低压智能配电柜的技术研究

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[摘 要]科技水平的进步促进电压配电柜技术的发展，低压智能配电柜也逐渐出现在人们的视野中，在工业生产、生活中发挥着重要作用。本文笔者结合实际工作经验，分析低压智能配电柜的重要性，详细阐述低压智能配电柜技术的研究现状，希望为行业技术进步贡献一份力量。

[关键词]低压智能配电柜；发展历程；技术分析

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0009-01

引言

随着社会经济发展与技术进步，电能分配与控制广泛应用低压配电柜技术，并取得一定的成绩，该技术也实现新的发展。目前先进设备不断涌现，生产企业基本实现初步自动化，在提高生产效率的同时提出更高的供电要求。现场总线技术的进步有效改变低压配电、成套装置与控制系统等方面。这些变化促使低压配电柜向着智能化方向发展，本研究正是基于此展开的。

1、低压配电柜智能化的作用与优缺点分析

1.1 作用分析

首先低压配电柜智能化有助于提高整个系统的运行效率，同时促进配电柜整体功能的提升；其次低压配电柜智能化是满足系统运行的重要手段，电力系统建设过程中，需要低压配电柜在基本功能外满足系统实际运行需求，保证技术的有效运用；最后就是提高系统运行质量，当系统正常工作时低压配电柜运用自动化技术。所以说需要对低压配电柜实行智能化技术，提高运行质量，对自动化控制系统运行过程中可能出现的故障进行监控。

1.2 优缺点分析

优势：实时的数据传输，所有的参数、状态、故障等都可以通过总线在后台主机呈现，甚至通过对iOS和Android系统的APP开发，经GPRS网络可以直接显示在手机等移动终端上，可以真正实现集中化的无人值守变电所。劣势：成本较高。通讯型元器件及相应的网络层设备和软件的价格要比传统的低压配电柜高出很多，这是低压配电柜向智能化转型必须要面对的问题，但作为一次性投资，终身受益，这点已被越来越多的用户所认可[1]。

2、低压智能配电柜构成及技术分析

现阶段我国大规模工程项目以及智能化高层建筑的不断增多，智能化低压配电柜逐步获得更多用户的认可，近年来呈现出明显的普及趋势。

2.1 智能低压配电柜的实现

智能低压配电系统是传统的低压配电柜与电子通信技术紧密集合的产物，通过可通讯型的电气元件及仪表，实时采集各个回路的现场信号，然后通过现代化的总线传输技术，最终值班人员在值班室通过计算机监控界面掌握远方的低压配电房的各种运行状态及各相电气参数，并进行对各配电回路的遥控及信息的处理。一般来说，智能低压配电柜由3部分构成：系统软件层、通信网络层、智能元件层。如下图1为施耐德公司Smart Panel系列低压配电智能系统方案[2]。

2.1.1 系统软件层

通常使用专用的监控软件，考虑到用户需求的多样性，因此软件一般采用模块化设计，在界面和功能上可自由组合，可以根据用户的需要快速进行调整，而不需要对软件的主体部分进行修改。

2.1.2 通信网络层

提供系统软件层和智能元件层之间的通信连接，可支持多种通讯协议。随着科技的发展，通信网络层除了传统的有线传输外，无线的连接方案已被广泛应用。

2.1.3 智能元件层

实际就是安装在现场的配电柜及其内部的智能化元件。智能化元件具备通讯功能，将各相电气参数值及状态通过系统总线接入智能网关，然后通过网络层与远方的监控主机进行双向通信，实现遥信、遥测、遥调、遥控的功能。

2.2 技术分析

2.2.1 标准化与模块化的设计

低压智能配电柜模块设计指的是安装方式的多样化、安装尺寸模数化、安装结构积木化与系统功能的模块化，整个设计过程中表现出高标准、流程化与快速生产的特点。这种设计模式可以让低压智能配电柜满足各种使用环境与使用要求，确保设备运行安全可靠[3]。

2.2.2 可靠性能

低压智能配电柜技术的创新处就在于极强的可靠性能。相关部门应该对生产企业提出更高的标准与要求，以促进低压配电柜可靠性能的提升，实际中可以在配电柜使用过程中推行质量控制与维护工作，及时发现运行故障。

2.2.3 高分段和大容量

现阶段，低压配电柜的分段能力已经达到了100kA以上。随着大规模工程项目和楼宇的增多，人们提高了对低压配电柜容量的要求，变压器单机容量已达到2000kVA以上。

3、低压智能配电柜对系统软硬件的要求

在低压配电柜中应用自动控制技术时，要想获得预期成效，就需要重视CPU软硬件的设计工作，笔者结合实际经验，以某型号为例展开相关研究，做好以下三个环节。

3.1 合理选择CPU

实际设计中选择CPU的时候发现，相比于其他设备AT89S52作为一种典型的CMOS8位的微型控制器，本身具有强大的性能与低能耗的特点。同时还可以有效兼容Flash存储器，展开有效的编程工作。这种Flash存储器具有高安全性与高密度的特点，可以与80C51产品完美对接。除此之外，选择CPU类型时需要考虑两方面的问题：是否符合配电柜要求；是否满足系统实际运行需求，确保系统高效率、高质量的运行，达成自动化控制的目的。

3.2 程序运行设计

对片内Flash产品来说，系统内可以允许程序存储器进行编程工作，同样适用于常规的编程器。单纯的单芯片，具有极强灵活性的8位CPU与可以编辑的Flash，实现AT89S52微型控制器作为一系列型号进行嵌入式的控制，给出的处理方案具备灵活性与可行性[4]。结合实际情况分析来看，CPU正常工作且符合低压配电柜自动控制系统的前提，就是做好CPU选型、程序设计与设计质量。利用提前设定好的型号促进低压配电柜自动控制效果的提高。本系统CPU中使用的单片机是AT89S52，主要职责监控的指令并根据指令做出相应的动作，对低压配电柜中相应部位的温度与电网的电压值通过传感器进行巡回检测。自动控制系统运行中要结合CPU类型，在重点设计运行环节的基础上，实现所有系统功能，促进自动控制的效果，最终达成低压配电柜自动化控制的目的。

3.3 优化计算机控制系统

除了前文讲述的编程语言的合理选择外，想要实现低压配电柜上全面应用自动控制技术，有必要进一步优化计算机控制系统，具体的优化方法采用全面分析技术，对计算机控制系统的关键控制点进行认真研究，全方位分析系统的控制环节，将自动化技术应用到整个控制过程中，达成计算机控制系统自动化控制的可能；编制计算机控制程序时，需要考虑程序设计的合理性、科学性与适用性及可靠性。整个编程过程中，依据程序编制的需要，选择合适的编程语言，促进编制效果的提高，满足自动控制需要，确保低压配电柜中自动控制技术的作用发挥，达成预期目的。

4、结语

电压配电柜在数字互与信息化技术的带动下逐步走向智能化的发展，实际中我国大规模工程项目的数量迅速增加，对低压配电柜的容量提出更高的要求。就眼下情况，低压配电柜的智能化发展倾向于模块与系统化。

参考文献

[1] 刘杰.浅谈几种常见低压配电柜特点及应用[J].山西建筑.2011（21）：23.

[2] 赵云长.简述10kV变压器及其配电柜的安装技术[J].科技与创新.2016（11）：112.

[3] 陈映秀.浅议动力配电柜的设计与安装[J].科技创新与应用.2016（03）：101.

[4] 李小蒙.针对高压配电柜故障监视和自动控制系统设计分析[J].河南科技.2013（08）：67.