的自动升温降温，柜内温度过高时自动开启风扇，断路器遥控合分等；④具有双单片机，各种传感器及大面积液晶汉字图文显示，监测项目的阈值可设置；⑤具有微机通信功能；⑥具有自校验功能，自动判断系统是否正常工作；⑦直接装在高压开关柜内，经济性高，具有强EMC及抗震性能。

2 智能控制系统简介

　　智能控制系统的电源电压为交流220±20% V，功耗约50 W，它由主机箱、电源箱和传感器箱三部分组成。其中，主机箱安装于继电器室的前门上，电源箱固定于主机箱的背面，传感器箱固定于继电器室的后壁上。传感器箱的功能是完成各种电量信号的变换；主机箱负责采样数据的处理与结果显示、报警指示，以及键盘输入等功能；电源箱负责向主机箱与传感器箱提供工作所需的各种电源。
　　该系统的输入量与输出量很多，具体有： ①输入量。通过传感器输入的量有断路器三相上、下隔离插头接触处的温度（共6路），手车室温度，电缆室温度，开关柜内温度，断路器三相开断电流（共3路），储能电机电压和电流，分合闸线圈电压和电流，断路器触头行程；3路开关量输入，用以监测断路器所在位置（工作/实验）、分合闸状态和弹簧操动机构中储能弹簧的状态。②输出量。包括发光二极管（共16个），用以指示开关柜及监测系统的运行状态；数码管（共8个），显示键盘编码，提示监测系统是否正常运行；液晶显示屏，可显示图形、数据、系统运行参数、操作提示等；电压输出（共4路），用以控制断路器的分合闸操作及加热器、风扇的投入和退出，控制系统安装完毕后用户直接接触的是露于继电器室前门外面的主机箱的前面板；监控系统运行时，用户可以通过指示区的发光二极管定性地了解开关柜系统的运行情况，也可以通过液晶屏查看目前和以往运行的具体数据和波形，还可以通过键盘操作调整系统运行的参数或控制断路器、加热器和风扇的运行。

3 开关设备系统

　　开关设备系统可以实现对运行情况的全面监测与判别，包括运行中的各种电气参数、环境参数，通过数据处理可以得出各种参量与系统运行是否正常的结论，并通过显示部分加以显示。开关设备系统的功能总体分为6个方面，即参数设定、图形显示、数据显示、实时监控、系统校验和控制操作。
　　（1） 参数设定。通过液晶屏的显示与键盘操作，用户可以设定系统的各种参数，包括①加热器启动、停止条件：手车室温度Tbr、电缆室温度Tca和柜内温度Hin；②风扇启动、停止条件：手车室温度、电缆室温度和柜内温度；③隔离插头温度Tbu的正常值范围；④手车室温度的正常值范围；⑤电缆室温度的正常值范围；⑥柜内温度的正常值范围；⑦储能电机工作时间Tm的正常值范围；⑧合闸时间Tc的正常值范围；⑨分闸时间To的正常值范围；⑩系统工作的实时时间Treal（年、月、日、时、分、秒及星期）；直流电源电压Uds的正常值范围；储能电机工作电流Im的正常值范围；合闸线圈工作电流Icc的正常值范围；分闸线圈工作电流Ico的正常值范围；合闸时触头运动速度Sc的正常值范围；分闸时触头运动速度So的正常值范围；合闸允许条件Oc；分闸允许条件Oo；开断电流加权累计的阈值Isum；A、B、C三相触头的剩余电寿命百分值Sia、Sib、Sic；断路器已操作次数Nnow；开关柜自带电流互感器变比Rct；隔离插头温度转换关系Kt；故障输出接点的连接情况K0、K1。
　　（2） 图形显示。通过键盘操作，可以在液晶屏上显示最近2次操作中所采集到的波形，包括①储能电机工作期间的电压Um；②储能电机工作期间的电流Im；③断路器操作过程中触头的行程Xt；④断路器关合或开断的三相电流（分为3个波形）Ia、Ib、Ic；⑤合闸或分闸操作线圈的电压Uc；⑥合闸或分闸操作线圈的电流Ic。
　　（3）数据显示。通过键盘操作，可以在液晶屏上显示最近10次操作中的有关数据，包括①操作时断路器的位置（工作/实验）；②断路器的操作类型（合闸/分闸）；③断路器触头的运动速度So/c；④累计的操作次数N；⑤合分闸操作时间To/c；⑥操作的具体时间（年、月、日、时、分、秒、星期）；⑦合闸后储能电机工作的时间Tm；⑧稳态直流电源的电压Uds；⑨储能电机工作期间的平均电压Udm；合分闸线圈工作期间的平均电压Udo/c；三相触头剩余电寿命的百分数Sia、Sib、Sic。
　　（4） 实时监控。这是该系统的重要的功能。通过实时监测，得到并显示各种状态量以及开关操作过程中的有关数据，经过计算处理和与参数设定所设置的阈值进行比较，通过面板上的发光二极管和液晶屏给出系统运行正常与否的显示，同时控制加热器和风扇的启动和停止，调节系统工作环境的温度和湿度。该系统实时监测和显示的内容包括：①断路器的位置（工作/实验）；②断路器的状态（合闸/分闸）；③实时日期和时间（年、月、日、时、分、秒、星期）；④累计的操作次数N；⑤隔离插头连接处的温度（每相2点，共6点）Ta1、Ta2、Tb1、Tb2、Tc1、Tc2；⑥手车室的温度Tbr；⑦电缆室的温度Tca；⑧柜内的温度Hin；⑨直流电源的电压Uds；⑩合闸线圈的电压Udc；分闸线圈的电压Udo。
　　（5） 系统校验。此功能可以实现对监控系统本身是否可以正常工作的验证，校验结果在液晶屏上显示，包括内存的校验、双CPU通信的校验、键盘的校验、风扇的校验和传感器电路的校验。其中，传感器包括温度传感器8个（测量隔离插头连接处的温度6个，测量手车室和电缆室的温度2个）、电流传感器4个（测量储能电机工作的电流1个，测量关合或开段的三相电流3个，测量合分闸线圈的电流1个）、电压传感器4个（测量储能电机工作的电压1个，测量分合闸回路是否完好2个，测量分合闸线圈的电压1个）、湿度传感器1个（测量柜内的湿度）、行程传感器1个（测量触头运动的行程）。
　　（6） 控制操作。通过液晶屏的提示和键盘操作，可以控制开关柜的运行，包括①断路契合闸操作；②断路器分闸操作；③加热器的启动和停止；④风扇的启动和停止。

4 结论

　　KYN18A-12智能型高压开关柜功能众多，为国内外产品所未见。由于在高压开关柜中装有智能系统,因此特别适用于要求无人值守的变电站中。开发智能型高压开关柜，符合当前高压电器设备的发展方向，完全适应我国电力系统的需求，因此必将有很好的市场前景。