開(kāi)關(guān)切換的數字化：電力變壓器的現代化效率 電力系統監控裝置CENTRAX CU3000/5000

可再生能源和分布式能源資源是能源轉型時(shí)代的反映。具有負荷分布的智能電網(wǎng)現在更接近于現實(shí)，但也讓人不禁提出了一些疑問(wèn)：

配電網(wǎng)中現有的變電站會(huì )發(fā)生什么？

現在電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越多地出現，他們是否能夠處理這些要求？

現在仍然手動(dòng)或半手動(dòng)操作的舊系統會(huì )發(fā)生什么？

對于基于不同技術(shù)的電力變壓器配電網(wǎng)，要做些什么？

電力變壓器的開(kāi)關(guān)切換：電力系統監控裝置CENTRAX CU3000/5000
在這個(gè)文章中兩種不同類(lèi)型的開(kāi)關(guān)切換需要考慮到。區分了空載開(kāi)關(guān)的類(lèi)型（NLTC作為空載開(kāi)關(guān)切換）和在不中斷負載的情況下切換的類(lèi)型，因此它在負載下在不同的轉換比之間來(lái)回切換（OLTC作為空載開(kāi)關(guān)切換）。一般來(lái)說(shuō)，變壓器上的開(kāi)關(guān)被路由到開(kāi)關(guān)切換，這取決于要處理的操作電流。在本例中，開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)切換的機械連接被實(shí)現為旋轉驅動(dòng)。這個(gè)激活有手動(dòng)或半手動(dòng)或其他通過(guò)電信號的方式。使用1或3相開(kāi)關(guān)切換，通常根據負載容量或開(kāi)關(guān)配置（星或角形）選擇和安裝。

要求

在現有變電站中，安裝可以包括許多不同技術(shù)，供應商和設備類(lèi)型的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)經(jīng)過(guò)多年的擴展，并不總是在他們被更新的時(shí)候擴大。這往往是由于費用和缺乏資源。因此，初的要求可能是適當地自動(dòng)化切換開(kāi)關(guān)，這取決于高壓網(wǎng)絡(luò )的高級自動(dòng)電壓控制。這些要求可能類(lèi)似于以下列子：

■ 將準確的數據準實(shí)時(shí)傳輸，將切換開(kāi)關(guān)的位置報告給SCADA系統

■ 通過(guò)遠程控制自動(dòng)控制現有的切換開(kāi)關(guān)

■ 通過(guò)遠程控制手動(dòng)控制現有的切換開(kāi)關(guān)

■ 以及自動(dòng)遠程訪(fǎng)問(wèn)，現場(chǎng)維護和維修時(shí)的手動(dòng)和本地訪(fǎng)問(wèn)能力

問(wèn)題描述
由于頻繁的負荷變化和相對較高的機械和電氣壓力施加在切換開(kāi)關(guān)的部件上，它會(huì )受到磨損，這會(huì )使它容易發(fā)生故障，以及頻繁維護。此外，在剩余系統中，切換開(kāi)關(guān)往往還沒(méi)有通過(guò)系統集成實(shí)現*自動(dòng)化，換句話(huà)說(shuō)，不是通過(guò)SCADA直接聯(lián)網(wǎng)的。負載峰值可能導致切換開(kāi)關(guān)立即切換電平，即使這是不必要的。這反過(guò)來(lái)又導致磨損增加，并對其敏感性產(chǎn)生負面影響，從技術(shù)和成本的角度看故障。因此，有效地控制切換開(kāi)關(guān)是保證使用壽命的關(guān)鍵。

缺乏網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化問(wèn)題的另一個(gè)可能是不同變電站的設備來(lái)自不同的變電站制造商。由于不同的設備設計，不同的傳感器技術(shù)，不得不用于將切換開(kāi)關(guān)的確切位置返回SCADA。這個(gè)可能意味著(zhù)同一網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)變電站的自動(dòng)化解決方案不會(huì )基于相同的部件。此外，在許多情況下，在現場(chǎng)提供的能源自動(dòng)化方面的技術(shù)技能并不足以在沒(méi)有支持的情況下實(shí)施這類(lèi)項目。

問(wèn)題描述的后一個(gè)方面是基于變電站是經(jīng)常沒(méi)有連接到數字通信網(wǎng)絡(luò )的。因為這個(gè)，它建議將網(wǎng)絡(luò )分割，從而將數據數字化執行步驟。以下三個(gè)步驟可作為建議：

(1) 本地自動(dòng)化：通過(guò)變電站中的數據記錄器存儲數據，然后可以在本地和按需檢索數據。

(2) 遠程監控：通過(guò)電力線(xiàn)，EDGE,GPRS等傳輸選定的數據，僅限一個(gè)小的特定數據集。

(3) 遠程控制：基于LTE,光纖等寬帶通信的遠程監控。

現有的現代化技術(shù)：電力系統監控裝置CENTRAX CU3000/5000
為了實(shí)現切換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)化和數字化，并考慮到前面描述的需求和問(wèn)題描述的所有方面，一種精度為0.2級的高精度測量裝置與軟PLC耦合。在這種情況下，這種耦合或集成是通過(guò)使用Centrax CU3000或CU5000 二合一儀表，由Camille Bauer作為基本平臺用于能源自動(dòng)化解決方案。測量?jì)x表執行測量電氣參數，電壓和電流消耗。測量?jì)x表還產(chǎn)生額外的測量和數據用于評估電氣參數的質(zhì)量，例如諧波，不平衡，功率因素等。能量數據也被直接可視化。測量值要么存儲在本地，要么通過(guò)電力線(xiàn)直接傳輸到數據庫或SCADA系統或Modbus。在遠程監控和遠程控制應用的情況下，系統始終保持在準實(shí)時(shí)的電壓和電流值。

為了實(shí)現需求中先前描述的維護訪(fǎng)問(wèn)，切換開(kāi)關(guān)由Centrax CU3000或CU5000的軟PLC控制。所需的觸發(fā)器由手動(dòng)或SCADA系統根據Centrax測量?jì)x表返回的電氣值生成。這會(huì )激活切換開(kāi)關(guān)，導致電壓要么是增加或是減少。切換開(kāi)關(guān)的位置必須在測量值的數據內容中處理，以防止任何中斷或切換錯誤。這種合理性檢查是通過(guò)檢測切換開(kāi)關(guān)的機械位置來(lái)實(shí)現的。由于各種有載的切換開(kāi)關(guān)的設計不同，從軸向信號，電阻值，BCD編碼信號或一次電壓Up與和二次電壓Us之間的比值中采樣值，然后將其與切換開(kāi)關(guān)表中的值進(jìn)行比較。

花費和好處
采用二合一的方法，從成本/效益的角度看優(yōu)勢是顯而易見(jiàn)的。將一個(gè)高度精確的測量?jì)x表和一個(gè)軟PLC集成在一個(gè)單一的外殼中意味著(zhù)單獨的部件成本降低了50%。

對以采購和物流為中心的流程進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)消除不直接兼容的部件。此外，職能整合在財務(wù)和時(shí)間兩方面對規劃和執行費用立即產(chǎn)生積極影響。所有使用部件的使用壽命和重現性對總體結果有積極的影響，切換開(kāi)關(guān)的本地控制考慮到通信網(wǎng)絡(luò )的相應狀態(tài)，從而用時(shí)間戳記錄每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的更改。這創(chuàng )造了可靠的數據，也記錄在案，以便進(jìn)行預防性和成本優(yōu)化的維護。