智能高压开关设备的基本结构简介

智能高压开关设备的基本结构按物理划分可分为三层：

第一层：开关设备层，包括断路器、隔离开关、接地开关、母线和套管等一次设备。

第二层：传感器层，包括电子式电流、电压或电流电压互感器，机械特性电流传感器，位移传感器，局放超高频传感器，SF₆水分、密度、压力传感器等设备。

第三层：智能电子装置层，包括开关设备控制器、合并单元、在线监测装置和网络通信设备等智能组件。

智能高压开关的基本结构按系统划分，主要包括三个方面：

第一：智能高压开关设备测量系统。

第二：智能高压开关设备控制系统。

第三：智能高压开关设备在线监测系统。

测量系统通过对主设备的电流、电压信号的转化及传输并通过合并单元对信号进行合并处理，最后上送测控、保护装置，其系统结构图如图1-1所示。

图1-1 智能高压开关设备测量系统结构图

控制系统通过对主设备的控制及监测信号的数字化转化及传输，并通过开关控制器对开关设备进行控制和监测，其系统结构图如图1-2所示。

在线监测系统通过对开关设备本体所安装的各种传感器信号的分析及处理，实现开关设备由定期维修到状态检修的转变，其网络结构图如图1-3所示。

图1-2 智能高压开关设备控制系统结构图

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图1-3 智能高压开关设备在线监测系统网络结构图

为了更好地了解智能开关设备，需对智能开关相关的名词及术语进行解释。

1）智能开关设备（Intelligen tSwitchgear Equipment，ISE）：是以一次开关设备为核心基础，通过对产品进行开关设备的整体设计和智能组件的合理配置，及对一次开关设备的智能控制、在线状态监测和评估，最终实现测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化功能。

2）智能组件（Intelligent Component，IC）：由若干智能电子装置集合组成的系统，一般包括电子式电流互感器、电子式电压互感器、合并单元、传感器（SF₆、局放、机械特性、电流和电压等）及其智能电子装置、开关设备控制器、选相控制器和智能控制柜等。智能组件承担开关设备的测量、控制和监测等基本功能。在满足相关标准要求时，智能组件还可实现计量、保护等功能。

3）智能电子装置（Intelligent Electronic Device，IED）：一种带有处理器、具有以下全部或部分功能的电子装置：

①数据采集或处理；②数据接收或发送；③接收或发送控制指令；④执行控制指令。

4）电子式电流互感器（Electronic Current Transformer，ECT）：在正常适用条件下，电子式互感器由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流传感器（如罗氏线圈、光纤线圈）组成，用以传输正比于一次电流的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。电子式电流互感器二次转换器的输出正比于一次电流，且相位差在一、二次电流极性相同时符合标准要求。

5）电子式电压互感器（Electronic Voltage Transformer，EVT）：在正常适用条件下，电子式互感器由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压传感器（如电容分压环、光电电极）组成，用以传输正比于一次电压的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。电子式电压互感器二次电压正比于一次电压，且相位差在一、二次电压极性相同时符合标准要求。

6）传感器（Sensor）：开关设备的状态感知元件，用于将设备的某一状态参量转变为可采集的信号。传感器可分为内置传感器、外置传感器两种。内置传感器是置于高压开关设备中且其传感元件与非空气介质直接接触的传感器，包括传感器用测量引线和接口。外置传感器是置于高压开关设备中且其传感元件与空气介质直接接触的传感器，包括传感器所用测量引线和接口。

7）智能控制柜（Intelligent Control Cabinet，ICC）：在保有原控制柜对高压开关设备就地控制、保护等功能的基础上，它为智能组件提供了安装空间、通信接口、运行环境，与高压开关设备共同安装在变电站过程层。

8）合并单元（Merging Unit，MU）：是电子式互感器的一个组件，用以对来自二次转换器的电流/电压数据进行时间相关组合。

9）开关设备控制器（Switchgear Controller，SC）：用以对一次开关设备（如断路器、隔离开关、接地开关）进行控制和监测的一种智能电子装置（IED）。它与一次设备采用线缆或光纤连接，与测控、保护等变电站二次设备采用光纤连接。

10）选相控制器（Phase Selection Controller，PSC）：是一种用于控制断路器分合操作的智能电子装置，与具有稳定分/合闸时间的分相动作断路器配合使用，以在适当的电压相位准确开合，达到减小瞬变电压电流对系统及负载冲击和危害的目的。

11）在线监测装置（Online Monitoring Device，OMD）：是用以对一次开关设备（如断路器、隔离开关、接地开关、SF₆气体、母线和操动机构等）的运行健康状态进行监测的一种智能电子装置（IED）。它与一次设备采用线缆或光纤连接。