智能低壓開(kāi)關(guān)柜饋線監(jiān)控、測(cè)量裝置的研發(fā)及應(yīng)用

沈順德 余伙慶

摘? 要：文章介紹一種低壓開(kāi)關(guān)柜的饋線模塊，該模塊可監(jiān)測(cè)16個(gè)回路，可實(shí)現(xiàn)遙信、遙控、遙測(cè)等三遙功能，應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站或其他工礦企業(yè)等專業(yè)用戶的低壓開(kāi)關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)低壓開(kāi)關(guān)柜的智能監(jiān)控功能。

關(guān)鍵詞：低壓開(kāi)關(guān)柜;饋線模塊;三遙功能;智能監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TM591? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）07-0162-02

Abstract： This paper introduces a feeder module of low voltage switchgear， which can monitor 16 circuits and realize remote communication， remote control and telemetry， which can be used in low voltage switchgear of power plant， substation or other industrial and mining enterprises. The intelligent monitoring function of low voltage switchgear is realized.

Keywords： low voltage switchgear; feeder module; three remote function; intelligent monitoring

引言

大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到了生物、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、石油以及電力等各個(gè)領(lǐng)域中，并且深入挖掘出了很多有價(jià)值的優(yōu)秀信息數(shù)據(jù)。對(duì)于電力設(shè)備行業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用電子式互感器、智能化開(kāi)關(guān)等，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)智能化開(kāi)關(guān)柜，為電力大數(shù)據(jù)提供基層的設(shè)備支持尤為重要。

對(duì)于智能變電站，站用變低壓開(kāi)關(guān)柜作為變電站內(nèi)部的重要組成部分，是保障智能變電站安全、可靠運(yùn)行的重要保障;對(duì)其進(jìn)行智能化升級(jí)或改造，是建設(shè)智能變電站的重要措施，是為變電站提供各類穩(wěn)定、可靠的電源的基礎(chǔ)。

1 智能低壓開(kāi)關(guān)柜饋線方案的現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，在電廠、核電或其他工礦企業(yè)的專業(yè)用戶中，監(jiān)控系統(tǒng)或變電站管理均為重視高壓，對(duì)低壓（380V系統(tǒng)）并不重視，現(xiàn)有的技術(shù)方案是：

（1）僅對(duì)進(jìn)線或重要的低壓饋線回路采用了智能設(shè)備來(lái)監(jiān)控，對(duì)次重要的饋線回路，特別是采用了塑殼斷路器的饋線回路，由于數(shù)量龐大，目前基本上很少監(jiān)控，或由于需要的監(jiān)控設(shè)備太多、費(fèi)用增加明顯而放棄監(jiān)控。

（2）按上述的方案，如需監(jiān)控，則需要硬接點(diǎn)連接到后臺(tái)監(jiān)控裝置，或后臺(tái)監(jiān)控裝置硬接點(diǎn)輸出控制分閘;對(duì)于模擬量，往往需增加電流互感器和電流變送器等元器件。這樣往往造成低壓開(kāi)關(guān)柜安裝容量降低，且需要大量的控制電纜連接低壓開(kāi)關(guān)柜與后臺(tái)設(shè)備之間。

2 智能低壓開(kāi)關(guān)柜饋線一次方案

本文的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成監(jiān)測(cè)16路饋線開(kāi)關(guān)狀態(tài)、16路饋線報(bào)警脫扣狀態(tài)、16路饋線電流測(cè)量、1路母線電壓測(cè)量、16路饋線控制開(kāi)出等功能，帶通訊功能，實(shí)現(xiàn)三遙，可方便接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的低壓開(kāi)關(guān)柜饋線監(jiān)控、測(cè)量裝置，解決現(xiàn)有低壓開(kāi)關(guān)柜饋線存在的技術(shù)問(wèn)題。

如圖1所示，本文主要控制低壓開(kāi)關(guān)柜饋線，一般情況下以16回路為單元，也可以設(shè)計(jì)為8個(gè)回路一單元。每個(gè)饋線斷路器（QF1～16）需要帶OF斷路器輔助接點(diǎn)和SD斷路器脫扣輔助接點(diǎn);每個(gè)饋線回路在B相（也可其他相序，LH1～16）安裝一個(gè)霍爾電流傳感器;如需對(duì)斷路器進(jìn)行操作，則需要在斷路器增加MX分閘脫扣器。

3 智能低壓開(kāi)關(guān)柜饋線監(jiān)控、測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)

為對(duì)智能低壓開(kāi)關(guān)柜饋線一次回路進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量，設(shè)計(jì)一種集成監(jiān)測(cè)16路饋線開(kāi)關(guān)狀態(tài)、16路饋線報(bào)警脫扣狀態(tài)、16路饋線電流測(cè)量、1路母線電壓測(cè)量、16路饋線控制開(kāi)出等功能的測(cè)控裝置，采用以下的技術(shù)方案：

（1）圖2為本文的CPU示意圖，采用M430F2491嵌入式微控制器作為核心處理器，所有的數(shù)據(jù)通過(guò)其處理。

（2）圖3為本文的電壓采集示意圖，采用電阻與電容的串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)交流電壓采樣，每相電壓一組，三相電壓分別采樣，送至CPU處理。其中R1為多個(gè)串聯(lián)的貼片電阻，R2、R3、C1可使用單個(gè)器件。

（3）圖4為本文的開(kāi)關(guān)量采集示意圖，有四個(gè)模塊，共采集32路開(kāi)關(guān)量輸入。采用4個(gè)74HC244芯片作為開(kāi)關(guān)量輸入采集元件，經(jīng)過(guò)光電隔離器隔離后輸入，每個(gè)芯片可采集8個(gè)回路，共可采集30路開(kāi)關(guān)量;其中前16路用作監(jiān)測(cè)斷路器的OF輔助接點(diǎn)，后16路用作監(jiān)測(cè)斷路器的SD脫扣告警輔助接點(diǎn)。

（4）本文的電流采用2個(gè)74HC4051芯片作為模擬量采樣，共可輸出16路饋線單相電流。其中饋線采用霍爾傳感器采樣，霍爾傳感器的輸出信號(hào)為0～4（5）V，可以經(jīng)濾波后直接進(jìn)入CPU讀取，因此選用74HC4051八選一模擬開(kāi)關(guān)選取讀入即可。其中A0～A2、E由CPU控制，按順序選取讀入模擬量電流值。

4 應(yīng)用說(shuō)明

該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格適中，集成監(jiān)測(cè)8/16路饋線開(kāi)關(guān)狀態(tài)、8/16路饋線報(bào)警脫扣狀態(tài)、8/16路饋線電流測(cè)量、1路母線電壓測(cè)量、8/16路饋線控制開(kāi)出等功能，帶通訊功能，實(shí)現(xiàn)三遙，可方便接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于智能變電站、智能配電房的低壓開(kāi)關(guān)柜饋線回路中。產(chǎn)品可提供電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)量狀態(tài)等大數(shù)據(jù)系統(tǒng)所需的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如需提供溫度、濕度、煙霧等，則可通過(guò)設(shè)置和增加相關(guān)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，是較為方便的一種智能化低壓開(kāi)關(guān)柜的饋線監(jiān)控、測(cè)量裝置。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)低壓開(kāi)關(guān)柜的智能化的方案有很多，本文提供的為較為簡(jiǎn)單，功能較為完善，可有效提供低壓開(kāi)關(guān)柜的智能化水平，為國(guó)內(nèi)電力大數(shù)據(jù)建設(shè)提供原始的一小步。

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