高压开关柜是回路接通和断开、切断和隔离故障的重要控制设备。通过优化高压开关柜的结构,可以减少高温、大电流带来的事故;通过设计高压开关柜诊断系统,可以实时监测开关柜工作状态,预防事故发生。本次设计选取KYN28A-12型户内铠装式交流金属封闭开关柜为研究对象,优化高压开关柜结构并设计诊断系统。首先阐述高压开关柜结构及其工作原理,根据故障统计和经验来确定监测内容:使用HN3806-AB-600N增量式编码器来监测触头行程,分析分合闸时间、速度、位移等参数;使用DRLTW03-NTC-CTSPEC无线温度传感器来监测触头温度,进行高温报警,预防事故;使用DHT11数字温湿度传感器来监测柜体内温湿度,掌握柜体的基本参数;通过实时监测高压开关柜的开断次数,对开关柜的使用寿命做初步预测。其次,使用Solid Works建立高压开关柜三维模型并简化,通过Flow Simulation对简化模型进行热仿真分析,依据仿真结果提出了增加三组风机的优化方案,其仿真温升为62.84℃,满足国标温升要求。再次,从硬件系统设计到软件系统设计搭建高压开关柜诊断系统平台。硬件设计主要包括传感器的选取,主控模块、串口触摸屏模块、通信模块、故障报警电路、电源模块的设计。软件设计主要包括编码器、无线温度传感器、DHT11数字温湿度传感器程序开发以及通过包络法来诊断行程参数的程序设计。最后,对高压开关柜诊断系统平台进行调试分析,从断路器分合闸行程、断路器触头温度、柜体内温湿度、高压开关柜开断次数四个方面对诊断系统的功能进行测试分析,温湿度、开断次数均在正常范围。并设计了100次包络法诊断行程信号实验,一次数据超时,三次位移量超出包络线,均为故障实验,准确率为96%,达到诊断效果。