【技术白皮书】SR-IED 为核心开关柜一键顺控系统技术白皮书

在民航机场等关键基础设施的供电保障中，电力系统的“高可用性”（High Availability）是维持机场运行的生命线。传统的倒闸操作模式深度依赖人工“唱票-复诵-现场操作-位置检查”，在复杂的运行压力下，不仅效率受限，更难以规避潜在的“人因事故”（Human Error）。

随着智慧机场建设迈入深水区，电力系统正经历从传统人工向智能化“一键顺控”的战略转型。所谓“一键顺控”，是根据《一键顺控逻辑与开关柜状态切换规范》，将操作票固化为计算机程序，实现“任务模块化、状态自动判别、防误全校核、步骤顺序执行”。

首席架构师分析（Strategic Value）：从人工到一键顺控的转变，核心价值在于推动机场运维向“无人值守/少人值守”模式的实质性跨越：

·效率革命：根据源背景评估，一键执行可将操作时间缩短约 70%。典型停送电操作耗时由“小时级”压缩至“分钟级”，单次启动耗时累计优化可达 10 小时以上。

·安全本质化：通过数字化逻辑强制闭锁，从源头上杜绝了带负荷合接地刀等恶性误操作，将安全保障由“人为约束”转变为“算法硬约束”。

这种转型不仅是操作方式的改变，更是配电系统底层架构的数字化重构，而高性能的智能边缘网关（SR-IED）正是支撑这一重构的物理底座。

本方案构建了一个层级分明、软硬高度集成的全栈数字化架构，以SR-IED 智能边缘网关为控制中枢，驱动底层传感器与执行机构的深度融合。

SR-IED 是开关柜的数据汇聚与逻辑处理中心，其接口能力与协议兼容性决定了系统的扩展深度。

·物理接口：配置 8 个 RS485 接口、8 个以太网口，支持接入 3 个温湿度传感器。 humidity 监测的引入是实现“智能除湿”与环境预警的关键。

·通讯协议：默认支持多规约转换，并可选配IEC 61850通讯协议，确保与民航、国网标准自动化平台的无缝对接。

·核心职能：负责将底层的物理信号翻译为“虚拟状态机”，并基于此执行复杂的顺控算法。

1.感知层：温湿度、AI 摄像头、位移及霍尔传感器等物理传感单元。

2.控制单元层（SR-IED）：负责边缘计算、逻辑判别及电机驱动指令下达。

3.本地交互层（HMI）：实现就地监控与操作逻辑呈现。

4.站控/云端层：通过以太网或 4G 联网，实现网架级的集中协同。

一键顺控的可靠性建立在严密的底层逻辑算法之上。系统通过对物理信号的“去抖”处理与状态固化，确保每步操作路径的绝对可靠。

系统根据断路器、底盘车（手车）、接地刀的位置组合，精准定义以下四种状态：

·运行态：断路器在合位、手车在工作位置、接地刀在分位。

·热备态：断路器在分位、手车在工作位置、接地刀在分位。

·冷备态：断路器在分位、手车在试验位置、接地刀在分位。

·检修态：断路器在分位、手车在试验位置、接地刀在合位。

为规避由于机械振动、电磁干扰（EMI）或信号瞬变导致的虚假位判定，系统引入了Tcd（状态充电时间）算法：

·逻辑原理：当传感器检测到位置变化并满足特定状态判据后，系统不立即确认，而是启动计时。只有当该信号持续稳定达到5 秒（Tcd=5s）后，状态机才正式更新。

·意义：这一算法充当了物理信号与数字逻辑之间的“缓冲器”，是防止误操作逻辑触发的核心屏障。

系统接收目标指令（如“转检修”）后，会自动执行“无缝切换”逻辑：检测当前状态（如“运行态”），自动补全中间步骤（分闸 -> 摇出手车 -> 合接地刀）。每步操作前均强制经过“五防”闭锁校核，不满足条件则立即终止。

SR-MOTO 模块在一键顺控中扮演了“精密执行者”的角色，其控制深度不仅限于动作，更在于对机械机构的闭环保护。

·智能集成控制：系统通过 SR-IED 集成电机控制逻辑，实现对底盘车和接地刀电机的软启动与软停止，有效缓冲机械冲击。

·堵转识别与自动反转逻辑：这是系统防止机构损坏的关键自愈机制。在手车摇进/摇出过程中，若监测到电机电流异常，系统判定为机械堵转，将立即执行“停止并反转退回初始位置”。若退回过程再次堵转，则强制停止并触发告警。

·T1-T7 时间参数管理：架构设计中预留了 T1 至 T7 系列时间定值，通过对操作过程各阶段的精准限时（超时保护），确保电机不会在异常负载下长时间带电，保障电气安全性。

为了消除传统电气接点可能存在的“信号虚假位置”（如触头卡涩但辅助开关机动作），本系统引入了基于 AI 的“双辅助判据”体系。

·第一判据：来自限位开关、行程开关的物理电信号。

·第二判据：SR-2010S摄像头的实时图像识别结果。

·强制策略：只有当电气信号与 AI 识别结果（触头实际物理位置）达成一致时，系统才确认为操作成功。

系统不只是将视频作为记录日志，而是将其嵌入顺控循环中。如果 AI 识别结果显示触头位置未达到预定目标，顺控程序将自动暂停（Pause）并报错，防止后续误合操作引发事故。

SR-IED 同步采集三相电压、电流等电气参数，构建了“物理位置信号 + 电气运行参数 + AI 视觉图像”的三位一体模型，实现了设备状态的数字化全息展示。

除了执行自动化，本方案的核心战略价值在于通过SR-MECH单元实现从“故障维修”向“状态维修”的转变。

SR-MECH 单元通过3 个霍尔传感器和 1 个位移传感器，在每次动作中精准捕捉：

·关键波形：分合闸线圈电流波形、储能电机电流曲线。这些波形是断路器健康的“数字指纹”。

·精密参数：实时计算合分闸速度、超程、开距、三相不同期性等核心指标。

依托SR-ISEDS 软件，系统通过对比历史健康曲线，可发现微小的分合闸时间偏移或电流特征变化，从而预判断路器的机械疲劳程度与剩余寿命。这种“事前预判”能力能显著降低机场因断路器机械故障导致的非计划停电，精确定位故障点。

本方案以 SR-IED 为核心，凭借其IP54 高防护等级、软硬高度集成以及严密的数字化逻辑，解决了传统开关柜运维“看不见、测不到、控不准”的痛点。

核心优势总结：

·硬件冗余与深度感知：双摄像头 AI 识别与 3+1 传感器机械特性监测，构建了极致的安全冗余。

·算法保障：Tcd 状态充电管理与电机堵转反转保护，确保了自动化执行的稳定性。

未来趋势：一键顺控技术将从“站端本地顺控”向“全网协同顺控”演进。通过与集控中心、调度自动化系统的联动，未来将实现网架级的资源优化与态势感知，为民航机场构建一个“全感知、全遥控、全校核”的智慧能源基石。只有底层逻辑的绝对透明与可靠，才能支撑起上层智慧建筑的稳定运行。