低壓智能配電柜設(shè)計研究

馮欽玉

（南京大全電氣有限公司， 江蘇 南京 211100）

引言

在智能電氣控制系統(tǒng)中，低壓智能配電柜是其中的核心環(huán)節(jié)，對前者的穩(wěn)定運營提供基礎(chǔ)支撐。低壓智能配電柜的設(shè)計及應(yīng)用因此逐漸成為推動行業(yè)變革，提升生產(chǎn)效率以及核心競爭力關(guān)鍵技術(shù)途徑。在應(yīng)用設(shè)計低壓智能配電柜中，如何保障其處于可靠性狀態(tài)運行則是當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)中需要考慮的問題。

1 低壓智能配電柜重要性

1.1 低壓智能配電柜有助于提升系統(tǒng)運行效果

從電氣控制系統(tǒng)角度可知，提升整體運行效率，要求配電柜實現(xiàn)自動化控制，并且要求控制精度符合設(shè)計初衷。當(dāng)然，對于自動化控制而言，主要是依托智能化技術(shù)以實現(xiàn)基于人思維的管理方式的控制過程，以實現(xiàn)智慧化管控，這在一定程度上也帶來了精度保證。從系統(tǒng)運行效果上分析可知低壓智能配電柜的設(shè)計及應(yīng)用控制顯然是一個非常重要的舉措，其能降低人為操作中帶來的偏差，從而以提升系統(tǒng)整體可靠性，實現(xiàn)自動化控制精度和質(zhì)量的整體提升，推動工業(yè)生產(chǎn)、安全高效進行[1-2]。

1.2 低壓智能配電柜有助于提升系統(tǒng)運行質(zhì)量

當(dāng)前在電氣控制系統(tǒng)中，運行過程中的低壓智能配電柜一般通過低壓智能配電柜的設(shè)計及自動化控制技術(shù)等實現(xiàn)整體系統(tǒng)運行質(zhì)量，比如運行穩(wěn)定性等。在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)運行質(zhì)量體現(xiàn)在確保能夠?qū)崿F(xiàn)基本的電氣控制和功率分配功能外，需要符合正常的工作要求。確保這一要求的滿足則需低壓配電柜需能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的自動化控制業(yè)務(wù)功能[3]。

2 低壓智能配電柜的主要特點

低壓智能配電柜主要由一個低壓配電的控制電源搭配能與后臺進行通信的智能檢測系統(tǒng)組成，并通過數(shù)字通信的方式與計算機系統(tǒng)進行實時連接，從而實現(xiàn)配電開關(guān)的智能化與自動化管理，保障用電質(zhì)量及用電效率。推廣智能化配電系統(tǒng)，能為持續(xù)性的現(xiàn)代化生產(chǎn)流程提供保障，有助于生產(chǎn)企業(yè)運行過程中生產(chǎn)計劃，改良負荷分配，從而有效減少生產(chǎn)過程所需要消耗的電力成本及維護成本。與傳統(tǒng)的低壓配電方式相比，低壓智能配電柜具有數(shù)字化、多功能化以及網(wǎng)絡(luò)化等特點。

2.1 數(shù)字化

低壓智能配電柜所具備的數(shù)字化屬性，是其與傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。由于低壓智能配電柜中運用了現(xiàn)代化的智能處理器及精度較高的數(shù)模轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)，對配電過程中產(chǎn)生的各類常量都進行了數(shù)字化的處理，減少人工的參與度，由此實現(xiàn)了低壓智能配電柜的基本特點的展現(xiàn)。同時，數(shù)據(jù)的錄入無須人工操作，大大提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力?？偠灾?，智能低壓配電柜在有效地加快測量與保障進度、提升產(chǎn)品密集性的同時，也有效地提升了配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，此外還實現(xiàn)了運維成本的有效控制。

2.2 多功能化

低壓智能配電柜拋棄了傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)所具有的功能較為單一的特征，現(xiàn)代低壓智能配電柜中包含了檢測、控制、調(diào)整及保護等多種功能，低壓智能配電柜將這些功能結(jié)合在一起，以替代傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)所需要的一系列信號燈、電表及繼電器等輔助零件，有效節(jié)省了低壓柜中的額外接線，使整體系統(tǒng)更緊湊，在安裝與調(diào)整的過程中也能有效節(jié)省時間。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化

低壓智能配電柜涵蓋了數(shù)字通信的接口，并通過互聯(lián)網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進而可在后臺進行實時監(jiān)控的計算機中完成遠程的數(shù)據(jù)采集、處理、通信及遠程控制等各類配電功能，以此實現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化處理與遠程操控目的。該技術(shù)的集成有助于提升低壓配電柜的信息化功能拓展性能，尤其是在模塊化設(shè)計中，作用顯著。

3 低壓智能配電柜設(shè)計

3.1 柜體結(jié)構(gòu)的智能化設(shè)計

根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用情況可知，低壓智能配電柜的典型結(jié)構(gòu)可分為抽屜式和固定式等。具體而言，在低壓智能配電柜的整個柜體結(jié)構(gòu)設(shè)置中，智能化設(shè)計環(huán)節(jié)主要位于一次元件設(shè)計，比如斷路器、CT、接觸器以及一次電纜等環(huán)節(jié)，而CT 和接觸器為低壓智能配電柜的核心模塊。斷路器主要通過集成測控技術(shù)來實現(xiàn)智能檢測控制效能。對于CT 而言，中高壓系統(tǒng)中通常采用電子互感裝置，而這一設(shè)計會引發(fā)故障率提升。對此，在設(shè)計過程中，要求在發(fā)生故障時，可快速控制故障蔓延，盡可能地降低災(zāi)難發(fā)生的可能性以及災(zāi)難帶來的負面影響。對此，在一次元件和二次元件的設(shè)計環(huán)節(jié)，一次元件的業(yè)務(wù)旨在電力輸送，而二次元件負責(zé)測控、保護以及四遙，從而以實現(xiàn)故障控制和智能化處理目的。對此本文側(cè)重于柜體智能化設(shè)計。具體而言，即采用一條專用電纜進行隔離通信，降低通信干擾，其次構(gòu)成獨立空間，并橫貫柜體。對于抽屜單元，提供兩個一次側(cè)觸頭，并將該觸頭置于柜體上，由此優(yōu)化運維管理。

3.2 通信技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計

對于一個典型的柜體而言，自頂而下有著獨立的通信通道，配備一個大約10 公分高度的固定式柜體，用于放置光線交換機以及通信信息處理應(yīng)答設(shè)備，而在其下端配備帶有綜保的8 個抽屜單元，并通過光線和通信設(shè)備連接進行數(shù)據(jù)交互。此外整個配電單元對應(yīng)的各處通信處理設(shè)備均通過局域網(wǎng)進行連接，并實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)交互，然后在站內(nèi)集成單元進行匯總，并向上轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控，智能化管理。

3.3 報警設(shè)計

報警設(shè)計為應(yīng)對緊急情況而配套的業(yè)務(wù)功能，主要對異常運行狀態(tài)進行警告，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而為故障的及時排查提供指導(dǎo)。在該設(shè)計單元之中，一般通過掛接在通信單元來完成初步操作，其下方連接各類傳感器，并對傳感器數(shù)據(jù)進行綜合整理，并通過簡單分析，符合警告條件，則發(fā)起警告。這一警告信息通過網(wǎng)傳送到各級管理單元，并通過運維人員及時處理，從而為整個電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。

4 低壓配電柜的信息化監(jiān)控設(shè)計

低壓配電柜監(jiān)控信息化系統(tǒng)的平臺包括電源監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控器兩部分。電源監(jiān)控系統(tǒng)是指借助監(jiān)控器對低壓配電柜內(nèi)電源監(jiān)控器及其他相關(guān)設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析處理的軟硬件系統(tǒng)，其主要作用是實時掌握低壓配電柜運行狀況，實現(xiàn)對低壓配電柜的信息化控制。監(jiān)控器是能憑借無線網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控的設(shè)備，通過監(jiān)控機房內(nèi)的溫度、濕度、電流、電壓等數(shù)據(jù)信息，監(jiān)督設(shè)備的運行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，及時發(fā)出預(yù)警。工作人員能夠利用無線網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)督和控制低壓配電柜內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，能對被控設(shè)備進行打開、關(guān)閉或重啟等操作，具有遠程控制自動化、實時監(jiān)控故障、可靠性和擴展性強等特點。

5 低壓智能配電柜可靠性測試

5.1 現(xiàn)場測試法分析

該測試法即為在低壓智能配電柜安裝環(huán)境下進行相關(guān)項目的運營環(huán)境下的可靠性測試析，其主要依托測量的相關(guān)數(shù)據(jù)來做比照分析，從而獲取運營設(shè)備相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和可靠性參數(shù)等。該法作為當(dāng)前可靠性測試的重要方法，不需要附帶設(shè)備進行輔助測試，只需對運行設(shè)備的相關(guān)測試來獲取實際運行數(shù)據(jù)來獲取其當(dāng)前運行性能，該測試成本極低，并且工序簡單，對整個設(shè)備系統(tǒng)的影響較小，對應(yīng)的數(shù)據(jù)較為真實客觀，因此被廣泛應(yīng)用于可靠性檢測之中。

5.2 保證測試法分析

保證測試法則是對未出廠的低壓智能配電柜的設(shè)計及應(yīng)用前開展監(jiān)測工作，尤其是對其可能存在的故障的檢查，以此為低壓智能配電柜性能的保障提供基礎(chǔ)支撐。一般來說，低壓智能配電柜自動化設(shè)備由于其高度復(fù)雜性，導(dǎo)致對應(yīng)故障出現(xiàn)可能性隨著低壓智能配電柜的大批量生產(chǎn)而增加。這一隨機化故障的出現(xiàn)是影響低壓智能配電柜運行性能的最大阻礙。對此，保證測試法能夠促進低壓智能配電柜自主發(fā)現(xiàn)故障并進行有效修復(fù)以提升整體可靠性。該法的最大優(yōu)勢在于其能夠降低低壓智能配電柜的設(shè)計及應(yīng)用運行性能不足的問題。然而該方法對應(yīng)的缺陷也是非常突出，即其測試的時間比較長，因而主要應(yīng)用于小規(guī)模的低壓智能配電柜的設(shè)計及應(yīng)用的測試中。此外其對外界條件要求較高，需要在規(guī)定的條件下開展相關(guān)工作方可獲得有效的測試結(jié)果，對此在實際應(yīng)用中需要綜合考慮，從而實現(xiàn)測試效果的可靠化。

6 結(jié)語

低壓智能配電柜作為電氣系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成，對整個電力系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行提供技術(shù)支持。對此本文立足于低壓智能配電柜這一關(guān)鍵組成，結(jié)合相關(guān)技術(shù)進行設(shè)計，旨在通過當(dāng)前智能化技術(shù)的應(yīng)用來提升低壓智能配電柜的自動化智能化應(yīng)用效果，從而為改善業(yè)內(nèi)電力系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的運行維護狀況提供技術(shù)支持。