ABB沃思ABB智能变电站解决方案厦门ABB开关有限公司-1ABB一、智能变电站智能变电站，即采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。智能变电站可分为过程层（设备层）、间隔层、站控层。过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入输出、智能传感器和控制通信。站控层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制的功能，完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。厦门ABB开关有限公司自成立以来就关注着变电站的技术发展方向，经历了传统、程序化、数字化、智能化变电站的发展历程。早在2002年，公司就着手研制开发断路器手车及接地开关的电动操作，并于2004年4月，成功应用于苏州110kV新河变10kV程序化开关站，至今运行状况良好，设备无任何故障，大大提高了操作人员效率。2008年投入运行了专门针对电动进出车的MDC2电机驱动手车数字控制单元，2011年推出集电机驱动手车数字控制保护和开关柜关温度监测为一体的智能化操作及在线监控装置MDC4,为今天智能变电站的实现提供了安全、可靠的智能化二次设备。二、智能的一次设备厦门ABB开关有限公司生产的UniGear ZS1型智能金属铠装式开关柜是由德国ABB公司设计开发的居世界先进技术地位的开关设备，融合了ABB公司最先进的真空开关制造技术。其成熟的断路器手车和接地刀电动操作技术更是智能变电站建设的必要条件。1.UniGear-ZS1智能金属铠装式开关柜EDUniGear ZS1开关柜由固定的柜体和可移开部件两大部分组成，柜体用隔板分成母线室(A)、断路器室(B)、电缆室(C)和低压室D)四个不同的功能单元。（见下图）开关柜的外壳和隔板是采用高强度、耐腐蚀的覆铝锌钢板经CNC数控机床加工和折弯之后，在专用工装夹具上由螺栓铆接而成，保证了尺寸上的统一性及很高的机械强度。开关柜外壳防护等级达到P4X,断路器室门打-2ABB开时防护等级为P2X。开关柜的顶部，在断路器室、母线室和电缆室上方均设有压力释放装置。当发生内部电弧时，伴随电弧的出现，开关柜内部气压升高，顶部装设的压力释放金属板将被自动打开，释放压力及排泄气体，装设在门上的特殊密封圈把柜前密封起来，以确保操作人员和开关柜安全。相邻的开关柜拼接在一起时，由各自侧板相互隔开，侧板之间形成4m空气缓冲层，减缓电弧故障的影响。母线室之间的隔板并能确保电弧故障不会蔓延至相邻的开关柜。UniGear ZS1开关柜具有各种防误操作的措施，满足“五防”功能要求。2.电动操作的断路器VD4通过MDC4智能化操作可控制电机实现手车电动进出，同时实时监控并判断电机是否处于正常工作条件。当电机运转受阻（如安装不到位或机构因其它原因导致不畅）达到保护条件时，立即对电机制动。同时，逆向驱动电机解除卡死状态，以便在故障保护状态下顺利实现手动、电动切换。断路器手车电动操作增加了系统的可靠性，保证人身安全的同时，在开关柜全寿命周期成本上也极具优势，例如，在远控中心即可以高效地完成日常运行操作，节省大量的操作工时、管理成本和交通成本。3.电动操作的接地开关配备传统接地开关的开关柜，当进行检修试验时，人员需要进入柜内工作，为保障人员的安全，就要把接地开关合上，检修完成后，工作人员撤离工作现场，再把接地开关分开。接地开关配上电动操作机构，分、合操作就可在控制室以遥控命令的形式完成，检修人员无需到现场操作，充分保证检修人员的人身安全。三、智能的二次设备UniGear ZS1型柜在全球首先推出马达驱动断路器手车技术，并研制了具有专利技术的马达驱动手车数字保护及智能在线温度监控MDC4。UniGear ZS1型开关柜与智能操作及在线温度监控MDC4相配合，在远控中心即可以高效地完成日常运行操作，节省大量的操作工时、管理成本和交通成本。同时可完美实现对开关柜关键点温度进行检测，为智能变电站建设提供完整的一次、二次设备方案。ABB1.MDC4智能化操作及在线监介绍1.1马达驱动手车数字保护功能在手车驱动电机运转受阻（如安装不到位或机构因其它原因导致传动不畅）达到保护条件时立即对电机制动，防止电机因堵转而烧毁，同时自动逆向驱动电机，解除卡死状态，以便在故障保护状态下顺利实现手动、电动切换。其不但可独立完成电机驱动与各种运行状态间切换，而且可增加系统可靠性，而且简化了闭锁回路，便于维护。1.2智能在线温度监控结构及原理电力系统中运行的开关设备处于高电压、高温、强磁场等特殊环境。开关柜一次回路中，对于母排和电缆头关键搭接部位，以及断路器触指与开关柜静触头插入接触部位，可能由于搭接处未锁牢，或者人为地误操作导致插入接触不良，就会导致这些部位温度急剧升高，损坏绝缘部件，从而导致绝缘放电等严重故障的发生。因此，对这些关键部位进行温度在线监视，特别是断路器梅花触指的温度监测，为开关柜运行工况提供判据，并在发热（接触不良）缺陷初期就发出预警，以便进行必要的消缺处理，从而防止缺陷发展为故障。图12.1测温模块及接收单元结构测温模块安装于手车式开关柜的真空断路器的触臂套筒内（图1），接收单元安装于开关柜低压室（图2），独立式HMI安装于低压室门板，实时显示监控信息。1.2.2在线监控工作原理ABB实时在线监控利用可靠的无线射频技术，进行无线信号传输，将安装于高压处的测温模块与接收单元进行彻底的隔离。测温模块采用自供电技术，安全可靠。投入MDC4后，可以对柜内关键部位进行温度在线监视，并且带有远程通信接口，可通过现场工业总线组网，实现信息共享。因此可实现无人值班的情况下的实时监测，及时发现和处理开关设备隐患，防范于未然，保证开关柜的安全和供电的可靠性。2.MDC4智能化操作及在线监控技术特点2.1嵌入式智能化触臂测温模块采用嵌入式的设计方式，使得该部分完全装于触臂的绝缘层内，同时在安装时采取了隔热、抗震等措施，使得原有的绝缘距离不受影响，保障了原有的绝缘能力。每个测温模块均具有全球唯的D号，MDC4智能监控单元能自动搜索各监测点的温度。同时，配合eKy的专利设计，既便是在现场更换备用断路器或智能触臂也十分快捷和方便。2.2自供电技术测温模块采用了自供电供技术，不但可以解决电池供电使用寿命短、更换电池等一系列的问题，而且该方案不会对产品的绝缘、稳定性带来任何不利影响。2.3测温技术目前用于开关设备的测温技术主要有以下方法：(a)红外线测温技术红外线测温技术是通过吸收红外线辐射能量，测量出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备的发热情况。只可测量在传感器直视范围内的测量点温度，无法适用于针对开关柜内部的断路器触头温升的测量。b)光纤传感测温技术光纤传感测温技术是依据光纤的光时域反射(OTDR)原理以及光纤的后向喇曼散射(Ramanscattering)温度效应。该技术组成的元件具有结构简单、耐腐蚀、小巧、测量灵敏度高等特点，而且不受电磁干扰影响，但装置成本较贵，经济性差。同时，通过光纤隔离存在着沿面放电问题，需要有较长的沿面爬电距离。(©)无线射频测温技术无线射频测温技术的原理是通过温度传感器的单片微处理器控制将被测设备温度由温度传感器转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至接收器，通过微处理器将采集到的温度信息，然后上传到后台显示系统。ABBMDC4采用了无线射频测温技术，可以完全摈弃红外线测温技术和光纤测温技术的不足之处，不但具有结构简单、小巧、成本低等特点，而且可以适用于针对开关柜内部的断路器触指温度的最直接监测，也可以完全实现对移动部位进行温度监测。MDC4无线无源测温与其他测温技术比较测量原理缺点优点红外测温非接触测量，有光线死角、定位困难、成本高光纤传感光纤接触式，破坏既有设备构架，存在漏电、爬电隐患结构简单，可以直接监测触无线射频技术指温度，测温模块封闭在触臂无爬电和灰尘影响2.4简化的二次控制回路MDC4简化了断路器手车位置和接地开关之间的联锁，减少电气节点，增加系统可靠性，便于维护，并且也满足“五防”的要求。2.5支持便携式无线操作