前言随着新型电力系统的发展, 无人值班变电站得到普及应用, 对电网系统中开关设备智能化水平的要求也越来越高, 这些智能开关设备的健康运行是保障配电网可靠运行的重要技术保障, 对其经济技术性、安全性、可靠性、智能化、环保性等方面的需求, 均在不断提高。中压成套开关设备(简称中压开关柜) 广泛应用于中压配电网, 其智能化水平有待进一步提高, 而目前尚缺乏全面阐述智能中压开关设备及其关键技术的专著, 为了满足广大从事配电网成套开关设备研究、设计及应用的工程技术人员的需求, 特编写此书。按照开关柜核心元件的安装方式分类, 中压开关柜可分为固定式开关柜(其核心元件被固定安装在主回路中) 和可移式开式柜(其核心元件安装在可移开的部件上), 而可移式开式柜结构更为复杂。本书将以典型的可移式开式柜(KYN 开关柜) 为应用对象, 介绍智能中压开关设备所涉及的关键技术。全书共分6 章, 第d1 章概括介绍了KYN 开关柜的本体结构, 重点涉及KYN 开关柜所涉及的通用技术, 其中包括KYN 开关柜的关键技术参数、开关柜的基本组成以及开关柜的典型结构类型等。第2 章重点阐述KYN 开关柜的操作控制, 重点涉及开关柜的五防 联锁操作、开关柜的操作流程以及一键顺控操作等。第3 章着重叙述了KYN 开关柜智能终端及变电站自动化通信技术, 重点论述了通信架构及其方式, 以及目前已广泛应用的IEC60870 - 5 -101、IEC60870 -5 -104 规约及其应用, 特别是越来越广泛应用的61850 通信标准及其应用。第4 章概括介绍了KYN 开关柜的状态在线监测技术, 其中着重介绍了高压开关柜的局部放电在线监测技术、高压开关柜的温度在线监测技术以及断路器机械特性在线监测技术等。第5 章介绍了基于Web 的开关设备数据可视化技术, 其中重点涉及Web 开发技术、数据可视化技术及其在开关柜领域的应用等。第6 章阐述了KYN 开关柜运行及故障状态的智能诊断技术, 其中重点阐述了目前应用较广的智能诊断算法原理, 在此基础上介绍了对KYN 开关柜局部放电类型的智能诊断技术。本书可供电气设备制造企业从事产品的设计研发、生产、销售、售后服务等相关人员以及电力行业从事科研、规划、设计、采购、安装调度、运行维护及相关管理工作的人员使用, 也可作为大专院校相关专业师生的参考书籍。本书由吴汉榕、吴厚烽担任主编, 李健伟、肖洋、倪惠浩、唐晓军、谢志杨、方俊钦、梁炳钧、林明伟、叶伟标、李晓洋、许逵、吕鸿、李欣、莫洲、黄晓胜、刘喆、将再新、张载霖、许雄飞、杜鑑钊、刘文佳、陈晓佳、陈翔、苏贲、何晓冬、陈永祥、庞小峰、姚聪伟参与本书编写。限于编写人员的水平和经验, 书中若有疏漏不当之处, 恳请广大读者批评指正。
目录
序一
序二
前言
1. 1 概述 001
1. 1. 1 KYN 开关设备型号 001
1. 1. 2 使用环境条件 001
1. 1. 3 主要技术参数 001
1. 1. 4 智能化 KYN 开关设备 002
1. 2 KYN 开关设备基本结构 003
1. 2. 1 柜体 003
1. 2. 2 仪表室 004
1. 2. 3 主母线室 004
1. 2. 4 电缆室 005
1. 2. 5 小母线室 005
1. 2. 6 手车室 005
1. 2. 7 手车结构 006
1. 2. 8 转运车 007
1. 3 电动底盘 009
1. 3. 1 电动底盘系统 009
1. 3. 2 电动操作过程 010
1. 3. 3 电动底盘操作控制逻辑 010
1. 3. 4 电动底盘防误闭锁功能 010
1. 4 电动快速接地开关 012
1. 4. 1 电动快速接地开关典型结构 012
1. 4. 2 防误闭锁功能 013
1. 5 KYN27 - 12 开关柜典型结构类型 015
1. 5. 1 架空进线断路器柜 015
1. 5. 2 分段断路器柜 015
1. 5. 3 分段隔离柜 015
1. 5. 4 电缆馈线柜 015
1. 5. 5 电压互感器（TV）柜 015
2. 1 开关柜的五防联锁操作 018
2. 1. 1 五防联锁操作要求 018
2. 1. 2 常规防误闭锁方式 018
2. 1. 3 防止误操作措施及装置 019
2. 2 开关柜的操作流程 021
2. 2. 1 手车从柜外进入柜内试验位置及从柜内试验位置移出柜外的操作 021
2. 2. 2 馈线柜的送电及停电操作 023
2. 2. 3 分段断路器柜与分段隔离柜的送电和停电操作 024
2. 2. 4 TV 柜的送电和停电操作 025
2. 2. 5 高压电缆室停电检修操作流程 026
2. 2. 6 操作注意事项 026
2. 3 一键顺控操作 027
2. 3. 1 一键顺控应用条件 027
2. 3. 2 一键顺控操作流程 029
3. 1 变电站自动化系统通信内容 036
3. 1. 1 变电站自动化系统内部的信息传输 036
3. 1. 2 变电站自动化系统与控制中心的通信 037
3. 2 变电站自动化通信系统的技术要求 037
3. 3 变电站自动化通信方式 039
3. 3. 1 光纤通信 039
3. 3. 2 载波通信 041
3. 3. 3 总线通信 042
3. 4 变电站自动化通信协议 045
3. 4. 1 101 规约及其应用 047
3. 4. 2 104 规约及其应用 062
3. 4. 3 IEC 61850 标准及其应用 070
4. 1 开关设备状态在线监测的主要内容及意义 096
4. 2 在线监测系统组成 097
4. 2. 1 信号变送 097
4. 2. 2 信号预处理 097
4. 2. 3 数据采集 097
4. 2. 4 数据传输 098
4. 2. 5 数据处理 098
4. 2. 6 状态诊断 098
4. 3 高压开关柜局部放电在线监测技术 098
4. 3. 1 局部放电机理、类型及检测方法 098
4. 3. 2 UHF 特高频检测法 099
4. 3. 3 暂态地电压检测法 105
4. 3. 4 超声波检测法 107
4. 3. 5 脉冲电流法 109
4. 3. 6 局放脉冲特征参数 109
4. 3. 7 局放放电图谱 111
4. 4 高压开关柜温度在线监测技术 115
4. 4. 1 温度在线检测方法分类及要求 115
4. 4. 2 无线温度监测技术 116
4. 4. 3 红外温度监测技术 122
4. 4. 4 分布式光纤温度监测技术 127
4. 5 断路器机械特性在线监测技术 129
4. 5. 1 断路器的机械特性参数 130
4. 5. 2 断路器机械特性在线监测内容 130
4. 5. 3 采用角度传感器的断路器操动机构机械特性在线监测 132
4. 5. 4 机械特性的测量方法 135
5. 1 Web 开发技术 137
5. 1. 1 Web 服务模式 137
5. 1. 2 浏览器与客户端脚本程序 139
5. 1. 3 Web 开发技术 140
5. 1. 4 远方 Web 访问技术 145
5. 2 数据可视化技术 146
5. 2. 1 数据可视化流程 146
5. 2. 2 数据可视化的工具 148
5. 2. 3 Echarts 应用 149
5. 3 开关柜数据的实时交互 152
5. 3. 1 常用的实时 Web 通信技术 152
5. 3. 2 实时 Web 通信技术比较 154
5. 4 开关柜数据可视化应用 155
5. 4. 1 可视化功能模块 155
5. 4. 2 开关柜数据可视化案例 156
6. 1 开关设备运行及故障状态诊断模式及流程 161
6. 1. 1 开关设备运行及故障诊断模式 161
6. 1. 2 开关设备运行及故障诊断流程 163
6. 2 智能诊断算法 164
6. 2. 1 支持向量机（SVM）算法原理 166
6. 2. 2 深度神经网络（DNN） 174
6. 2. 3 卷积神经网络（CNN） 183
6. 2. 4 长短时记忆神经网络（LSTM） 192
6. 2. 5 聚类分析 197
6. 3 局部放电类型智能诊断 204
6. 3. 1 局部放电信号特征提取 204
6. 3. 2 基于支持向量机识别局部放电类型诊断 206
6. 4 人工智能算法在开关设备中的应用与展望 208
6. 4. 1 （手车）开关状态智能识别 208
6. 4. 2 母线及电缆接头等关键部位的过热故障监测与温度预测 210
6. 4. 3 断路器机械故障智能诊断 210
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