1 绪论
1.1 课题的提出
伴随着发电厂自动化、变电站综合自动化和配电自动化的迅速发展，配电网络自动化程度越来越高，相应地对各种输变电和配电设备提出了更高的要求，在配电网络中起着控制和保护等重要作用的高压开关柜首当其冲，智能化成为高压开关柜的必然发展趋势。
高压开关柜是配电网络中不可缺少的重要环节，它担负着频繁送电、断电和电能重新分配的繁重任务，对电网和负荷的安全和经济运行起着举足轻重的作用。如果仍然依靠原来的人工抄表、记录为主，依然依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全供电的需要。
传统的高压开关柜存在如下缺点：
①安全性、可靠性不能满足现代配电网络高可靠性的要求。传统的高压开关柜大多数采用常规的设备，尤其是二次设备中的继电保护等采用电磁型或晶体管式，结构复杂，可靠性不高，本身没有故障自诊断的能力，只有等到保护装置发生拒动或误动后才能发现问题。
②维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。
③不适应实时控制的要求。高压开关柜本身缺乏自动控制和调控手段，因此没法进行实时控制，不利于配电网络的安全、稳定运行。
1.2 智能高压开关柜的现状分析
1)国外研究现状
为了克服传统高压开关柜的安全性差、可靠性差，维护量大，不适应实时控制的缺点，国外着手对智能高压开关柜研究开发较早，而且已经生产出较好的产品，如日本生产的配电开关柜具有下述诊断功能：
①脱扣机构断线监测：对由于脱扣器线圈断线或者辅助开关接触不良酿成的断路器柜分闸故障进行监测；
②动作时间监测：检测流过控制线圈的电流，从控制开关接点开始切换作为起点，到辅助开关切换，控制电流开始衰减作为终点，计算两者相隔的时间，然后再将这时间与正常值进行比较、判别；
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1 绪论
2 智能高压开关柜监控保护单元的设计方案
3 智能监控保护单元硬件电路的设计
4 智能高压开关柜在线监测功能的实现
5 智能监控保护单元软件设计
6 智能监控保护单元的电磁兼容性设计

1)王汝文等. 电器智能化原理及应用,电子工业出版社,2003.4
2)尤龙.智能化电器和智能化开关柜现状与发展,西北电力技术,2003.4
3)黄绍平等.智能化电器的设计,电力系统自动化,2002.12,第26卷23期
4)金立军等.高压开关设备智能化发展综述,电网技术,2002.1,26卷1期
5)梁智勇等.10kV新型智能开关柜监控系统的应用,运行与维护,2005.10
6)黄绍平等.智能型高压开关柜硬件系统设计,湖南工程学院学报,2002.6,第12卷第2期
7)孙涵芳.Intel16位单片机,北京航空航天大学出版社
8)闫钿等.高压开关柜微机测控系统,电力自动化设备,2001.10,第21卷第10期
9)黄绍平等.智能化电器测量与保护算法的研究,湖南工程学院学报,2003.3,第13卷第1期
10)孙全才等.智能控制开关的人机接口设计,安徽理工大学学报(自然科学版),2004.6,第24卷第2期
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电厂、变电站和配电网自动化的迅速发展对配电网中的各种输变电和配电设备提出了更高的要求，要实现配电网电器智能化，就要首先实现在配电网中起着控制和保护等重要作用的高压开关柜的智能化。
本次设计的主要任务是对10kV高压开关柜进行智能化研究，对其智能监控保护单元的硬件电路进行研究和设计。高压开关柜是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着频繁送电、断电和电能重新分配的繁重任务，对电网和负荷的安全和经济运行起着举足轻重的作用。由于传统高压开关柜的安全性差、可靠性差，维护量大，不适应实时控制的缺点，所以本次设计就是在原有的高压开关柜的基础上，配置智能监控保护单元，一方面实现高压开关柜传统功能的智能化，另一方面实现对高压开关柜本体保护的智能化。在智能监控保护单元的分布式布置的基础上，实现变电所微机监控系统的集中控制。
设计对智能监控保护单元的硬件电路的方案进行选择，采用多CPU做为中央控制模块的核心部分。在充分分析测量保护算法的基础上对测量、控制、保护部分进行了设计。根据需要利用RS-485设计通信模块，以及为智能监控保护单元配置了有液晶显示终端和非编码键盘组成的人机交互模块和其它必备的模块。
设计中利用现代传感技术，重点进行了智能高压开关柜的在线监测功能的研究。监控保护单元的软件设计在实时多任务调度系统的基础上，实现模块化设计，完成了重要功能的软件设计。考虑到变电站的强电磁干扰环境，在智能监控保护单元的硬件和软件设计中充分进行了电磁兼容性设计。