中壓配電方面作為智能電網中重要的一環，擁有的變電站及配電設備數量巨大，而中壓設備經過近二十年的發展，技術成熟。智能設備是基于現代控制技術，傳感技術，通訊技術發展的產物，是一次和二次設備融合的產物，是一個革命性的變化。建設智能電網，使“一次設備”與“二次設備”之間沒有明顯的界限，集成化、一體化的智能設備是發展的必然趨勢。

　　通過安裝傳感器及智能組件實現對操作機構及關鍵元件、特性的監測可以實現對斷路器狀態的實時監測，而增加監測系統勢必造成斷路器可靠性的降低，一些關鍵特性的監測如真空度、局放等還沒有準確可靠的監測技術，不成熟的技術會造成誤報等問題，如環境噪音對局放影響很大。比較國內主要公司中壓智能電網設備研發方向，從表1國內智能斷路器研發現狀況中可以發現，多數公司更加關注機構的監測及關鍵元件的監測，而真正在系統集成方面則較少研究。

　　表1 智能斷路器研發現狀

　　GE公司工業系統集團的中壓智能斷路器iVB

　　GE工業系統研發團隊從2008年開始中壓智能斷路器的研發，基于一體化設計的理念，GE的iVB真空斷路器希望通過將電子傳感單元及保護系統高度的系統集成，來實現設備的智能化，一次設備和二次信號、保護完美結合成統一體，最大限度的實現功能集成，為客戶創造最大價值，有“大腦” 自脫扣的斷路器iVB 。

　　iVB智能斷路器是一臺充分系統集成的產品， 一臺斷路器取代傳統開關柜分立元件-電流互感器、綜合保護繼電器、二次接線等，斷路器總成本低于傳統分立元件的價格總和。一臺斷路器就是一臺出線柜。

　　iVB智能斷路器采用新型緊湊型彈簧操作機構，可靠性高，優質真空滅弧室及觸頭元件，免維護，無需監測。可實現四組常規分合閘、欠壓、過流線圈配置，及網絡閉鎖線圈實現斷路器之間的互鎖，快速脫扣裝置需要時可實現斷路器的快速分閘。

　　電流信號采自基于羅氏線圈原理傳感器，空氣骨架，避免磁飽和，無二次開路危險，測量范圍廣，線性度好。一種規格實現全范圍測量。由于傳感器是低壓元件，安裝在高壓觸臂上，電氣絕緣是重要問題，iVB具有優異的電場分析、絕緣設計，保證滿足斷路器耐壓水平。

　　斷路器機構箱內集成EntelliGuard?TU 電子保護單元。負責監控一次回路中電流及電壓信號，并提供對一次回路電流、電壓、頻率、功率等的測量和保護、診斷以及通訊功能。實現斷路器的智能化。主要特點如下：

　　a. LCD顯示和下拉式菜單、觸摸式按鍵，便于顯示參數和參數設置

　　b. 故障記錄和波形捕捉、數據記錄

　　c. Modbus通訊協議，選配HMI通訊管理器，可以與上級實現IEC61850通訊，滿足智能電網通訊規約要求

　　d. 完整的保護曲線，可實現線路、電纜、變壓器、電容器等保護。

　　iVB智能斷路器還是一個整體設計的斷路器，避免在普通斷路器上安裝傳感單元、保護單元使結構復雜， 還可以大大簡化工程技術準備和訂單處理流程，實現快速交貨；工程設計工作簡化，開關柜主要回路已被斷路器集成，只需增加少量的輔助及信號回路；開關柜接線顯著減少，消除了誤接線的風險和后果，變電站安裝工作也會很快；工廠化系統集成，斷路器完整的檢驗保證高品質的質量，安全和操作可靠性得到驗證。

　　通過使用集成斷路器、接地開關功能的動力箱設計，配有完善的機械聯鎖，可用于550mm寬緊湊型開關柜，減少占地面積，由于集成了主要功能，柜高及深度也可減小。對合作盤廠只需制作后柜及儀表室，連接銅排，輕松組柜，更易實現模塊化設計，快速更換，完美設計及工裝保證開關與柜的精準配合。

　　iVB除完成普通斷路器的型式試驗外，還通過了電磁兼容實驗，包括沖擊電壓試驗，電快速瞬變脈沖群試驗，振蕩波抗擾性試驗試驗；以及傳感器采集電流信號，由電子脫扣驅動斷路器脫扣試驗及由電子脫扣器驅動的斷路器1000次機械壽命試驗。

　　GE公司的中壓智能開關柜臺iPV-Dual

　　為進一步發揮智能斷路器iVB的特點；GE已完成中壓金屬封閉式智能雙層開關柜iPV-Dual的研發?；趇VB特點，iPV-Dual是滿足電網要求的下一代開關柜，接線少，免維護。iPV-Dual型智能開關柜主要特點如下：

　　每臺開關柜內的電壓互感器、零序互感器等測量值可以通過航空插頭連接到斷路器上的保護單元，斷路器、接地開關位置也連接到保護單元上。而智能人機交互界面可以采用雙絞線或光纖通過Modbus采集10臺斷路器保護單元的數據，實現本地數據、狀態查詢，HMI通過以太網IEC61850協議可以實現與主站系統對接。iPV-Dual的系統功能見下圖。

　　智能人機交互界面HMI作為開關柜的樞紐，需要作為綜合自動化系統總控型子站和前置機使用，構成自動化系統的中間層，向上可與主站等各個系統進行計算機IEC61850/MODBUS通訊，向下可與變電站內的終端設備MTU進行通信MODBUS，完成終端設備數據的MTU采集和轉發。同時HMI作為現場數據采集裝置，實時顯示一次系統圖開關狀態，通過觸摸屏人機交互界面，輕松實現對變電站內的終端設備電壓、電流、功率、開關狀態等數據的實時查看，并可查看電流、事故曲線等，消除事故隱患。

　　iPV-Dual小型化 à緊湊設計， 只有 550mm 寬， 雙層回路

　　低成本 à一臺開關柜有兩個出線回路， 節省成本35%

　　高性能 à12kV 主母線達2500A/31.5kA，出線1250A; 試驗符合國家標準，前置面板操作簡單，人體工學設計，維護成本低。配低壓側柜，便于二次控制設備信號的集成。提供完備的聯鎖系統，防止誤操作，提高安全性

　　安全 à戶內金屬封閉開關設備，便于制造及維護。內部隔室采用全金屬隔斷設計，留有足夠空間的電纜室，便于電纜的維護和安裝

　　結束語

　　中壓開關設備作為電網中的重要設備，數量多，直接關系的居民用電。中壓斷路器及開關柜技術成熟，可靠性相對較高，通過進一步設計、工藝質量等的提高，真正實現免維護是可以實現的。而智能電網作為電力發展的趨勢，需要正確的方向，通過系統設備的一、二次整合，真正實現控制、保護、監測、通訊等集成。iVB真空斷路器及iPV開關柜是GE公司在開關行業的創新設計，實現了開關技術的革命性的變化，用戶利益的最大化。

　　** 本文曾發表于《電氣時代》 2013年10期雜志上。

　　時過境遷，GE工業系統集團現在已不存在。該產品也不復存在。僅此紀念！