从安全到智能 细数中压开关设备的“前世今生”

随着国家电网提出建设“三型两网”世界一流能源互联网企业，推动企业战略升级目标。未来坚强智能电网和泛在电力物联网，二者将相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流‘三流合一’的能源互联网。据预测，在2019到2021年的战略关键期，电网公司年化投资将从100亿上升到400-600亿，上线终端达到50亿个，这也就意味着在泛在电力物联网的采集和控制两大应用场景中所使用的包括高级计量、分布式配电自动化、用电负荷需求侧响应、分布式能源调控等终端设备将大量增加，因此在安全可靠的基础上，底层设备的智能化，精准采集和传输数据能力，控制侧的边缘计算和专业分析能力，将对达到“电力泛在”状态，实现电能的“自动按需分配”至关重要。这就要求底层的开关设备在保证安全、可靠运行的同时，还要具备智能高效、灵活紧凑的属性，并能经受恶劣环境的考验。

衍变，中压开关的前生今世

从传统开关设备向智能电网时代开关设备的转变过程中，发生过五个关键的行业标准变化——

1、断路器取代开关后，受电力中断影响的客户数量变少，变压器能在维持低载状态时，更早地发现故障；

2、远程监控实现后，馈线自动化，网络自愈，优化负载；

3、传感器技术的引入，智能电网可实现实施管理保护链；

4、智能电表的使用，可实时洞察电力可用性；

5、模块化结构的应用，可灵活整合可再生能源来源和分布式能源来源。

随着中压开关设备的技术进步，智能电网的效益在不断提升。作为中压开关设备的重要组成，断路器、传感器和继电保护器技术都在不断演进——

·断路器技术：从最初体积庞大、需频繁维护的抽出式空气绝缘断路器，到体积小、存在安全隐患的油断路器，发展到安全可靠的六氟化硫和真空断路器；真空断路器极柱从真空泡裸露到组装式极柱，再到环氧浇注固封式极柱；断路器的操动机构从复杂装配机构到模块化机构，再到永磁机构；各项技术都得到了极大的发展。

·开关柜技术：从空气绝缘金属封闭开关设备到气体绝缘金属封闭开关设备，再到环保气体绝缘开关设备，固体绝缘开关设备，不同绝缘方式的开关柜方案竞相登场。二次配电开关设备也经历了类似的演变：从最初使用保险丝的简单开关，到将三种功能适配于一个金属槽的环网柜（RMU）诞生，再发展为使用最佳耐受力的六氟化硫现代环网柜。

·传感器和保护继电器技术：传感器和保护继电器是紧密相连，技术同步演进。传感器如“眼睛”，将电流图像传送给“大脑”保护继电器，后者分析图像以确定信号为正常或故障。如发现故障，保护继电器会向断路器机制发送跳闸信息。从机电式设计的老式保护继电器到如今新型数字继电器只需要低功率电流互感器（LPCT）提供信号。

未来，一切始于物联

施耐德电气认为，虽然中压开关柜的物理特性基本保持不变，但为了适应智能电网，其技术及运行方式正在发生改变——

1、未来智能电网将更多使用断路器：在配电网络环路关键结点配置断路器是减少受停电事故影响的客户数量以及缩短恢复供电用时的高效方式；

2、远程控制变得至关重要：远程控制和监测功能对实现双向通信、馈线自动化和自愈网络以及优化配电网络周边负载有重要作用；

3、低功耗传感器和数字电表有效提升控制和监控能力：紧凑型低功率电流互感器（LPCT）和低功率电压互感器（LPVT）可取代传统的大型CT和VT。如今的LPCT提供创新的电流传感器，允许在更大程度上控制和监测保护链及其周边。此外，实时查看可用电源对智能电网应用至关重要，还将需要安装更多与传感器相关的功率计；

4、模块化是关键：中压开关柜将在整个智能电网网络中变得更加分散，模块化配电柜也将满足灵活性需求。

从目前的智能电网建设进度看，主网已基本实现了智能设备的全覆盖，但配售端仍有待提升。在2021年要初步建成泛在电力物联网这一目标驱动下，电类感知层设备投资有望提速，未来对于智能物联设备的接入需求将会增大，位于底层的负责信息采集和信号处理的感知层目前面临的最大挑战是实现终端标准化统一，以及通信、计算等资源共享，在源端实现数据融通和边缘智能。

基于模块化和紧凑设计理念，结合先进的传感、固体绝缘等技术，施耐德电气对自身的开关设备产品进行了全面的智能化升级，并推出了包括Smart PIX系列智能中压盘柜、Premset全新一代中压开关设备、Smart RMU智能环网柜、Smart HVX智能中压断路器在内的一系列面向未来的开关产品与成套设备。未来，施耐德电气也将继续保持在这些方面的研发投入，并通过完善行业生态圈的建设，携手更多国内的上下游厂商与合作伙伴，进一步开发兼具创新性和高性价比的开关设备与解决方案，共同为能源数字化愿景的实现赋能。