智能化配电柜设计工作探讨
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【摘 要】科学技术水平的提高，推动了社会的不断进步。尤其在以计算机技术、信息采集与传感、网络通信等为主导的科学技术带动影响下，作为配电网中最重要的组成基本单元，配电柜的智能化在推动整个配电网形成自动、智能、数字化模式的过程中起到了至关重要的作用。
1 配电柜智能化的具体表现分析
1.1 配电柜设计呈现结构模块、标准化特点
从目前的低压配电柜结构设计形式不难推测出，模块化、标准化的结构必将成为以后的设计趋势，其特点主要表现在本身的设计标准较高，同时设计步骤又较为方便，以多元化的结构形式突显多样化的需求目的，不仅适用于不同环境以及各类等级，而且极大的提升了配电柜在配电网运行中的稳定和安全。例如：此种流程化程度较高的设计方案，展现出配电柜多种的安装模式、功能模块化、尺寸安装模数化等优势，实用性较强。
1.2 开关柜智能化设计趋势
科学技术的不断进步，使得低压配电柜的设计迎来了全新的改革契机。尤其受到以太网技术及现场总线为代表的技术影响，更为低压配电柜的智能化设计改革奠定了基础。进入互联网信息时代，低压配电柜设计有了全新的进展，从其自身结构中的元件，以及配套相关设备均发生了相应的变化。基于智能化、自动化、模块化的发展目标，设计者结合配电网实际需求，融入像计算机、以太网、微电子等技术，在原来配电柜技术的基础上，突破限制，提高创新性和实用性，其中智能低压配电系统中的智能开关柜的设计便是典型例子。该设施通过借助通讯网络技术设施，以此获得诸如遥调、遥测、遥控等功能。同时缘于智能低压系统的有效利用，一方面推动了现场总线技术的提高，另一方面则做到局域网现场连接和配电保护的自动智能化，很大程度上增强了配电网供电的质量，减少了配电线路故障的发生，同时又降低了功耗，保证了配电系统的稳定有序运转。因此，低压配电柜的智能化设计仍然要依靠计算机、通讯网络以及以太网等相关技术作为保障，进而设计出更具有便捷、安全、互动模式的智能配电系统设施，为早日实现全面的智能配单网发挥拥有的作用。
1.3 可靠性强的设计特征
低压配电柜智能化设计拥有较强的可靠性，通过设计者以实际生产要求为前提，不断优化设计流程和细节，保证其在企业的生产过程中具有严密的可靠控制性。这一点从xx企业所应用的INSUM系统便可看出。在设计好全新智能化的低压配电柜与该系统结合使用之后，对生产现场中提供相关的成套共配信息，并获得其与本机、上位机实施信息交换的功能，进而使生产情况得到实时监控，有效检测，将获取信息进行反馈，以帮助进一步分析判断，做出准确的调整改善操作，十分有益于增强配电网的可靠稳定性。
1.4 新型材料的设计运用
科学技术的进步，让更多的新型材料不断涌现，其中低碳环保材料成为了低压配电柜设计中不可忽略的设计考虑要素。那么对于材料的选用，既要做到经济、质量、安全的平衡，又要分析其性能是否适用、发挥作用。特别是一些金属材料。比如：在MNS低压配电柜的设计中便包含了覆铝锌的金属材料作为配电柜柜架，同时还有铜母排及热缩套管，显然，无论从质量可靠性还是安全稳定性的角度来说，该种材料的选用会满足不同用户的需求。而其中环保理念主要体现在材料中没有氟利昂、卤素等塑胶材料，有效规避了二者燃烧所造成的环境污染及对人体健康的损害，由此可见，新型材料的运用也是低配配电柜设计中需要注意的问题。
2 关于中低压配电柜的智能化设计方案
2.1 低压配电柜智能化设计的整体方案
配电柜的智能化设计借助了计算机技术、以太网技术、微电子技术以及传统的配电柜技术等，以微处理器控制系统作为主导工具，结构部分含有主单元和控制回路子单元等，前者旨在有效控制回路断路器，将由子单元测得的数据信息进行汇总，同时以人机互动的模式，从以太网接口处上传数据到相应的配网系统中，进而实现对信息的智能化传递;后者则通过对配电柜配电回路的参数、电压、电流、母线接头温度高低、断路器开关是否正常进行测量和检查，以保证电量计算准确性。一般情况下，该系统中总单元与子单元会以CAN总线互联形式完成对信息数据的实时传输。当然在配电柜型号的选择上要严格遵守3C规定，并结合实际的需求，以满足性能和质量为前提，综合均衡价格经济性和实用性，以避免不必要的浪费，做到最佳适配。
2.2 针对子单元的软硬件设计
对于配电柜回路的子单元设计问题来说，可以利用Cortex-3内核32位微处理器核心，同时加以配置128kB闪存及20KBSRAM，其优势在于内核频率可以达到72MPa，并且在数字处理能力方面该芯片也可完全满足要求。采用在电路设计中结合相关处理软件的方法，进而在电流、电压、接口电路等设施齐全的基础上，有效控制诸如开关状态量、柜内温度、湿度等参数指标。
由上述硬件的设计可以进一步有效利用针对配电柜回路控制子单元实现模块化控制的软件，首先明确子单元中的各功能单元结构组成模块，包括数据采集、数据处理、以及通信等模块。其中电流、电压、开关状态量、母线接头温度以及柜内环境等指标参数均属于数据采集模块中的组成部分。其次，在该设计系统的主程序中，通过对未处理芯片内存的控制，以A/D采样、通信定时中断等环节为主要控制的流程，在I/O接口初始化以及处于等待状态时的情况作为分析信息，便于工作人员以此判断、寻找中断原因，进而调用子程序加以解决。同时需要注意的是，A/D采集定时中断可以设为最高等级，极大的保证了信号的实时有效性。
2.3 针对主单元设计
2.3.1 功能设计具备要求
鉴于回路控制主单元以对回路子单元数据信息采集、汇总为主要目的，因此设计功能中必须包含一定数量的网路通信接口，进而满足需求，并利用具有便捷、直观的人机互动界面帮助工作人员提高效率。
2.3.2 硬件设计
基于人机交互体验的目的，硬件部分依照设计者要求在配电柜表面装上触屏计算机，进而利用在开合闸操作的环节中对数据的有效实时监测，以实现及时传输配电柜运转数据信息到其上层监测设施的目的。
2.3.3 软件设计
设计者基于CAN总线通信协议为基础，以空间程序的形式对USBCAN接口中函数动态数据库加以监测，帮助在主单元与通信接口间的数据交换环节运行顺利。实际上，存在于配电柜现场运行中的监测、控制对象很多，无论是母线接头温度、配电柜开关情况、柜内环境氛围，还是对功率因数、频率、谐波等参数信息的计算、控制上，都需要依靠主单元在汇总的过程中，对其运行整体情况加以搜集、分析，从而将配电网运转中的全部动态信息真实地反映出来，有助于对故障的及时排查和预防。
3 总结
总之，配电柜是配电系统重要的基础设施，如何对其进行智能化的设计可谓一项系统而复杂的任务，有利于对线路的控制，保证配电网的稳定、安全，提升供电质量。设计者应该在设计的过程中，结合具体的配电系统特点及情况，利用全新的设计理念以及先进的数字信息化技术，进而融入更多的智能元素，使设计出的配电柜更符合实际需求，发挥出其在配电网运行过程中应有的作用价值。
参考文献：
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