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摘要：随着我国城市经济的快速发展，对城乡居民和工业发展的电力需求日益增加。基于电力建设的规模扩张与科学技术水平提高的前提下，应重视配电自动化建设。智能开关的使用是配电自动化建设和推广的重要组成部分，可以有效地减少配电网络运行故障率，提高配电网运行效率。
关键词：智能开关；配网自动化系统；应用
1 智能开关的特点
智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元。我国的智能开关是根据国内电力系统的特点进行设计制造的，一般都是采用弹簧操作机构，分为手动和电动两种操作方式。根据5A设计的电流互感器二次电流可满足机电保护、计量、遥测等不同要求。缺点则是多采用空气绝缘，受环境影响严重，并且没有专用的裱花箱，只依靠A、C两相的电流脱扣器实现继电保护，无法使继电保护的上下级有效配合，使开关出现不稳定。进口智能开关与国内的有较大区别，比如是根据1A设计的电流互感器二次电流，而且开关都是没有刀闸的，有专用的保护箱，能使继电保护的上下级有效配合，但缺点是一旦发生问题，无法及时进行修复。智能开关具有统一的特点：相互控制，照明显示，多种操作，本位控制（直接打开本文开关所连接的灯），本位锁定，全关功能，继电保护，状态指示，自动夜光，红外遥控，记忆存储，快捷设定，安装方便，安全性好。
2 智能开关主要设计
2.1 需求分析
场景1：晚上睡觉前，发现其他房间灯还亮着，但躺在床上懒得动。场景2：匆忙出门后隐隐感觉到家里的热水器或是其他的用电器没关。场景3：半夜起床，摸黑去打开其他房间的灯。
2.2 设计思路
上述场景在日常生活中时时存在，但目前家电市场的产品大都价格昂贵，不适合大面积的推广使用，尤其对普通家庭来说，更是一笔不小开销，所以一般家庭会选用普通机械开关节约资本，但在追求高品质生活的今天，机械开关的使用明显是和品质生活相违背的。是否可以开发一种低价而又稳定的智能开关，把家里的用电器连起来，在无线网络或者蜂窝移动数据下，通过Pad或者智能手机来控制这个智能开关，从而控制所用用电设备的开通与关断。
2.3 器件选择
在实验阶段考虑器件的成本与稳定性，选择51单片机作为主控，它有4路GPl0接口，有专门的串口通信接口，可以通过串口与wiFi接收器相连，这样就是有了两种可行性，一是通过wm接收器直接与手机相连，二是与家里的无线路由器相连，并把数据上传到服务器，手机通过APP软件连接到服务器。这两种方式用户就可以通过点击手机的按键来实现对家里用电器的控制，家里用电器在收到控制指令后，将数据返回，手机APP上的指示灯亮，用户就可以知道电器是否供电了。在这一方面由于考虑数据的安全性，在数据格式上设立了编号与密码，即各个用户在同一个服务器下面，用户只能控制自己家的用电器。
2.4 软硬件设计
硬件部分：用一稳压器以保证输出电压稳定，51单片机作控制器，用n个继电器和LED灯组成各个用电设备的物联网开关，同时用到n个常规开关以便直接控制某一或某几个用电器。
软件部分：程序均以c语言编写，终端控制以手机为主，可以在手机上做控制继电器的APP，共设n个按键分别对应控制n个继电器。全过程在无线局域网范围内实现。在模拟实验中，成本是非常低价的，由此我们便可以看出，若想实现智能化，使生活更加舒适便捷是非常廉价和容易的。因此，基于物联网技术的智能开关具有一定的可行性、安全性和普及的可靠性。
2.5 服务器端
作为物联网的远程控制，需要做一个类似的服务端，这个服务端可以借助任何聊天软件，在聊天软件中预留一个端口，专门负责传递和接收远程控制信号。当然也可以做一个专门的收发指令信号的软件。即用戶先把指令传递给软件平台，再由软件平台传递给家中用电器，这是不难实现的。
3 智能开关在配网自动化系统的应用实例分析
某山区配电线路多分布于山中，配电线路较长，周边环境复杂，在台风、雷击和冰灾等多重影响下，配网故障频繁。为此，当地供电局在配网上开始使用智能开关设备。同时，因配电开关分布范围广，运行环境差异较大，为此采用无线公用网通信技术加以管理。
3.1 智能开关使用情况
供电局针对配网自动化中的智能开关应用进行了试点。依据往年线路故障的发生情况，在2014年3月引入例如SOG智能开关，将其安装在故障跳闸次数位列前三的位置上。SOG智能开关具采用SF6绝缘，体型较小，质量轻，安装便捷，且在发生故障时可以自动隔离。SOG智能开关通过和控制器的配合实现了对配网的接地保护、短路保护、过流保护和重合闸等多种功能。该设备的具体应用如下。第一，可自动切除接地故障。当支线出现接地故障，SOG智能开关会自行调控，变电站及馈线上的其他分支用户正常合闸，不影响供电。
如图2所示，为SOG智能开关功能原理。当图中支线2出现接地故障后，S2会对零序电流、零序电压、相位角进行检测，对故障的发生位置进行判断，经判断故障为永久接地故障类型后，S2会自动分闸，控制故障，与其他线路相隔离。第二，自动切除相间短路故障。当支线发生了相间短路故障，支线上的SOG智能开关会自动分闸，变电站和馈线上的其他分支仍然正常运行。
3.2 应用效果
实践表明智能型开关的应用对于配电自动化运行与管理具有积极影响。经供电局统计，表现在智能型开关的应用加快了故障的处理与分析效率，在发生故障时及时控制故障范围。在2015年12月，因地区经雨雪冰冻严重，引发了严重的开关跳闸问题，经统计分析共发生7次，其中5次为智能型开关跳闸。若线路上未安装智能开关，则这5次跳闸应发生在变电所。为此，故障的搜索范围扩展，排除难度提升。2017年7月，智能开关动作30次，夏季多雨，发生多次雷击，但是均未对电网运行造成较大影响。
4 结语
综上所述，电力企业作为市场经济的中坚力量，其发展和运行与人们的生产生活均密切相关。经实践，智能开关的应用效果显著，在减少系统检修人员工作量的同时，可自动隔离开关，一定程度上提升了配网运行的可靠性，减少了故障出现对电力企业和社会生产造成的经济损失，所以需大力推广与应用。
参考文献：
[1]路军，程乐峰，余涛.农村配电网低压智能开关节能型控制调压器研究[J].新型工业化，2016，6（10）：29-37.
[2]陈俊红，李娜，刘军.农村配电网开关智能优化的研究[J].河北农业大学学报，2013，36（5）：104-107.
（作者单位：国电南瑞南京控制系统有限公司）
关键词：智能开关；配网自动化系统；应用
1 智能开关的特点
智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元。我国的智能开关是根据国内电力系统的特点进行设计制造的，一般都是采用弹簧操作机构，分为手动和电动两种操作方式。根据5A设计的电流互感器二次电流可满足机电保护、计量、遥测等不同要求。缺点则是多采用空气绝缘，受环境影响严重，并且没有专用的裱花箱，只依靠A、C两相的电流脱扣器实现继电保护，无法使继电保护的上下级有效配合，使开关出现不稳定。进口智能开关与国内的有较大区别，比如是根据1A设计的电流互感器二次电流，而且开关都是没有刀闸的，有专用的保护箱，能使继电保护的上下级有效配合，但缺点是一旦发生问题，无法及时进行修复。智能开关具有统一的特点：相互控制，照明显示，多种操作，本位控制（直接打开本文开关所连接的灯），本位锁定，全关功能，继电保护，状态指示，自动夜光，红外遥控，记忆存储，快捷设定，安装方便，安全性好。
2 智能开关主要设计
2.1 需求分析
场景1：晚上睡觉前，发现其他房间灯还亮着，但躺在床上懒得动。场景2：匆忙出门后隐隐感觉到家里的热水器或是其他的用电器没关。场景3：半夜起床，摸黑去打开其他房间的灯。
2.2 设计思路
上述场景在日常生活中时时存在，但目前家电市场的产品大都价格昂贵，不适合大面积的推广使用，尤其对普通家庭来说，更是一笔不小开销，所以一般家庭会选用普通机械开关节约资本，但在追求高品质生活的今天，机械开关的使用明显是和品质生活相违背的。是否可以开发一种低价而又稳定的智能开关，把家里的用电器连起来，在无线网络或者蜂窝移动数据下，通过Pad或者智能手机来控制这个智能开关，从而控制所用用电设备的开通与关断。
2.3 器件选择
在实验阶段考虑器件的成本与稳定性，选择51单片机作为主控，它有4路GPl0接口，有专门的串口通信接口，可以通过串口与wiFi接收器相连，这样就是有了两种可行性，一是通过wm接收器直接与手机相连，二是与家里的无线路由器相连，并把数据上传到服务器，手机通过APP软件连接到服务器。这两种方式用户就可以通过点击手机的按键来实现对家里用电器的控制，家里用电器在收到控制指令后，将数据返回，手机APP上的指示灯亮，用户就可以知道电器是否供电了。在这一方面由于考虑数据的安全性，在数据格式上设立了编号与密码，即各个用户在同一个服务器下面，用户只能控制自己家的用电器。
2.4 软硬件设计
硬件部分：用一稳压器以保证输出电压稳定，51单片机作控制器，用n个继电器和LED灯组成各个用电设备的物联网开关，同时用到n个常规开关以便直接控制某一或某几个用电器。
软件部分：程序均以c语言编写，终端控制以手机为主，可以在手机上做控制继电器的APP，共设n个按键分别对应控制n个继电器。全过程在无线局域网范围内实现。在模拟实验中，成本是非常低价的，由此我们便可以看出，若想实现智能化，使生活更加舒适便捷是非常廉价和容易的。因此，基于物联网技术的智能开关具有一定的可行性、安全性和普及的可靠性。
2.5 服务器端
作为物联网的远程控制，需要做一个类似的服务端，这个服务端可以借助任何聊天软件，在聊天软件中预留一个端口，专门负责传递和接收远程控制信号。当然也可以做一个专门的收发指令信号的软件。即用戶先把指令传递给软件平台，再由软件平台传递给家中用电器，这是不难实现的。
3 智能开关在配网自动化系统的应用实例分析
某山区配电线路多分布于山中，配电线路较长，周边环境复杂，在台风、雷击和冰灾等多重影响下，配网故障频繁。为此，当地供电局在配网上开始使用智能开关设备。同时，因配电开关分布范围广，运行环境差异较大，为此采用无线公用网通信技术加以管理。
3.1 智能开关使用情况
供电局针对配网自动化中的智能开关应用进行了试点。依据往年线路故障的发生情况，在2014年3月引入例如SOG智能开关，将其安装在故障跳闸次数位列前三的位置上。SOG智能开关具采用SF6绝缘，体型较小，质量轻，安装便捷，且在发生故障时可以自动隔离。SOG智能开关通过和控制器的配合实现了对配网的接地保护、短路保护、过流保护和重合闸等多种功能。该设备的具体应用如下。第一，可自动切除接地故障。当支线出现接地故障，SOG智能开关会自行调控，变电站及馈线上的其他分支用户正常合闸，不影响供电。
如图2所示，为SOG智能开关功能原理。当图中支线2出现接地故障后，S2会对零序电流、零序电压、相位角进行检测，对故障的发生位置进行判断，经判断故障为永久接地故障类型后，S2会自动分闸，控制故障，与其他线路相隔离。第二，自动切除相间短路故障。当支线发生了相间短路故障，支线上的SOG智能开关会自动分闸，变电站和馈线上的其他分支仍然正常运行。
3.2 应用效果
实践表明智能型开关的应用对于配电自动化运行与管理具有积极影响。经供电局统计，表现在智能型开关的应用加快了故障的处理与分析效率，在发生故障时及时控制故障范围。在2015年12月，因地区经雨雪冰冻严重，引发了严重的开关跳闸问题，经统计分析共发生7次，其中5次为智能型开关跳闸。若线路上未安装智能开关，则这5次跳闸应发生在变电所。为此，故障的搜索范围扩展，排除难度提升。2017年7月，智能开关动作30次，夏季多雨，发生多次雷击，但是均未对电网运行造成较大影响。
4 结语
综上所述，电力企业作为市场经济的中坚力量，其发展和运行与人们的生产生活均密切相关。经实践，智能开关的应用效果显著，在减少系统检修人员工作量的同时，可自动隔离开关，一定程度上提升了配网运行的可靠性，减少了故障出现对电力企业和社会生产造成的经济损失，所以需大力推广与应用。
参考文献：
[1]路军，程乐峰，余涛.农村配电网低压智能开关节能型控制调压器研究[J].新型工业化，2016，6（10）：29-37.
[2]陈俊红，李娜，刘军.农村配电网开关智能优化的研究[J].河北农业大学学报，2013，36（5）：104-107.
（作者单位：国电南瑞南京控制系统有限公司）