一、概述
當前配電網的綜合自動化正在迅速發展，變(配)電所都在努力實現無人值班。開關柜是電力系統中不可缺少的重要環節，它擔負著頻繁送電、斷電和電能重新分配的繁重任務，對電網和負荷的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。因此，不僅要求運行中的開關柜要有高度的可靠性，而且還要監視開關柜的運行狀態。開關柜智能化的目標首先應實現自檢和自控功能。
開關柜的智能化要求的功能和內容十分廣泛，目前尚無一個規范的模式，為了實現自檢和自控的目標，目前主要從以下三方面著手考慮:實現開關柜內絕緣特性的監視診斷;實現開關柜內導電回路性能檢測;實現開關柜內操作系統機械性能檢測。
傳統的開關柜存在如下缺點:不適應實時監測的要求，不利于電力系統的安全、穩定運行。本身沒有故障自診斷的能力，只有等到保護裝置發生拒動或誤動后才能發現問題。維護工作量大，設備可靠性差，不利于提高運行管理水平和自動化水平。
為了解決傳統開關柜的不足，需要對開關柜進行智能化改造，利用傳感網技術、無線通信技術、三維可視化建模技術的最新研究成果，結合開關柜故障檢測專家知識庫，實現對開關柜運行狀態的實時監測、故障診斷預警;并通過集中檢測管理模式來降低維護工作量。
大全集團有限公司作為成套電器行業的龍頭企業，近些年發展迅猛，年產值已達百億規模。面對激烈的競爭環境，若想保持住此良好的發展勢頭，必須要轉變市場競爭手段，提高產品附加值，由單純低端制造向高端制造服務轉變。基于以上原因，大全集團抓住機會，與國內高等院校合作開發出了符合國網建設的新一代KYN28-12智能中壓柜。
二、系統方案介紹
系統總體架構：
開關柜監測管理系統的架構分為四個層次：感知層、傳輸層、數據層、應用層，如圖1所示：
圖1：系統總體架構
其中，感知層的作用是：實現開關柜運行狀態信息的感知與收集;傳輸層的作用是：實現監測信息實時、可靠傳輸;數據層的作用是：采集數據融合、知識庫管理;應用層的作用是：提供開關柜監測應用服務。
系統拓撲圖：
開關柜狀態集中監測：開關柜內各個傳感器采集到的信息，經過信息匯集后，傳送到數據采集服務器中進行統一管理，集中監測開關柜運行狀態、故障診斷報警。為了方便網絡部署，開關柜與數據采集服務器間采用無線通信方式。另外通過互聯網還可實現遠程在線監測。集中監控系統拓撲圖如圖2所示：
圖2：集中監控系統拓撲圖
開關柜內傳感器采用有線傳輸方式：傳感器通過RS232/RS485等方式連入信息匯集器，信息匯集器(基于單片機)將對各路異構采集信息進行數據融合，并發送給數據采集服務器(個別采集點可以考慮采用無線傳感器，通過無線傳輸方式將采集信息發送給信息匯集器)。柜內傳感網拓撲圖如圖3所示：
圖3：開關柜傳感網拓撲圖
系統主要功能：
開關柜運行狀態監測(三維可視化)。通過在開關柜關鍵位置安裝各類傳感器，可以實時采集到開關柜的運行狀態，并對各項采集參數實時記錄存檔，通過設置數據安全指數閥值，做到及時有效的發現故障。
建立開關柜三維模型，以三維模式直觀的展示各傳感器安裝位置，便于追蹤查找報警信息點。
各個開關柜集中管理，及時有效的發現故障，并通過多種方式(聲光報警器、電子郵件、手機短信等)通知相關負責人。
基于知識庫的故障診斷。對開關柜的重要參數進行連續的在線監測，不僅可以提供設備現有的狀態，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，通過基于知識庫的專家系統對現在和歷史數據進行綜合分析，識別存在的故障，為設備的狀態維修提供依據，從而增大設備的維修保養周期，提高設備的利用率，減少維修保養的費用。
開關柜定檢管理。通過關鍵件全生命周期管理庫，可以了解到開關柜中關鍵件的有效期、檢修周期，保證對開關柜中關鍵件進行及時的檢修、維護，從而保證開關柜的可靠運行。
同時為了保證開關柜的正常運轉，企業提供開關柜定檢計劃管理，用戶只需要進行簡單的參數配置，系統就根據定檢計劃自動提醒用戶按時進行檢修、維護，從而防患于未然。
基于遠程在線監測的MRO服務。開關柜故障種類繁多，僅通過基于知識庫的故障診斷難以解決所有的現場問題，還需要有經驗的維修人員來對故障進行深入診斷。通常用戶的維修人員水平不高，設備故障的排除最終還是需要企業維修人員來支持;另外用戶業務繁多，難以安排專人對開關柜運行狀態進行實時監測，有可能導致報警信息被忽略。
通過遠程在線監測，可以在企業遠端構建集中式監測平臺，安排專人進行開關柜運行監測，避免報警信息被漏掉的情況。另外企業能夠遠程了解到開關柜的實時運行細節，就可以在遠程進行設備異常會診，遠程指導用戶的維修人員來解決大多數的異常情況(甚至疑難故障)，大幅提升維護支持響應時間，降低用戶設備停機時間，提高設備利用率。同時減少企業維修人員出差次數，節約維修成本，提高維修利潤。
基于Webservice的系統集成接口。系統對外主要采用Webservice技術實現集成接口的封裝、發布以及其他系統調用訪問，其他管理系統只需根據需要調用本系統提供的Webservice即可實現集成。
大全集團開發的新一代智能KYN28-12中壓開關柜可以實現開關柜內絕緣特性的監視診斷;實現開關柜內導電回路性能檢測;實現開關柜內操作系統機械性能檢測，這些功能的實現必將提高大全產品在市場上的競爭力。我們還將根據客戶的要求進一步完善產品。