從安全到智能，細數(shù)中壓開關(guān)設(shè)備的“前世今生”

隨著國家電網(wǎng)提出建設(shè)“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，推動企業(yè)戰(zhàn)略升級目標(biāo)。未來堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，二者將相輔相成、融合發(fā)展，形成強大的價值創(chuàng)造平臺，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流‘三流合一’的能源互聯(lián)網(wǎng)。據(jù)預(yù)測，在2019到2021年的戰(zhàn)略關(guān)鍵期，電網(wǎng)公司年化投資將從100億上升到400-600億，上線終端達到50億個，這也就意味著在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的采集和控制兩大應(yīng)用場景中所使用的包括高級計量、分布式配電自動化、用電負荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等終端設(shè)備將大量增加，因此在安全可靠的基礎(chǔ)上，底層設(shè)備的智能化，精準(zhǔn)采集和傳輸數(shù)據(jù)能力，控制側(cè)的邊緣計算和專業(yè)分析能力，將對達到“電力泛在”狀態(tài)，實現(xiàn)電能的“自動按需分配”至關(guān)重要。這就要求底層的開關(guān)設(shè)備在保證安全、可靠運行的同時，還要具備智能高效、靈活緊湊的屬性，并能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗。

衍變，中壓開關(guān)的前生今世

從傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備向智能電網(wǎng)時代開關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)生過五個關(guān)鍵的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變化——

1.斷路器取代開關(guān)后，受電力中斷影響的客戶數(shù)量變少，變壓器能在維持低載狀態(tài)時，更早地發(fā)現(xiàn)故障；

2.遠程監(jiān)控實現(xiàn)后，饋線自動化，網(wǎng)絡(luò)自愈，優(yōu)化負載；

3.傳感器技術(shù)的引入，智能電網(wǎng)可實現(xiàn)實施管理保護鏈；

4.智能電表的使用，可實時洞察電力可用性；

5.模塊化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可靈活整合可再生能源來源和分布式能源來源。

隨著中壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)進步，智能電網(wǎng)的效益在不斷提升。作為中壓開關(guān)設(shè)備的重要組成，斷路器、傳感器和繼電保護器技術(shù)都在不斷演進——

斷路器技術(shù)：從最初體積龐大、需頻繁維護的抽出式空氣絕緣斷路器，到體積小、存在安全隱患的油斷路器，發(fā)展到安全可靠的六氟化硫和真空斷路器；真空斷路器極柱從真空泡裸露到組裝式極柱，再到環(huán)氧澆注固封式極柱；斷路器的操動機構(gòu)從復(fù)雜裝配機構(gòu)到模塊化機構(gòu)，再到永磁機構(gòu)；各項技術(shù)都得到了極大的發(fā)展。

開關(guān)柜技術(shù)：從空氣絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備到氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，再到環(huán)保氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，固體絕緣開關(guān)設(shè)備，不同絕緣方式的開關(guān)柜方案競相登場。二次配電開關(guān)設(shè)備也經(jīng)歷了類似的演變：從最初使用保險絲的簡單開關(guān)，到將三種功能適配于一個金屬槽的環(huán)網(wǎng)柜（RMU）誕生，再發(fā)展為使用最佳耐受力的六氟化硫現(xiàn)代環(huán)網(wǎng)柜。

傳感器和保護繼電器技術(shù)：傳感器和保護繼電器是緊密相連，技術(shù)同步演進。傳感器如“眼睛”，將電流圖像傳送給“大腦”保護繼電器，后者分析圖像以確定信號為正?；蚬收?。如發(fā)現(xiàn)故障，保護繼電器會向斷路器機制發(fā)送跳閘信息。從機電式設(shè)計的老式保護繼電器到如今新型數(shù)字繼電器只需要低功率電流互感器（LPCT）提供信號。

未來，一切始于物聯(lián)

施耐德電氣認為，雖然中壓開關(guān)柜的物理特性基本保持不變，但為了適應(yīng)智能電網(wǎng)，其技術(shù)及運行方式正在發(fā)生改變——

未來智能電網(wǎng)將更多使用斷路器：在配電網(wǎng)絡(luò)環(huán)路關(guān)鍵結(jié)點配置斷路器是減少受停電事故影響的客戶數(shù)量以及縮短恢復(fù)供電用時的高效方式。?；

遠程控制變得至關(guān)重要：遠程控制和監(jiān)測功能對實現(xiàn)雙向通信、饋線自動化和自愈網(wǎng)絡(luò)以及優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)周邊負載有重要作用。

低功耗傳感器和數(shù)字電表有效提升控制和監(jiān)控能力：緊湊型低功率電流互感器(LPCT)和低功率電壓互感器(LPVT)可取代傳統(tǒng)的大型CT和VT。如今的LPCT提供創(chuàng)新的電流傳感器，允許在更大程度上控制和監(jiān)測保護鏈及其周邊。此外，實時查看可用電源對智能電網(wǎng)應(yīng)用至關(guān)重要，還將需要安裝更多與傳感器相關(guān)的功率計；

模塊化是關(guān)鍵：中壓開關(guān)柜將在整個智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中變得更加分散，模塊化配電柜也將滿足靈活性需求。

從目前的智能電網(wǎng)建設(shè)進度看，主網(wǎng)已基本實現(xiàn)了智能設(shè)備的全覆蓋，但配售端仍有待提升。在2021年要初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一目標(biāo)驅(qū)動下，電類感知層設(shè)備投資有望提速，未來對于智能物聯(lián)設(shè)備的接入需求將會增大，位于底層的負責(zé)信息采集和信號處理的感知層目前面臨的最大挑戰(zhàn)是實現(xiàn)終端標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一，以及通信、計算等資源共享，在源端實現(xiàn)數(shù)據(jù)融通和邊緣智能。

基于模塊化和緊湊設(shè)計理念，結(jié)合先進的傳感、固體絕緣等技術(shù)，施耐德電氣對自身的開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品進行了全面的智能化升級，并推出了包括SmartPIX系列智能中壓盤柜、Premset全新一代中壓開關(guān)設(shè)備、SmartRMU智能環(huán)網(wǎng)柜、SmartHVX智能中壓斷路器在內(nèi)的一系列面向未來的開關(guān)產(chǎn)品與成套設(shè)備。未來，施耐德電氣也將繼續(xù)保持在這些方面的研發(fā)投入，并通過完善行業(yè)生態(tài)圈的建設(shè)，攜手更多國內(nèi)的上下游廠商與合作伙伴，進一步開發(fā)兼具創(chuàng)新性和高性價比的開關(guān)設(shè)備與解決方案，共同為能源數(shù)字化愿景的實現(xiàn)賦能。