高低壓配電柜系統(tǒng)自動控制策略研究

中國石油錦西石化分公司 史艷影

高低壓配電柜是重要的配電設(shè)備，發(fā)揮著電能控制、計量、分配等諸多功能。為提高高低壓配電柜的運(yùn)行效率與質(zhì)量，應(yīng)采取有效的手段，實(shí)現(xiàn)自動控制，促進(jìn)高低壓配電柜的智能化發(fā)展。文章主要對高低壓配電柜進(jìn)行了分析，并探討了高低壓配電柜自動控制的必要性及其具體策略，以供借鑒、參考。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高低壓配電柜作為電力供應(yīng)系統(tǒng)中的重要組成部分之一，也要盡早實(shí)現(xiàn)自動控制，以提升運(yùn)行效率，從而將高低壓配電柜的職能更好地發(fā)揮出來，保障電力供應(yīng)質(zhì)量。

1 高低壓配電柜

目前在我國，變電所、供電局等場所，均使用了高壓開關(guān)柜，經(jīng)過變壓器設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的降壓處理之后，再引出至低壓配電柜，然后再引出到各用電的配電盤、開關(guān)箱、控制箱，將各種保護(hù)器件組裝起來，包括電線、儀表、按鈕、斷路器、開關(guān)、指示燈、熔斷器等，使其成為一個整體，從而確保配電裝置能夠切實(shí)滿足設(shè)計功能要求。從電能產(chǎn)生及消耗，整個過程可以分為若干個階段，包括發(fā)電、變電、輸電、配電及用電等。高低壓配電柜是變電環(huán)節(jié)的必要設(shè)備。高低壓配電柜又可以分為高壓配電柜、低壓配電柜。

1.1 高壓配電柜

上世紀(jì)60年代左右，我國尚未具備自主研發(fā)高壓配電柜的條件，當(dāng)時的高壓配電柜主要是對當(dāng)時蘇聯(lián)的成熟產(chǎn)品進(jìn)行仿制，這一階段也被稱為初步發(fā)展階段；至上世紀(jì)80年代左右，在高壓配電柜領(lǐng)域，我國已經(jīng)經(jīng)過了20多年的探索與實(shí)踐，自主研發(fā)水平得到了明顯的提高，成功研發(fā)了多種高壓配電柜，但主要是手車式；改革開放至今，伴隨著科技的迅速發(fā)展，在高壓配電柜領(lǐng)域，我國已經(jīng)取得了多項核心技術(shù)，出現(xiàn)了多種高技術(shù)含量的產(chǎn)品，占據(jù)了相當(dāng)大的市場份額。在電力系統(tǒng)中，高壓配電柜發(fā)揮著重要的作用，不僅控制著發(fā)電過程，也控制著電能轉(zhuǎn)換、配電、電能輸出以及電能衰減等多個過程，可實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的控制、通斷、保護(hù)等多種功能。就目前的電氣產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，電壓等級在3.6～550kV的產(chǎn)品中，核心構(gòu)件包括高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)分段器、高壓自動重合、接地開關(guān)、高壓操作防爆設(shè)施等多個部件。

1.2 低壓配電柜

就目前來說，我國常用的低壓配電柜主要包括兩種。一種是國產(chǎn)低壓配電柜，為我國自主研發(fā)的產(chǎn)品，通過了國家3C認(rèn)證。目前國產(chǎn)低壓配電柜的種類頗多，比較典型的包括GCD型交流式、GCK低壓抽出式等。另一種是進(jìn)口低壓配電柜，為外國研發(fā)的產(chǎn)品，比較常見的包括法國施耐德的Prisma、德國西門子的Sivcon等。

2 高低壓配電柜自動控制的必要性

對于高低壓配電柜來說，目前如何實(shí)現(xiàn)其自動控制是一個熱點(diǎn)問題。究其原因在于，實(shí)現(xiàn)自動控制可得到諸多優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）有利于提高運(yùn)行效率。通過實(shí)現(xiàn)自動控制，能夠促進(jìn)高低壓配電柜運(yùn)行效率的大幅度提升。與此同時，與高低壓配電柜密切相關(guān)的各種設(shè)備及電力系統(tǒng)，效率也會有所提升，從而可以實(shí)現(xiàn)整體效能的提升。

（2）有利于減少人為失誤。通過實(shí)現(xiàn)自動控制，能夠減少以往人工操作可能帶來的各種失誤，從而有利于減少由于失誤而導(dǎo)致的各種故障問題，減少系統(tǒng)失誤率，提高系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

（3）有利于保障運(yùn)行穩(wěn)定。通過實(shí)現(xiàn)自動控制，可以確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。高低壓配電柜并非是單一維度的運(yùn)行，其涉及到多個系統(tǒng)。與高低壓配電柜系統(tǒng)存在密切聯(lián)系的各個系統(tǒng)，一旦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，便可能影響整個體系的正常運(yùn)行?；谶@樣的原因，有必要進(jìn)行優(yōu)化，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，而實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的自動控制便是一個有效的措施。

3 高低壓配電柜自動控制的具體策略

3.1 應(yīng)用PLC技術(shù)

可編程邏輯控制器（PLC）是自動化過程中的一項重要技術(shù)。與普通工業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)相對比來說，電力系統(tǒng)有著很大的不同，其為電磁感應(yīng)系統(tǒng)，且復(fù)雜程度較高、涉及單位相對較廣。電力設(shè)備運(yùn)行中，受到配電現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的影響，可能會出現(xiàn)電磁互繞的現(xiàn)象，從而影響其正常運(yùn)行。與此同時，環(huán)境濕度與溫度異常、電磁干擾、電纜敷設(shè)不合理、接地系統(tǒng)不規(guī)范等因素，可能會使PLC程序運(yùn)算錯誤，造成設(shè)備操作也發(fā)生錯誤。面對這樣的問題，可以在電力系統(tǒng)中對PLC技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，從而保障系統(tǒng)的長期可靠安全運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)抗干擾能力的加強(qiáng)，也可以采用吸收方法、隔離方法、濾波方法等各種各樣的方法。除此之外，為降低PLC受到干擾的幾率，可以采取相應(yīng)的措施，對周邊環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化、改善。

3.2 提高CPU軟硬件的性能

CPU軟硬件對高低壓配電柜的效能發(fā)揮產(chǎn)生著直接的影響，可以將其作為核心看待。為了實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的自動控制，應(yīng)科學(xué)設(shè)計CPU軟硬件，并在設(shè)計過程中注意以下幾個方面的問題：

（1）設(shè)計中，應(yīng)對兼容性、高效能性兩項特點(diǎn)進(jìn)行兼顧，避免出現(xiàn)不必要的問題，從而將CPU軟硬件的作用在最大程度上發(fā)揮出來。就目前來說，作為一個CMOS8位微控制器，AT89S52的性能相對較好，且能耗相對較低，其具有8k系統(tǒng)可編程Flash存儲器的功能，并能與80C51產(chǎn)品的引腳、指令等實(shí)現(xiàn)完美兼容。

（2）高度重視所有程序設(shè)計，不僅要保證CPU型號切實(shí)符合使用需求，還要確保相關(guān)程序完備，從而在最大限度上提升程序運(yùn)行的準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的自動控制，并確保其高效運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，需要高度重視這一點(diǎn)：若是CPU程序與整體運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)存在沖突或矛盾，則會給高低壓配電柜的運(yùn)行程序造成破壞，進(jìn)而出現(xiàn)錯誤運(yùn)行指令的現(xiàn)象，也會給設(shè)備造成不可逆的損壞，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）良好的CPU運(yùn)行程序與CPU型號，可以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是在此基礎(chǔ)上，也要采取有效策略，確保CPU運(yùn)行中能夠正確無誤。這就需要做好CPU的軟硬件設(shè)計、選型等工作，從而為高低壓配電柜自動控制的實(shí)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 合理設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的自動控制，應(yīng)對計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，保障其符合高低壓配電柜自動化控制的要求?？蓮囊韵聨讉€方面入手：

（1）對計算機(jī)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行革新。對高低壓配電柜進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)其自動控制，不僅要對CPU進(jìn)行合理設(shè)計，還要營造良好的計算機(jī)控制系統(tǒng)，確保高低壓配電柜在實(shí)現(xiàn)自動控制之后，可以符合實(shí)際運(yùn)行的各種要求。首先，應(yīng)確保編程語言的合理性、可行性。如果使用的編程語言為VB編程語言，則操作人員僅需利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，便可以完成電源的斷電、通電等工作，為操作人員帶來了非常大的便利，同時也有利于提高電源操控的效率與及時性。在遇到緊急事故的時候，能夠及時斷電，從而減少事故的出現(xiàn)，控制事故所造成的后果。與此同時，可以在界面內(nèi)來做出控制程序指令，在得到CPU指令后，計算機(jī)自動對其進(jìn)行解碼重組處理，然后將指令發(fā)布出去，應(yīng)注意確保指令可以被下級裝配識別，從而在最大限度上提高CPU的效能。其次，確定編程語言后，應(yīng)對計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，保障高低壓配電柜實(shí)現(xiàn)自動控制之后可以得到可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。這就需要對計算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面調(diào)查分析，準(zhǔn)確掌握核心控制點(diǎn)，確保系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動化控制。最后，采取有效的措施，實(shí)現(xiàn)程序編制可行性的提高，高度匹配系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為其提供良好的運(yùn)行服務(wù)，將計算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)效性、可行性等充分凸顯出來，并與實(shí)際運(yùn)行情況有機(jī)結(jié)合起來，不斷調(diào)整、改進(jìn)編程語言。

（2）提高計算機(jī)控制的編程效率。編程過程是發(fā)生著變化的，編寫程序不僅要確?？茖W(xué)性，還要具備實(shí)效性、可行性，這就提高了對計算機(jī)控制程序編制的要求。明確最佳編程語言，提高程序編制效果，實(shí)現(xiàn)自動控制預(yù)期，在實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜自動控制的基礎(chǔ)上體現(xiàn)智能化效果。

3.4 加強(qiáng)維護(hù)

為實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜自動控制，除上述措施之外，還要做好設(shè)備的維護(hù)。導(dǎo)電通路的實(shí)現(xiàn)，是建立在線路完好的基礎(chǔ)之上。若是線路斷裂或者是存在破損，則會使電流斷路，并可能引起供電中止。面對這樣的情況，應(yīng)加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的日常維護(hù)，對電子儀表、線路進(jìn)行定期檢查。在日常維護(hù)的過程中，可以通過嗅覺、傾聽、觀察等途徑來對設(shè)備的問題進(jìn)行檢查，對直流電源蓄電情況進(jìn)行檢查的時候，可采用紅外線探測裝置。發(fā)現(xiàn)蓄電量不足、潛在故障的時候，應(yīng)報檢、報修。

結(jié)語：綜上，高低壓配電柜是一種配電設(shè)備，其主要用于對電能進(jìn)行計量、分配、控制，同時還發(fā)揮著連接線纜的重要作用。實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的自動控制，有利于提高運(yùn)行效率、有利于減少人為失誤、有利于保障運(yùn)行穩(wěn)定。因此，應(yīng)采取應(yīng)用PLC技術(shù)、提高CPU軟硬件的性能、合理設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)、加強(qiáng)維護(hù)等措施，來促進(jìn)高低壓配電柜自動控制的實(shí)現(xiàn)。