一、概述

　　当前配电网的综合自动化正在迅速发展，变(配)电所都在努力实现无人值班。开关柜是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着频繁送电、断电和电能重新分配的繁重任务，对电网和负荷的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，不仅要求运行中的开关柜要有高度的可靠性，而且还要监视开关柜的运行状态。开关柜智能化的目标首先应实现自检和自控功能。

　　开关柜的智能化要求的功能和内容十分广泛，目前尚无一个规范的模式，为了实现自检和自控的目标，目前主要从以下三方面着手考虑:实现开关柜内绝缘特性的监视诊断;实现开关柜内导电回路性能检测;实现开关柜内操作系统机械性能检测。

　　传统的开关柜存在如下缺点:不适应实时监测的要求，不利于电力系统的安全、稳定运行。本身没有故障自诊断的能力，只有等到保护装置发生拒动或误动后才能发现问题。维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。

　　为了解决传统开关柜的不足，需要对开关柜进行智能化改造，利用传感网技术、无线通信技术、三维可视化建模技术的最新研究成果，结合开关柜故障检测专家知识库，实现对开关柜运行状态的实时监测、故障诊断预警;并通过集中检测管理模式来降低维护工作量。

　　大全集团有限公司作为成套电器行业的龙头企业，近些年发展迅猛，年产值已达百亿规模。面对激烈的竞争环境，若想保持住此良好的发展势头，必须要转变市场竞争手段，提高产品附加值，由单纯低端制造向高端制造服务转变。基于以上原因，大全集团抓住机会，与国内高等院校合作开发出了符合国网建设的新一代KYN28-12智能中压柜。

　　二、系统方案介绍

　　系统总体架构：

　　开关柜监测管理系统的架构分为四个层次：感知层、传输层、数据层、应用层，如图1所示：

　　图1：系统总体架构

　　其中，感知层的作用是：实现开关柜运行状态信息的感知与收集;传输层的作用是：实现监测信息实时、可靠传输;数据层的作用是：采集数据融合、知识库管理;应用层的作用是：提供开关柜监测应用服务。

　　系统拓扑图：

　　开关柜状态集中监测：开关柜内各个传感器采集到的信息，经过信息汇集后，传送到数据采集服务器中进行统一管理，集中监测开关柜运行状态、故障诊断报警。为了方便网络部署，开关柜与数据采集服务器间采用无线通信方式。另外通过互联网还可实现远程在线监测。集中监控系统拓扑图如图2所示：

　　图2：集中监控系统拓扑图

　　开关柜内传感器采用有线传输方式：传感器通过RS232/RS485等方式连入信息汇集器，信息汇集器(基于单片机)将对各路异构采集信息进行数据融合，并发送给数据采集服务器(个别采集点可以考虑采用无线传感器，通过无线传输方式将采集信息发送给信息汇集器)。柜内传感网拓扑图如图3所示：

　　图3：开关柜传感网拓扑图

　　系统主要功能：

　　开关柜运行状态监测(三维可视化)。通过在开关柜关键位置安装各类传感器，可以实时采集到开关柜的运行状态，并对各项采集参数实时记录存档，通过设置数据安全指数阀值，做到及时有效的发现故障。

　　建立开关柜三维模型，以三维模式直观的展示各传感器安装位置，便于追踪查找报警信息点。

　　各个开关柜集中管理，及时有效的发现故障，并通过多种方式(声光报警器、电子邮件、手机短信等)通知相关负责人。

　　基于知识库的故障诊断。对开关柜的重要参数进行连续的在线监测，不仅可以提供设备现有的状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，通过基于知识库的专家系统对现在和历史数据进行综合分析，识别存在的故障，为设备的状态维修提供依据，从而增大设备的维修保养周期，提高设备的利用率，减少维修保养的费用。

　　开关柜定检管理。通过关键件全生命周期管理库，可以了解到开关柜中关键件的有效期、检修周期，保证对开关柜中关键件进行及时的检修、维护，从而保证开关柜的可靠运行。

　　同时为了保证开关柜的正常运转，企业提供开关柜定检计划管理，用户只需要进行简单的参数配置，系统就根据定检计划自动提醒用户按时进行检修、维护，从而防患于未然。

　　基于远程在线监测的MRO服务。开关柜故障种类繁多，仅通过基于知识库的故障诊断难以解决所有的现场问题，还需要有经验的维修人员来对故障进行深入诊断。通常用户的维修人员水平不高，设备故障的排除最终还是需要企业维修人员来支持;另外用户业务繁多，难以安排专人对开关柜运行状态进行实时监测，有可能导致报警信息被忽略。

　　通过远程在线监测，可以在企业远端构建集中式监测平台，安排专人进行开关柜运行监测，避免报警信息被漏掉的情况。另外企业能够远程了解到开关柜的实时运行细节，就可以在远程进行设备异常会诊，远程指导用户的维修人员来解决大多数的异常情况(甚至疑难故障)，大幅提升维护支持响应时间，降低用户设备停机时间，提高设备利用率。同时减少企业维修人员出差次数，节约维修成本，提高维修利润。

　　基于Webservice的系统集成接口。系统对外主要采用Webservice技术实现集成接口的封装、发布以及其他系统调用访问，其他管理系统只需根据需要调用本系统提供的Webservice即可实现集成。

　　大全集团开发的新一代智能KYN28-12中压开关柜可以实现开关柜内绝缘特性的监视诊断;实现开关柜内导电回路性能检测;实现开关柜内操作系统机械性能检测，这些功能的实现必将提高大全产品在市场上的竞争力。我们还将根据客户的要求进一步完善产品。