智能化高压开关设备
一、概述
智能化开关设备是在现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上，与宁波智电电力科技有限公司研发的iZD9000型开关柜综合在线监测系统（网络电力仪、智能配电监控/保护模块等、网络I/O）进行配合，通过其网络通讯接口与中央控制室的计算机系统联网，从而可以实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度量等电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视、对断路器的分合状态进行控制，配合各种完善的远程监控软件，从而实现“四遥”。
1、遥测：通过计算机实时对系统进行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等进行不断地采集、分析、处理、记录，显示曲线、棒图，自动生成报表。
2、遥信：可以实时对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视，计算机实时显示和自动报警，并对各柜内开关的状态、事故跳闸、过流、速断、温度等动作进行实时记录、打印。
3、遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合/分闸等信息，并在屏幕上将要选择的开关的状态反馈回来，确认后执行，实时记录操作的时间、类型和开关号等。
4、遥调：用于设定各种智能模块的运行参数，即计算机根据屏幕操作指令或计算机根据对系统的分析判断结果，对智能模块的设定值和故障保护值进行远程整定。
智能化开关设备革命性地改变了传统开关柜的概念；具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点，它可以满足电力工业未来的需求，具有预防/避免事故发生、强化企业内部能源考核、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点，为企事业单位的现代化管理提供了坚实、可靠的基础，“一次投资，终身受益”，真正保证用户的投资利益不受损害。
二、智能化系统与传统的配电系统的比较
智能化系统就是各种智能化开关设备与计算机监控系统的组合应用，是对配电网上的设备进行远方实时监控、协调及控制的集成系统。是现代计算机技术和通信技术在传统配电电网监视与控制的应用。其内容包括配电网数据的采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（GIS）和需方管理（DSM）几部分。实践表明，采用系统可以大大提高配电网运行的可靠性和效率，提高电能的供应质量，降低劳动强度和充分利用现有设备的能力，从而对用户和电力公司均带来可观的收益。具体特点可归纳为以下几个方面：
1、不断促进变配电系统更安全、更可靠、更经济和更直观的运行，满足未来电力工业发展的需要，一次投资，终身收益。
2、实现变配电系统的“四遥”及无人值守（或少人值班），节约人力资源，并可实现中、低压供配电系统一体化综合监控、统一管理；
3、强化企业单位的内部能量考核，采用现代化科技手段，完成电能管理、配电能耗及用电成本统计功能，减少“跑、冒、滴、漏”，真正体现“管理出效益”的意义；
4、对潜在的事故进行预报警，同时实现各种电量的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现（如火灾等），减少损失；
5、电力系统出现异常时；可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间；
6、配电系统管理。通过历史记录的电力参数，及时掌握每天或季节负载特性；在供配电系统内优化能耗的分配，均衡负载；减少潜在的停电事件；
7、根据系统设备运行的记录数据和运行情况，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和维修成本；
8、快速、准确地掌握供、配电设备的运行情况（含历史数据），并可以用报表方式或以图形的方式进行显示、记录或打印出来，进行日报和月报，提高工作效率；
9、供电质量（谐波失真度THD/最大、最小、平均值/电压合格率）实时分析功能，便于分清供电单位和用电单位的责任；
10、实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等诸多优点，为现代化管理提供了坚实、可靠的基础。
综上所述，系统的确比传统配电系统更先进可靠，因此应用非常广泛，尽管我国的系统建设目前才进入试点实施阶段，但是可以预见系统市场前境是非常广阔的。
三、智能化综合在线监测系统的应用
iZD9000型开关柜综合在线监测系统实现数据采集、事故报警、故障记录、电能质量分析、电气控制与保护、电能节能管理等功能，为智能电网用户端节能减排作贡献。
1、系统结构
各个结构层的具体形式如下：
1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能
电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC 方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：微机保护装置、多功能仪表、直流屏、温湿控制器、电动机保护器等。负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、系统功能
系统具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。iZD9000型开关柜综合在线监测系统具有强大、先进的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续精确的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD 一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
iZD9000型开关柜综合在线监测系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成
电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
f、事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
g、五遥功能
系统不仅能实现常规的“遥信”、“遥控”、“遥测”、“遥调”功能，还可以实现“遥设”功能。
遥信：实时对开关运行状态、保护工作等开关量进行监视。计算机实时显示和自动报警。
遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合/分闸等信息，并在屏幕上将选择的开关状态反馈出来，确认后执行，实时记录操作时间、类型、合开关号等。
遥测：通过计算机实时对系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线、棒图，自动生成报表。
遥调：用于有载变压器的调压升/降。
遥设：用于远方修改分散继电保护装置的定值、控制字；以及调整各种仪表的工作状态。
三、智能化开关设备的市场分析
智能化开关设备应用非常广泛，目前主要应用于：
1、电厂、变电站的发配电系统。
2、汽车制造、钢铁、石油化工和矿山的工业领域。
3、邮电、银行、码头机场等基础设施。
4、高层建筑、超级市场、智能大厦等商业建筑和住宅。
5、供电局—在我国电力系统自动化主要集中在35kV 以上系统，而中低压系统还基本没有涉及，也就是配电系统的自动化还没完全形成。目前我国电力部门已明确提出供电的可靠性指标为一般地区为99.6%平均年停电时间为3小时，重要地区为99.99%平均年停电时间为0.6小时。而要达到这个指标要求，中、低压系统自动化是必不可少的，而实现自动化系统是它的一个基础，我国的中、低压改造已经开始规划，这个市场潜力很大。
6、重点工程—目前我国的大型水利、铁路、天然气等工程已经建立起完善的管理、控制、数据采集SCADA 系统，而该系统的很多电参数是从配电系统来的，配电系统智能化为该系统的形成奠定了良好的基础，各大省市每年都有数十项重点工程，对系统需求很大。
7、邮电系统—我国的电信行业近年来发展较快，传统的非智能配电柜组成的供电系统，已无法满足电力系统动力发展的需求，特别是在动力监控投入之后动力维护正在向无人值守或少人值守的方向发展，这就要求供配电和其它设备都必须实现智能化，全国仍有很大范围的电信局需要把传统的供配电系统改为智能供配电系统，因此对系统有较大的需求，市场前景很好。
8、银行系统—随着金融业的迅速发展，计算机系统、通讯设备的不断更新，加强计算机系统、通讯设备的维护和管理，确保银行业务的顺利进行，是计算机中心的重要任务。由智能开关柜组成的供配电系统可使计算机中心完成对整个电力系统的操作、测量、监视、保护和控制，确保配电系统万无一失。因此系统在银行系统有着广泛的应用。
9、智能建筑—目前智能建筑在全国大中城市已成为一种发展趋势，全国每年以数百幢的数量增长，而作为智能系统的一个重要子系统系统是必不可少的。因此这个用户群将是我们的主要市场。
智能化高压开关设备
一、概述
智能化开关设备是在现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上，与宁波智电电力科技有限公司研发的iZD9000型开关柜综合在线监测系统（网络电力仪、智能配电监控/保护模块等、网络I/O）进行配合，通过其网络通讯接口与中央控制室的计算机系统联网，从而可以实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度量等电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视、对断路器的分合状态进行控制，配合各种完善的远程监控软件，从而实现“四遥”。
1、遥测：通过计算机实时对系统进行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等进行不断地采集、分析、处理、记录，显示曲线、棒图，自动生成报表。
2、遥信：可以实时对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视，计算机实时显示和自动报警，并对各柜内开关的状态、事故跳闸、过流、速断、温度等动作进行实时记录、打印。
3、遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合/分闸等信息，并在屏幕上将要选择的开关的状态反馈回来，确认后执行，实时记录操作的时间、类型和开关号等。
4、遥调：用于设定各种智能模块的运行参数，即计算机根据屏幕操作指令或计算机根据对系统的分析判断结果，对智能模块的设定值和故障保护值进行远程整定。
智能化开关设备革命性地改变了传统开关柜的概念；具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点，它可以满足电力工业未来的需求，具有预防/避免事故发生、强化企业内部能源考核、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点，为企事业单位的现代化管理提供了坚实、可靠的基础，“一次投资，终身受益”，真正保证用户的投资利益不受损害。
二、智能化系统与传统的配电系统的比较
智能化系统就是各种智能化开关设备与计算机监控系统的组合应用，是对配电网上的设备进行远方实时监控、协调及控制的集成系统。是现代计算机技术和通信技术在传统配电电网监视与控制的应用。其内容包括配电网数据的采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（GIS）和需方管理（DSM）几部分。实践表明，采用系统可以大大提高配电网运行的可靠性和效率，提高电能的供应质量，降低劳动强度和充分利用现有设备的能力，从而对用户和电力公司均带来可观的收益。具体特点可归纳为以下几个方面：
1、不断促进变配电系统更安全、更可靠、更经济和更直观的运行，满足未来电力工业发展的需要，一次投资，终身收益。
2、实现变配电系统的“四遥”及无人值守（或少人值班），节约人力资源，并可实现中、低压供配电系统一体化综合监控、统一管理；
3、强化企业单位的内部能量考核，采用现代化科技手段，完成电能管理、配电能耗及用电成本统计功能，减少“跑、冒、滴、漏”，真正体现“管理出效益”的意义；
4、对潜在的事故进行预报警，同时实现各种电量的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现（如火灾等），减少损失；
5、电力系统出现异常时；可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间；
6、配电系统管理。通过历史记录的电力参数，及时掌握每天或季节负载特性；在供配电系统内优化能耗的分配，均衡负载；减少潜在的停电事件；
7、根据系统设备运行的记录数据和运行情况，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和维修成本；
8、快速、准确地掌握供、配电设备的运行情况（含历史数据），并可以用报表方式或以图形的方式进行显示、记录或打印出来，进行日报和月报，提高工作效率；
9、供电质量（谐波失真度THD/最大、最小、平均值/电压合格率）实时分析功能，便于分清供电单位和用电单位的责任；
10、实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等诸多优点，为现代化管理提供了坚实、可靠的基础。
综上所述，系统的确比传统配电系统更先进可靠，因此应用非常广泛，尽管我国的系统建设目前才进入试点实施阶段，但是可以预见系统市场前境是非常广阔的。
三、智能化综合在线监测系统的应用
iZD9000型开关柜综合在线监测系统实现数据采集、事故报警、故障记录、电能质量分析、电气控制与保护、电能节能管理等功能，为智能电网用户端节能减排作贡献。
1、系统结构
各个结构层的具体形式如下：
1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能
电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC 方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：微机保护装置、多功能仪表、直流屏、温湿控制器、电动机保护器等。负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、系统功能
系统具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。iZD9000型开关柜综合在线监测系统具有强大、先进的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续精确的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD 一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
iZD9000型开关柜综合在线监测系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成
电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
f、事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
g、五遥功能
系统不仅能实现常规的“遥信”、“遥控”、“遥测”、“遥调”功能，还可以实现“遥设”功能。
遥信：实时对开关运行状态、保护工作等开关量进行监视。计算机实时显示和自动报警。
遥控：通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合/分闸等信息，并在屏幕上将选择的开关状态反馈出来，确认后执行，实时记录操作时间、类型、合开关号等。
遥测：通过计算机实时对系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线、棒图，自动生成报表。
遥调：用于有载变压器的调压升/降。
遥设：用于远方修改分散继电保护装置的定值、控制字；以及调整各种仪表的工作状态。
三、智能化开关设备的市场分析
智能化开关设备应用非常广泛，目前主要应用于：
1、电厂、变电站的发配电系统。
2、汽车制造、钢铁、石油化工和矿山的工业领域。
3、邮电、银行、码头机场等基础设施。
4、高层建筑、超级市场、智能大厦等商业建筑和住宅。
5、供电局—在我国电力系统自动化主要集中在35kV 以上系统，而中低压系统还基本没有涉及，也就是配电系统的自动化还没完全形成。目前我国电力部门已明确提出供电的可靠性指标为一般地区为99.6%平均年停电时间为3小时，重要地区为99.99%平均年停电时间为0.6小时。而要达到这个指标要求，中、低压系统自动化是必不可少的，而实现自动化系统是它的一个基础，我国的中、低压改造已经开始规划，这个市场潜力很大。
6、重点工程—目前我国的大型水利、铁路、天然气等工程已经建立起完善的管理、控制、数据采集SCADA 系统，而该系统的很多电参数是从配电系统来的，配电系统智能化为该系统的形成奠定了良好的基础，各大省市每年都有数十项重点工程，对系统需求很大。
7、邮电系统—我国的电信行业近年来发展较快，传统的非智能配电柜组成的供电系统，已无法满足电力系统动力发展的需求，特别是在动力监控投入之后动力维护正在向无人值守或少人值守的方向发展，这就要求供配电和其它设备都必须实现智能化，全国仍有很大范围的电信局需要把传统的供配电系统改为智能供配电系统，因此对系统有较大的需求，市场前景很好。
8、银行系统—随着金融业的迅速发展，计算机系统、通讯设备的不断更新，加强计算机系统、通讯设备的维护和管理，确保银行业务的顺利进行，是计算机中心的重要任务。由智能开关柜组成的供配电系统可使计算机中心完成对整个电力系统的操作、测量、监视、保护和控制，确保配电系统万无一失。因此系统在银行系统有着广泛的应用。
9、智能建筑—目前智能建筑在全国大中城市已成为一种发展趋势，全国每年以数百幢的数量增长，而作为智能系统的一个重要子系统系统是必不可少的。因此这个用户群将是我们的主要市场。