开关柜设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇开关柜设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
开关柜设计范文第1篇
中图分类号：TM591 文献标识码：A
电力设备是电力能够顺利进入到千家万户进行使用的前提条件。在目前的情况下，高压开关柜是在电力系统中广泛使用的一种设备。对于高压开关柜而言，主要的作用就是控制和保护电力系统的正常发电、输电以及对电能的转化。但是因为开关在使用过程中有不同的功能，所以可以将开关分成不同的种类，例如断路器和负荷开关等。如果想要电力系统能够保持正常运转，使用高压开关柜是一种非常不错的方法。由此可见，高压开关柜的正常设计并且生产是我国的电力能够得到正常使用的前提条件，对于我国的电力企业而言也是十分重要的。因此对于高压开关柜设计和应用的讨论就显得尤其重要。文章主要对小车式开关柜在设计和应用过程中进行了对比和分析，根据应该注意的问题做出了分析。
一、目前常用的高压柜运转车的设计特点以及优缺点对比
（一）目前高压柜运转车的主要结构
目前广泛使用的高压柜运转车为中置手车式高压柜运转车，在类型上主要为螺杆式结构和挂钩式结构。对于螺杆式结构而言，主要是通过螺杆来实现让运转车和高压开关柜进行连接，同时使用螺杆传动的形式来让断路器从柜体中进出，而断路器手车运转车的上升和下降是通过螺杆装置来实现的。而挂钩式结构主要是通过挂钩以及导向杆来让运转车和高压开关柜之间进行连接，并且使用调节手轮来让运转车的导轨面和柜体内部的导轨面能够形成一致性，同时挂钩式的运转车是没有提升设备的，在实际的使用过程中需要依靠人力来将断路器放置在运转车或是高压开关柜内部。
（二）两种高压开关柜运转车结构的优缺点对比
对于螺杆式运转车而言，由于在设计上以及制造技术上的特点，往往会在使用功能上相比挂钩式运转车更加完善，因此也就能够满足更多电力系统在工作过程中的相关需求。但是在我国的实际电力使用中，尤其是对于我国的南方城市，例如佛山市在使用店里的过程中，这种运转车的使用并不广泛。这是由于这种运转车的结构较为复杂，同时加工的步骤较多，也就会造成运转车的陈提交稿，同时螺杆式运转车的高压开关柜的配套设施组装并不完善。但是对于挂钩式运转车而言，虽然在某些功能上并没有螺杆式运转车那样完善，但是由于生产工艺简单，并且成本较低，因此受到了众多电力企业的青睐。但是由于挂钩式运转车在设计上会有一些问题，在实际的使用过程中也会对电力系统造成一定的影响，甚至会造成大面积停电的情况。
二、在实际的使用过程中两种高压开关柜运转车的结构以及影响
（一）高压开关柜运转车的常见结构
对于挂钩式运转车而言，一种常见的结构是由敷铝锌板制造而成的，这种柜体的制造方式十分常见，但是在真空断路器的设计方面，主要是使用了VD4系列的断路器。在以往的研究中我们可以发现，在使用这种断路器的过程中会出现一些问题，从而对高压开关柜的使用造成一些影响。在第二种结构上，主要是使用金属板件以及钢材进行组装而成的一种中置柜，这种柜体能够兼容VS1或是VD4系列的真空断路器手车。图1表示的就是高压开关柜的结构示意图。
（二）两种高压开关柜运转车结构在使用过程中产生的影响
例如：我国佛山500kV变电站，在2003年使用这种运转车的过程中，出现了挂钩无法顺利插入开关柜中，同时运转车上的导向杆断裂的情况。这是由于运转车上的导向杆无法承受力的作用，并且在设计的过程中没有留出缝隙，从而导致了挂钩无法顺利插入的情况。同时在2006年，在使用的过程中发现挂钩轴已经变形，导轨之间也产生了较大的裂缝，从而严重的影响到了高压开关柜的安全使用。在第二种结构上，我们发现在实际的使用过程中，导轨之间是没有水平方向上的间隙，但是出现了垂直方向上的间隙，而这种间隙极大地增加了使用过程中的冲击力。在我国佛山市500kV变电站使用这类结构进行供电的过程中，就曾出现过在使用前没有较好的进行调整的问题，而正是由于没有较好的进行调整，因此垂直高度上的间隙会变得更大，因此也就会造成更大的安全隐患。
三、如何改进10kV高压开关柜的相关结构
（一）增加锁定装置
由于运转车在实际的使用过程中不可避免的会增大缝隙，在使用较长的一段时间后会产生较大的安全隐患，因此可以增加锁定装置来提升安全程度。在实际的增加锁定装置的过程中，我们可以利用摩擦自锁的原理，来增加一个经过特别设计的凸轮装置，从而实现10kV高压开关柜的锁定。在工作的过程中，如果凸轮没有被锁定，那么依靠弹簧的作用，挂钩会和柜体之间存在着一段较大的间隙，而这一段间隙就能够帮助运转车的挂钩进行插入，并且能够将柜体钩住并且固定。同时可以将凸轮逆时针转动，以消除操作的间隙，并且实现运转车和柜体之间较好锁定的目标。同时在推拉断路器手车的过程中，是不需要依靠人力将运转车固定的，从而极大的提升了操作过程中的可靠性。而且采用这种方式，也会避免在使用过程中转轴变形的情况。
（二）尽可能地减少缝隙
当10kV高压开关柜实际运转的过程中，缝隙的产生会极大地影响到10kV高压开关柜运转车的使用安全性以及可靠性，这是因为一旦出现了缝隙，就会产生较强的冲击力。而正是由于冲击力，会对10kV高压开关柜运转车造成较大的损害，从而无法保证在高负荷下10kV高压开关柜仍然能够正常的工作。因此在进行10kV高压开关柜运转车的设计和制造的过程中需要避免出现任何的缝隙。
（三）在凸轮和挂钩之间安放调整垫
由于在以往的研究过程中，我们发现10kV高压开关柜运转车在使用过一段时间后就会出现凸轮和挂钩相互磨损的情况，正是由于凸轮和挂钩之间出现了磨损，导致两者之间出现了较大的缝隙，而这些缝隙的产生会极大地降低锁紧力，为10kV高压开关柜的正常使用埋下安全隐患。为了改进这一情况，我们可以在凸轮以及挂钩之间安放调整垫，通过调整垫的安放就能够有效地避免磨损的现象发生。
四、高压开关柜常见的故障及整改
我们对高压开关柜产生的故障进行了分析，发现高压开关柜的故障大多数发生在机械、导电和绝缘方面。比如我们比较常见的拒动和误动故障，发生这种故障的原因第一是由于操动系统出现了机械的故障，在这种情况下，开关柜市场出现变形、或者位移情况，从而被损坏，在损坏时有可能出现脱扣失灵，轴销松断等情况。第二类故障，有可能是辅助回路和电气控制造成的，出现这种故障时，经常出现接触不良，端口松动，接线错误等情况，这时分合闸因为开关转换不良出现失灵的情况，从而形成微动故障。
在改善高压开关柜出现的故障时，对大量资料进行参考，在资料中显示，高压开关柜出现机械故障的比例最高，由于在操作过程中，与机械相关联的操作非常多，在进行开关操作时并没有相关的规定，有时长时间都不操作，有时却在连续的工作，除此之外，环境以及季节的变化也会对开关柜造成一定的影响。比如：制造厂在生产出一批真空断路器以后，产品还没出厂时，制造厂会尝试用其在不同高低的电压下进行几百次的操作，如果在操作过程中出现故障，那么在出厂前就可以提前得到处理。除此之外，开关柜其余部分的部件也要具有很大的可靠性，要能经得起长期的运行和考验。为了更好的保证设备的连通性就必须保证辅助开关和所有元件的连通性。如果在置留回路上出现绝缘不良的情况，出现多点接地或者一点接地，这就有可能导致开关发生误动情况，如果直流回路出现通畅程度不好的情况，电源如果不正常，那么就会有拒动事故发生。
五、高压开关柜最新设备和技术
在我国高压开关柜市场中，目前GIS开关设备和550kV的设备大约占据了我国的百分之八十的市场，在252kV范围中的设备大约占据我国市场的百分之三十左右，高压断路器由我国国内生产的产品大约占百分之二十四，合资企业生产的产品大约占百分之七十六左右，在我国高压超高压领域中，大量的新产品都是由进口或者合企产品来满足我国国内市场需求的。所以，我国国内企业还应当加大开发力度，不断创新，不断提高自身水平。
结语
对于我国的电力系统而言10kV高压开关柜是十分重要的工具，也是能够保证正常供电的前提条件。但是由于在目前我国对于10kV高压开关柜的研究时间较短，因此在10kV高压开关柜的设计和使用上往往会出现一些问题。在本次的研究中，从10kV高压开关柜的设计入手，并且分析出了10kV高压开关柜在使用过程中的问题，讨论了解决办法，为我国相关企业提供了参考依据。
参考文献
[1]黄庆荣.10kV高压开关柜故障原因分析及措施[J].电子世界，2014 （03）：47-48.
[2]周华磊，周丽丽，孙沛，等.试论10kV高压开关柜故障成因及其防范[J].科技致富向导，2014（16）：145，233.
开关柜设计范文第2篇
关键词：开关柜结构；设计工作；制造工作
如今，开关柜在生活中的应用较为频繁，往往应用于电力系统、金属冶炼以及高层建筑物当中。通常情况下，外线直接同开关柜相接，之后再通过各个分控开关。故而，开关柜结构设计是否合理直接影响了电力系统能够良性运转，同时也可以确保电力能源合理分配。
1.开关柜操作重点
送电时，工作人员需先安设开关柜后封板，确认安装完毕之后，把前下门关停之后，同时对接地开关主轴进行分闸处理。工作人员运用运转车把手车放置在开关柜当中，同时接通电源。此刻，静电插座中的显示灯便会呈现亮起状态，之后关闭开关柜前门以及中门，并将手车从实验位置推动至工作位置，随后令断路器手车处于分闸状态。上述工作完成后，工作人员通过手柄对位于工作位置的手车进行处理，将其转变为实验位置。此时，工作显示灯便会关闭，而实验显示灯亮起。工作人员将中门开启，与此同时，拔出二次插头，实验显示灯均关闭。工作人员将手车自开关柜撤除，使接地开关处于合闸状态，并打开封板与前下门。
2.开关柜加工方式分析
第一，焊接方式。焊接方式的主要优势在于加工更为方便，且焊接所构建的开关柜结构较为牢固以及可靠。但是缺点也较为明显，即容易形成误差以及变形，且由于焊接之后的开关柜牢固，焊接完成之后，工作人员难以对其进行调整。而且工作人员通过焊接方法对开关柜进行焊接，对开关柜的外观也造成负面影响。此外，由于开关柜整体面积相对较大，所以喷漆难度相对较大，需要企业提高工作人员的焊接工艺以及基础技能。第二，组装方式。由该方式构成的开关柜，往往用于工件一般加工，工作人员可先实施喷涂作业，调节工作与外观处理工作难度均有所下降，构架外部尺寸不容易产生误差，开关柜占地面积小。而该组装方式，焊接牢固度不足，对零部件精度的要求相对较高，需要企业在加工方面投入大量加工成本。第三，焊接同组装联合使用。该方式集合了上述两种方式的所有优势，更为适合开关柜结构的构建。通常情况下，工作人员在柜体的连接部分使用电焊这一焊接方式，而部分可以变化或是可以调节的部件则通过紧固件相连。
3.开关柜结构设计与制造方式
3.1结构形式方面的考虑
若企业已经指定了型号，设计人员必须按照国家与行业相关规范完成设计工作。工作人员在设计工作中，需将用户维护纳入考虑范围当中，尽可能扩大维修所需的空间，抽屉柜内大式抽屉、灯、按钮以及表等仪器应安设于相对较低的位置，方便值班维修人员应用部分构件，同时也便于维修人员对仪器进行监测。当开关柜内部分构件发生问题需要更换时，维修人员的维修工作也更为容易、方便，确保元件的更换具有可操作性、接线端子所处区域的合理性。为了使电缆的连接更为便捷，工作人员应思考进线孔以及出线孔的规格，且需要考虑进、出线孔所处位置，同时考虑进、出现位置的封闭性是否良好。此外，企业还需在不影响开关柜整体结构分布的前提下，尽可能提高开关柜整体性能与质量，以提升用户的用电体验。为了保证开关柜的可操作性，设计人员需对仪表面板高度进行调整，按钮以及转换开关所在位置也应偏向于下方，方便相关工作人员对其进行操作，调节回路，确保所有承载元器件分布均匀，同时也保证了电流的分布更为平衡，且能够存留一部分余量。若企业并没有指定开关柜的型号或是结构，则企业需按照用户提供的实际需求以及元件本身结构特征等内容，选用更为合适的开关柜类型。
3.2结构制作形式方面的考虑
不同规格的开关柜型由其自身规范进行确定，针对部分尚未指定的柜型，工作人员应按照柜内元器件本身所具有的特征以及电器设计的基础原则完成确认。针对体积相对较大，且自重较重的元器件，建议设计人员优先选用焊接的方式对其进行处理，而针对部分元件或是场地更换较为频繁的开关柜，则应选用组装式开关柜。若对开关柜整体精度要求较低、元件数量相对较少，建议设计人员选用焊接结构。若元件数量较多，且种类难以确定，而且工作人员在设计过程中可能存在较大的变动性，针对上述情况，建议设计人员优先使用组装式开关柜。此外，企业还需结合用户提出的要求制造开关柜。而且随着近年来，人们对环保的提倡，焊接工艺的应用范围不断缩减，组装时开关柜应用范围扩大。但该焊接方式更为经济实惠。所以企业需灵活运用两种方式，既满足业主要求，也符合环保的要求，同时也保证企业经济效益的提高。如用户明确要求希望开关柜外观美观、高档，且拆装便捷，则建议企业使用组装式开关柜。除此以外，工作人员也可选用设计工艺焊接孔的方法作为开关柜制作的主要方法。该方法可有效提高焊接式开关柜的美观度，同时也提高了焊接的精准度，使得焊点分布更为均匀。且工作人员在使用该方法之后，再对表面进行抛光与喷漆处理，基本可以将焊点遮掩。工作人员完成开关柜体框架的焊接工作后，实施磨平处理，并对其表面进行喷塑处理，所得开关柜不仅稳固，且极为美观。而企业在开关柜结构设计与制造过程中，必须将企业当前施工水平纳入考虑范围当中，在不影响开关柜稳定性的前提下，对开关柜制造的经济性进行考量，将材料的利用率发挥至最大化。以面板显示灯安设孔的设计工作为例，元器件样本开孔的规格为φ25，但大部分企业的冲床模具规格仅有φ25.5。针对该情况，工作人员可直接将开孔规格设计为φ25.5，不仅不会对开关柜的安装与使用构成影响，同时也无须添加模具以及安装工位。
3.3安全性能设计方面的考虑
在电气设备运行当中，电弧是一种一定会发生的现象，会对电气设备运行造成较为严重的影响。因此为了提升开关柜的抗电弧能力，可以通过在开关柜内部当中增加金属隔板的方式进行处理，通过隔离的形式提升开关柜的抗电弧水平。同时可以为开关柜增加电弧的相关检测设备来对开关柜的电弧情况进行监督检测，这二者的设计来实现对于开关柜内导电体的电弧绝缘设计，从而提升开关柜的电气安全性能。另外可以通过泄压通道来实现对于开关柜内的安全性能的提升，这种设计主要是要求必须提升开关柜的人身防护等级，同时要防止外来物的单元置换，采用相应的隔离设施处理。通过这3个方面的设计，提升开关柜的整体质量和安全性能水平。
3.4开关柜结构辅助设计方面的考虑
为了提升开关柜的整体质量水平，可以在传统开关柜设计的基础上为其增加一些辅的设计，从而提升开关柜的质量与性能水平。对于开关柜的操作方面可以采用对于仪表板的重新设计，从而优化开关柜的操作效果；对于开关柜的外观设计可以通过在完成焊接以后对相关焊接点以及表面进行抛光，使开关柜的外观效果更加美化；对于钣金加工可以采用一些现代化的高精度仪器进行处理，从而实现对于开关柜的夹具、模具的改良设计。
4结语
开关柜结构设计与制造的合理性对开关柜整体性能有极为深刻的影响。故而，作为开关柜而的制造商，必须注重对产品自身性能以及品质的提高，以便扩大开关柜的应用范围，促进企业经济的发展。
作者:黄海燕 单位:施耐德电气（厦门）开关设备有限公司
参考文献:
[1]张永峰.开关柜结构设计与制造的分析与实践[J].机电工程，2014（1）：108-110.
[2]陈金舰.开关柜结构设计与制造的分析与实践探讨[J].现代制造技术与装备，2014（4）：33-34.
开关柜设计范文第3篇
[关键词]开关柜设计智能断路器额定电压
中图分类号:TN7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210024-01
一、前言
随着电力电子技术和微电子技术的发展与应用,国外各大公司在低压供电系统集中监控的基础上,开展智能化的低压成套开关设备的研究,并在20世纪90年代后期智能断路器、智能型开关柜及其它智能元器件已经形成商品化进入市场,并逐渐推广应用,而我国虽已完全掌握了微处理器电控产品上的应用技术也已有一些带接口全数字产品问世,但反映国际水平的智能型低压配电装置和智能控制器还处于空白。本文简要地介绍该开关柜的设计方案、主要技术指标和功能等。
二、开关柜的设计方案
课题组根据掌握的资料,对比分析了国外已有的智能化低压开关柜的优缺点,本着实用的原则,决定采用:主开关选择国内知名企业――常熟开关厂的CW1型抽屉式智能型万能式断路器,并采用相应的智能控制器ST48-H型智能控制器。
CW1系列智能型万能式断路器用于控制和保护低压配电网络。目前市场上主要有CW1-2000、CW1-3200、CW1-4000、CW1-5000几种。
一般安装在低压配电柜中做主开关起总保护作用。交流额定电流630A～5000A,短路分段能力80KA～20KA,额定工作电压AC690V及以下,具有3级和4级,抽屉式和固定式,可倒进线安装,多种智能控制器,提供不同功能,具有隔离功能等等。
(一)整机原理方案。本设计采用采用抽屉式结构、智能化元件的方案。主开机采用CW1-5000型断路器的额定电流为4000A～5000A,极数为3级,使用类别为B类,最大闭合时间为70MS。所用ST48H型智能控制器除具有热记忆、短延时、负载监控保护、MCR接通分断和模拟脱扣保护、单相接地保护、漏电保护、断路器触头磨损定量测量等保护功能外,还具有电流表、电压表、功率表、功率因数表、故障检查、自诊断等多种辅助功能,同时具有通讯接口,可实现远距离的“四遥”功能。
图1整机原理方案
(二)环境温湿度监控方案。各类标准中规定低压电器产品都有一定的运行环境。如污染等级、海拔高度、周围空气温度和湿度等。污染等级可通过柜体来保证,而海拔高度不超过2000m都应正常运行。周围空气温度一般要求-5℃(有的-10℃)～35℃(有的60℃),空气湿度一般要求不大于95%RH。为保证温度和湿度要求,在开关柜上配备了自行研制的HTC-1型温湿度控制器,可在设备需要的温湿度范围内任意设定温湿度值,并具有温湿度等参数的数码显示、远距离通讯以及负载回路故障在线监测报警等多种功能。
(三)柜体结构设计方案。开关柜由母线室、功能单元室、电缆室和底座四部分组成。柜体由模数化尺寸的型材用角部件连接而成,可在长、宽、高三维方向均以相同模数任意扩展。并且结构件上按基本模数的倍率布设丝孔,实现结构件之间和柜体之间的无螺母连接,母线连接采用无孔压接方式。另外,当任何一个抽屉单元被抽出时,其它抽屉单元及总线通信系统将不受干扰地继续工作,避免不必要的停机。
三、主要技术指标和主要功能
(一)主要技术指标。1.额定电压:AC380V 50Hz。2.额定绝缘电压:1000V。3.额定工作电流:4000-5000A。4.母线短时耐受电流1s:AC400V时为 80kA;AC600V时为 65kA。
(二)主要功能。1.具有多种智能保护功能:长延时、短延时、瞬时过流保护,单相接地保护、负载监控保护、MCR接通分断和模拟脱扣保护、漏电保护等。2.测量显示功能:可对相电流、相电压、线电压、频率、功率、功率因数、环境温度、湿度参数等进行测量并在本开关柜上显示,也可通过标准的RS485接口将数据传输到中央控制室显示。3.自我监控功能:对设备及操作的运行监视,对环境温度、湿度的自我监控,对触头磨损的指示,对保护装置的自检等功能,保证了供电的可靠性。4.通信功能:通过标准的RS485接口与中央控制室的计算机连接,可在中央控制室对开关柜进行遥控(如合闸、分闸等)、遥调(如调整有关保护参数)、遥测和遥信。
四、试制情况及结果
该产品经检测,各项技术性能指标均满足设计和工艺要求,样机经国家电控配电设备质量监督检验中心进行型式试验,试验项目(含温升试验、介电强度试验、保护电路连续性试验、功能单元互换性试验、功能单元机械操作试验、防护等级试验、短路耐受强度试验等12项)均符合有关要求,试验结果合格;而其7项短路强度试验经广州市电器研究所检验也符合有关标准要求,试验合格。一年多的现场运行情况表明:该开关柜功能完善,性能稳定可靠,安装灵活,维护方便。该产品已通过广东省科学技术厅的鉴定。
五、结束语
综上所述,该产品柜体结构件全部实行模数化尺寸的型材,并且在结构件上按基本模数的倍率布设丝扎,实现了结构件之间和柜体之间的无螺母连接,使柜体组装灵活方便。母线排使用非标尺寸(也执行本柜体的模数尺寸),并采用无孔压接方式,既连接灵活,又搭接可靠。同规格的抽屉单元之间互换性强。主开关采用CW1型抽屉式智能型万能式断路器,并配用自己研制的HTC-1型温湿度控制器,使设备除具有过载、欠压、短路、漏电、防误等多功能保护特性外,还具有电流表、电压表、功率表、功率因数表、环境温湿度监控、故障检查、自诊断等多种功能,同时可通过标准的RS485接口实现数据传送和监控管理系统的“四遥”功能,便于中央控制室的计算机进行集中监控,从而避免不必要的停电及其它事故的发生,提高了供电的可靠性和安全性。
参考文献:
[1]项雅丽,低压成套开关设备的现状及发展趋势,第十一届高低压电器及其成套设备制造业、新工艺设备技术交流交易会会议资料之一,2001.05.
[2]曹金根、金佩琪,低压电器和低压开关柜[M].北京:人民邮电出版社,2005.
开关柜设计范文第4篇
[关键词]物联网;智能高压开关柜;设计探讨
中图分类号：D148 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0035-01
在输配电系统中，高压开关柜是其最为关键的组成部分，可有效发挥开断和关合电力线路、监测运行电量数据等功效。然而在实际运行过程中，由于相关企业对高压开关柜的运行情况缺乏精准的监测，导致其故障现象越来越频繁。因此，为了保证高压开关柜的安全运行，电力研究人员就必须加大对开关柜设计的分析，采用物联网技术，使其向智能化设计方向迈进，这样才能从根本上提升高压开关柜的运行效率，满足当下配电柜的安装设计要求，为电力系统的可靠性发展创造良好的条件。
一、物联网技术概述
物联网技术是以互联网技术为基础，不断延伸和扩展的新兴科技技术，其主要利用无线射频识别、传感器、全球定位系统等先进传感设备，按照相关协议规定，将需要监控或处理问题的相关信息进行敏锐的分析，然后扩大采集范围，链接电脑、电视、手机等设备，实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理等一系列智能服务。智能高压开关柜的设计通过运用无线射频识别、传感器等物联网技术，不仅提升了其应用价值，使其在保持传统功能的基础上，还能进行智能识别、智能监测和智能控制等工作，从而使智能IE D通过光纤传输就可构建一体化信息平台。
二、智能高压开关柜监测系统的结构设计
智能高压开关柜监测系统主要是由智能开关柜IED、智能监测单元、智能识别单元三种重要的组成元素所构建，其每种元素在具体设计上都有着不同的设计原理，如：
（一）智能开关柜IED设计
智能开关柜IE D设计是近年来一种新兴的科技产物，其是利用现下尤为先进的ARM+DSP双CPU技术来进行设计操作的，主要可接收智能开关柜监测单元所采集到的一些相关数据信息，如：功率、电网频率、电能、局部放电、高压断路器母线、高压开关机械特性等数据。同时，按照相应的规章制度对其安装远程监控软件，实现远距离监测目标，且为了让智能开关柜内部的多种监测单元可以同时进行监测工作，设计人员不仅在其接口部位，扩展了CAN网络接口、RS-485网络接口、RS-232接口、以太网等接口，而且还通过有线传输和无线传输两种模式，使各监测单元与IE D之间可以进行有效的数据通信和控制工作，O大的避免了开关柜内高电压、强电磁辐射以及高频噪声等干扰因素的影响。
（二）智能监测单元
2.1电量监测子单元
电量监测子单元是一种可实时监测的电子软件，主要对母线的电压、电流、有功功率、无功功率、电网频率及电能等元素进行有效的监控。
2.2柜内局部放电监测子单元
局部放电监测子单元是高压开关柜中重要的组成部分，可监测柜体内绝缘特性是否合乎相关输配电要求。其超高频监测系统硬件的设计主要包括：超高频大线传感器、信号调理单元、无线传输模块、电源模块四种元素构成。其中，高频大线传感器的设计材料是以阿基米德双臂螺旋大线为主，因为该材料的监测范围十分之广，可以同时接收到大量的放电信息，有效的降低噪声干扰。
2.3操作机构故障监测子单元
操作机构故障监测子单元的设计可实现两方面监测功能，一方面是监测开关机械性能，另一方面是监测弹簧操作机构的弹簧蓄能时间。其具体监测过程可通过以下三方面去分析：
其一，将同一型号设备的最佳运行参数进行全面的监测，再把监测结果与其运行时的基准数值做对比，通过对比结果就可直接判断出操作机构功能是否存在故障。其二，利用压力传感器去测量电流压力，一旦压力值过大就会自动发出警报，这时，监测子单元就会启动储能泵或锁住操作机构，以便于更好的降低故障几率。其三，可有效监测触头磨损量的参数，看其是否符合相关基准数值，一旦超出或过低，系统都会自动发出报警信号。
（三）智能识别单元
智能识别单元的设计，主要是利用无线射频识别技术对断路器、柜体等设备信息进行识别和判断。射频识别技术的功能是通过所发出的射频信号在进行磁场交换后来达到无接触信息传递目的，然后再通过所传递信息来实现识别功能的一种科技技术。另外，智能识别单元可将多种元素信息进行整合，并使其演变成电子标签的形式，预埋在开关柜设备中，如：断路器、隔离开关、接地开关、母线、电压互感器、电流互感器、柜体等信息，这样就可以对开关柜进行准确定位和跟踪，为其安全运行提供可靠的保障。
三、智能高压开关柜硬件结构设计
（一）控制部分
控制部分设计是由多种组合芯片所构成，如：ARM9芯片、S3C2440A芯片、DSP芯片等，利用CPU控制技术为主要工作原理，同时，还在接口扩展了CAN网络接口、以太网接口、射频识别模块等，这样才能使开关柜免受电磁干扰，保持正常的安全运行。
（二）通信部分
通信部分设计是由多种技术接口所构成，如：以太网接口、 CAN网络接口、RS-485网络接口、RS-232等接口。智能监测单元要想将监测信息传达到智能开关柜IE D，就必须通过CAN总线或485总线才能实现，同时，智能识别单元要想对开关柜信息进行识别和处理，也要经由无线射频模块和MCU处理技术才能进行通信和实现远程监控功能。
（三）系统电源
系统电源设计主要是利用开关电源模块来进行电流量转换，先将220伏交流电压值转换成5伏直流电压值，然后再利用线性稳压芯片将其转换成3.3 伏电压值 ，最后再通过线性调节芯片将其转换为1.5 伏和1.9 伏电压值，这样就可以实现系统电源的多元化使用性能，如：可供CPU工作、通信驭动、液晶屏及信号显示等使用。
四、智能开关柜软件具体操作流程
智能开关柜软件的整体流程具有无限循环操作特点，且每一次循环都会对开关柜运行状态、按键情况及进行实时监测，一旦发现故障;就会将其传送给MCU软件进行处理，从而实现MCU实时输出控制目标，使之准确、有效的发出多种控制信号，最后还要利用DOG计数器来检测开关柜各组成构件的运行参数，看其是否符合相关的设计标准，以便于为设备的安全运行提供可靠的保障。另外， ARM处理器和DSP处理器之间的连接，主要是采用SPI通信方式，因为该技术形式可以保证两者连接的质量，使其更稳定、更快捷、更安全，这样就可以提升智能开关柜的通信功能，为电力设备的运转情况带来有效的保证，一般情况下，由于智能开关柜通信功能都是由ARM处理器所控制，所以在其操作过程中，应将ARM设置为主机，DSP设置为副机。
结束语：
综上所述，智能高压开关柜是一种先进的电力设备，其不仅保持传统的使用功能，而且还具备智能化监测、识别、故障诊断等高科技的应用功效，可全面分析和掌握开关柜的运行情况，并按照相应的协议规定构建一体化的信息平台，减少电磁场对设备的干扰，为日后实现智能变电站提供了良好的创造条件。
参考文献：
[1]黄新波，方寿贤，王霄宽，王红亮，李小博，李文静.基于物联网的智能高压开关柜设计[J]电力自动化设备.2016（02）10-11
开关柜设计范文第5篇
【关键词】低压开关柜;智能化;措拖
前言
随着中国城镇化建设的快速进行，国内智能配电网建设的不断推进，用电智能化对低压电器系统提出了更高的要求。在产业结构调整，节能减排的背景下，节能、高性能的智能化电器产品的市场需求将日趋旺盛。因此完善和改进产品性能，实现低压开关柜智能化是满足市场需求和适应市场竞争的需要。
1 影响低压开关柜智能化的关键因素
低压开关柜的智能化需要有良好的软件环境和硬件条件为依托。通过安装在低压开关柜内的智能型元器件，远动终端装置RTU（Remote Terminal Unit）的设置，运用现代电子技术、计算机技术、网络技术、控制技术及现场总线技术，实现对低压配电系统进行集中监控管理和分散数据采集，通过现场总线和以太网传输到监控系统，由监控系统对低压开关柜进行信息交换与管理，从而实现低压开关柜的智能化。
1.1 通信系统的选择
低压开关柜内智能软件的选择与合理配置是一个重要的影响因素。能保证配电设备的远程集成数据采集与状态监控，完成数据的上行和下行双向传输。适合的远动终端装置，合适的通讯规约，能够很好的优化软件系统和降低成本。
1.2 电器元件的配置
低压开关柜中根据不同的终端用户需求，合理的选择智能化元件也是关键。通常低压元器件的智能化选型如：低压断路器的智能化模块的选择，如RS485接口的确定;智能电力仪表优化配置;智能马达控制器的选用等等。能较好的帮助用户最大限度的优化配置，降低成本。在满足功能的前提下实现智能开关柜的高可靠性，高性价比，高安全化。
1.3 强弱电分离减小电磁干扰问题
低压开关柜柜体结构的影响。要实现低压开关柜的智能化，必须最大限度的减小柜内强电设备对电子元件的影响，降低通讯传输的电磁干扰。保证弱电传送的独立通讯通道。因此合理的柜型，柜体外形尺寸，内部空间布局，各功能单元的有效分隔，柜结构的抗震防尘，防凝露，和有效的降低柜内温升都是关键。
2 低压开关柜智能化改进的主要设计方案
2.1 低压开关柜智能通信系统选择与配置
根据在轨道交通，造纸、纺织工业中的实际应用案例，通常由计算机通过通信总线远程统一分散的配电系统.工业上常用的如Profibus-DP，Modbus通讯协议等;利用以太网，RS485等实现数据传输，通过PLC，I/O口，服务器与交换机，网关的联接。从而组成完整的通讯网络见图1。
图1
2.2 电器元件的配置
低压智能开关柜“四遥”的实现，通常要实现对低压一次主元件状态的监视，远程控制合、分和系统运行的联锁与切换等，保障供电的连续可靠。因此在考虑设备造价成本的同时，如何合理的配置电气线路和选择一次元件是关键。
在一次元件中最为主要的是低压断路器其智能控制单元、保护单元的应用，尤其要注意市场上的断路器，特别的进口品牌的断路器许多功能模块都是选配件，必须充分的熟悉，避免功能模块的漏选或重复。如：西门子的3WL框架断路器具有通信就必须选配带COM15的选件模块或PROFIBUS通讯端口;而ABB的E max开关要选择通讯功能其保护单元必须PR122及以上的配置，模块通过选择用PR120/D-M的通讯模块扩展单元实现与中央监控系统的通讯。
其次配电回路要求比较简单，通常只要实现遥测、遥控，在开关的配置上只要加装辅助接点、报警接点、分励线圈通过PLC的干接点就可以实现开关量的输入、输出远动控制。其电压，电流等参数可以通过装配带有RS485接口的多功能仪表来实现数据的采集和分析。如需要远控进行合、分，则需选择带有电动操作机构的塑壳断路器。
再着工业用户有比较多的电机负荷，因此当负荷是电机的馈电回路较多会采用接触器、智能型电机保护器、变频器、软起动器等一次元器件实现一次设备的智能化。根据负荷的额定功率选择相应的一次元件。一般在工业用场合，45kW及以下的线路我们通常会优先选用的接触器和智能型电机保护器等来实现对线路和负载的数据采集和远控。大于45kW的负荷，会根据负荷的类型选择变频器控制或软起动器控制，并通过PLC等实现远动和故障分析。而低于7.5kW电机启动器考虑到安装和造价，可以采用模块化的一体式智能电机启动器，如西门子公司的ET200系列，它通过标准卡槽式拼接将一体化的电源模块，通讯模块和一次连接模块，辅助等固定在标准导轨上。由于元件本身的热插拔性，高度集成，扩展性高，抗干扰能力好，智能化强度好，大大的缩小设备的安装空间，无需二次配线，有效的降低工程造价。当然在实际运用中也不能单纯的参照负荷功率，还应当考虑不同的负荷类型，起动方式，系统配置等选择合理的一次元件的配置。
在低压开关柜内二次控制线路上选用专业的、配备相应通讯协议、接口的智能仪表（即通过智能仪表接口）实现通讯，完成电气参数采集;二次通讯线路上，选用性能良好的接线端子，保证接线的可靠，减小干扰;通讯连接线也应采用带屏蔽层的专用通讯数据传输线RVVP。连接各站时，应确保数据线不要拧绞，尽量使用带屏蔽的电缆且两端与保护接地连接，保持良好的传导性、独立性和抗干扰性。当设备与总线连接时，每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保运行不发生误差。两个总线终端电阻必须永远有电源。RS485传输按相应数量分段，分段站超过数据传输要求时，要用中继器来连接各总线段。
2.3 柜体结构的改进
实现低压开关柜智能化，结构上采取以下的几点措施保证电气性能和通讯安全。
（1）柜型和柜结构特性
根据系统的一次方案配置，设备容量、电流大小，馈线回路的性质和数量的选择低压柜的采用固定柜还是抽屉柜、固定分隔柜，根据不同的柜型优化柜体外形尺寸和数量，减小工程造价。
（2）柜内环境
考虑低压柜的整体抗震能力，提高型材强度、柜内支撑保证柜体运行时的动热稳定性。依据柜内的发热量，采用必要的强制风冷措施，保持柜内的通风散热。在极其严寒地区考虑加装加热器调整柜内的温度以适合弱电设备的运行温度。保证通信电子元件的使用环境温度。
（3）严格的柜内分隔
柜内各功能单元合理分隔，在实际应用中，往往会将远程控制终端、PLC、服务器站点等设置在空间相对宽裕的进线或联络柜柜内，减小通讯距离。
通常小功率多回路或大于45KW的马达回路会做成固定式结构，柜内区分一次元件和二次元件的布排，隔室定义分明，将二次端子、继电器等二次电气元件置于柜前上方的隔室（继电室内），采用统一的二次线管或线槽布线，使二次接线和通讯接线尽量远离一次设备见图2。大电流配电回路、变频、软起回路采用固定分隔形式实现，相比固定式的布排更好的利用空间。针对一体化智能型电机保护器模块，采用柜内前、后分隔分布，标准卡轨安装。双侧设置线槽加以实现见图3。
图2 固定柜的一、二次分离 图3 多回路一体化模块卡槽布置
抽屉柜内设置智能元件时，抽屉功能单元尽量采用推进力较小的推进机构，减小猛烈的撞击对通讯线路的影响。建议采用螺旋式的操作机构。二次插件方面，尽可能将普通二次插件与通讯线路插件分开来。做成双二次插结构.并保证抽屉柜的通讯线与普通二次线，形成交叉分布，减小干扰。西门子8PT柜抽屉方案的二次插件采用二次插针和专用九针DP头左右分布的一体式推送二次机构，与一次的推进分开来动作。有效的减少推力的撞击。施耐德Blokset柜在抽屉底部有三个独立的二次插件，可将普通二次线和通讯线分别接在不同的二次插上，保证通讯不受干扰。其他如MNS、GCS、GCK等低压开关柜可采用双二次插的工艺将通讯线与普通二次线分别在柜后和柜侧分开走线见图4、5。智能单元做成抽屉优点是相互不影响，总线的通信系统不受干扰，某一回路出现故障时不必整个系统停机。
（4）强弱电分离、减小电磁干扰，良好的通讯环境
大电流的环境，制作防磁骨架，降低强电对通讯的电磁干扰。利用不锈钢或铝型材在柜骨架侧面的上下侧向立柱、垂直中柱、柜内铜排支撑、断路器端头前后分隔板等处切断磁场。另外柜的纵向通讯联系和柜间的横向联系，在各低压柜的柜前上方或柜后上方设置专门的过线通道.保证通讯线路的畅通和各拼柜站点的有效联系。见图6。
图4 抽屉柜后双二次插示意 图5 抽屉柜前双二次插示意
图6 柜间通讯通道
开关柜设计范文第6篇
【关键词】高压开关柜；结构分析；改进措施
在电力系统中，l0kV高压开关柜的应用极其广泛。由于电力系统用户的需求五花八门，作为制造厂家，我们不得不针对用户的需求，为用户量身定做。这就要求我们必须真正深刻地理解相关的国家标准、部颁标准和标准柜型的设计要求。在十年的设计生涯中，对开关柜的设计有了一些体会，现在写出来与大家一探讨，以求共同进步。高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,电压等级在3.6kV～550kV的电器产品,主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器,高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分,在整个电力工业中占有非常重要的地位。
1.柜体结构与防护等级要求
1.1关于柜体的结构要求
所有开关柜的壳体必须是金属外壳，并具有一定的机械强度，柜体内的断路器室，母线室，电缆室的上方均设有压力释放通道，二次线的敷设美观并便于检查。开关柜内所有一次电器元件的安装梁必须是金属的且应可靠接地。
1.2关于防护等级的要求
10KV,高压开关柜属于高压带电设备，为了防止人体接近高压开关柜的高压带电部分和触及运动部分，在设计开关柜时，我们必须考虑柜体防护等级的要求，对于10KV固定式开关柜如GG-1A-10，XGN2-10,必须满足防护等级IP3X的要JYN和KYN系列如JYN2-10,KYN1-10,KYN11-10,KYN28-10等必须满足防护等级IP4X的要求。当然开关柜设计时，我们可以追求更高的防护等级，但存在的问题是随着防护等级的提高，生产成本相应提高，散热条件变差，所以不能一味追求高的防护等级，一般以IP3X和IP4X为宜即可。
2.主要结构型式特点及性能比较
2.1主要结构型式
经了解,中置手车式高压柜运转车,主要基本类型有两种:螺杆式结构和挂钩式结构。螺杆式结构,主要体现:(1)螺杆实现运转车与柜体连接;(2)螺杆传动,实现断路器手车从柜体内进出;(3)断路器手车运转车上升降由螺杆装置驱动。这种结构代表是西门子公司中置柜运转车。挂钩式结构,主要体现:(1)挂钩和导向杆实现运转车与柜体连接;(2)调节手轮,实现运转车导轨面与柜体内导轨面一致性调整;(3)挂钩式运转车没有提升机构,需靠人力将断路器手车放置运转车或柜内,再运转车实现断路器手车进出。这种结构代表是ABB公司中置柜运转车。
2.2优缺点对比
相挂钩式运转车,螺杆式运转车提供了比较完善使用功能。但国内生产厂家选用螺杆式运转车并不普遍,主要原因是螺杆式运转车结构比较复杂,机加工零件较多,生产成本高,同时,与开关柜配套运转车所需数量较少,许多厂家并没有运转车上投入更多设计,重视不够。挂钩式运转车功能上不及螺杆式,但因其结构简单,易于加工制造,成本低廉,到了生产厂家广泛选用。,现场实践及对挂钩式运转车设计分析,发现目前常规挂钩式运转车均存一定缺陷,这种缺陷会对断路器手车造成潜损害,增加维护工作量,会引起非正常停电时间延长。下面,对当前主流挂钩式运转车缺陷进行了初步分析,并给出了一种可行改进方法。
3.常规挂钩式运转车结构存在问题分析
3.1挂钩式运转车两种常规结构
第一种结构常见于由敷铝锌板加工组合而成中置柜,柜内生产厂家大多与某公司生产ZS系列中置柜结构相类似,可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这类运转车存下列缺点:(1)运转车上两个导向杆只起导向作用,不受力。也就是说,运转车与开关柜体间仅靠挂钩一个点连接一起。(2)使挂钩顺利插入柜体内,设计上,必须留有一定间隙,以方便操作。推拉断路器手车时,间隙反映运转车导轨与柜体导轨之间。(3)经长期使用后,撞击力作用下,柜体上与挂钩连接处,以及运转车上挂钩轴会变形,这种变形导致了两导轨间间隙进一步扩大。间隙越大,撞击力越大,两者间形成恶性循环,最后导致运转车不能使用,或严重影响运转车使用安全。
第2种结构常见于柜体由型钢与金属板件组装而成中置柜。这类柜体也可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这种结构可以消除两导轨间水平间隙,设计上却存一个垂直高度差,它导致了更大撞击力。同时,使用时如不仔细调整,会使垂直高度差变更大。从使用效果来看,这种结构同前者比,操作性及安全性更差。
3.2运转车结构对实际使用影响
通过现场调查和分析对比,发现运转车结构对中置柜操作性能影响是渐进,影响巨大。其主要表现两个方面:(1)对操作性和使用安全性影响:这种影响产品交付前期影响并不显著,时间推移,影响越来越明显,运转车操作性和使用安全性大大降低。(2)对断路器手车影响:这种影响主撞击力造成,撞击力导致断路器手车车轮变形。安装及现场调试阶段,对断路器手车推拉操作次数最多,车轮变形往往是这一阶段出现。车轮变形导致手车推拉困难,会将断路器手车卡死运转车或柜体导轨内。是例行停电维修时出现此种故障,必然会延长停电时间,形成不能按时供电事故。统计发现,产品投运前,约有10%～20%手车轮存不同程度变形,每个工程中约有一、二台变形较大影响正常操作,需维修处理。
4.对10KV配电系统高压开关柜结构设计改进的措施
针对上文所述运转车存问题,我们设计了一种改进方案,这种方案着重解决了上文所述挂钩式运转车存各种缺陷,主要表现以下几个方面:
(1)消除柜体导轨与运转车导轨之间间隙,避免产生撞击力,结构上,确保当运转车靠紧柜体时,运转车导轨与柜体导轨可靠接触,基本无间隙。
(2)特别设计了锁定装置:利用磨擦自锁原理,一个特别设计凸轮装置,可以实现运转车锁定。其工作方式为:凸轮未锁定前,弹簧作用下挂钩与柜体接触面间有一定操作间隙,可以使运转车挂钩顺利插入并钩住柜体。逆时针转动凸轮,消除操作间隙,将运转车与柜体可靠锁定,推拉断路器手车时,无需再靠人力顶住运转车,操作可靠性以提升。同时,为保证挂钩转轴不因受力变形,将挂钩转轴处改为腰形孔,锁定前,弹簧将挂钩向前拉,保证了挂钩与柜体正常操作间隙。
(3)操作间隙调整:一段时间使用后,挂钩及凸轮会磨损,间隙增大,会降低锁紧力,针对可能出现这种情况,凸轮与运转车之间,增设了调整垫。调整垫可以作为配件,由用户需要自行添加。
通过试验和使用综合评价是:(1)改进成本:如上所述,与原结构相比,改进后并没有增加太多零件,新增成本相开关柜而言,可以忽略不计。另外,还可对已出厂运转车进行改造,提高运转车操作可靠性。(2)改进效果及用户反映:将改进后运转车交用户试用后,到了用户肯定,他们认为,操作可靠性、安全性、操作简便程度以及对断路器手车保护等各方面,均比原结构有较大提升。
开关柜设计范文第7篇
本设计综合运用现代测量技术，通过无线测温的方式，实现了高压开关柜内温度数据的自动化测量，很好的解决了在高电压大磁场环境下，开关温度在线检测困难的问题；开发的适用于特殊工况下的温度测量装置能够以红外无线传输方式实现了高压侧与低压侧的电气隔离。
【关键词】MCGS 开关柜 母线 温度
在整个供配电系统中，开关柜是最重要的环节之一，其运行的安全性直接关系着整个电力系统的安全。由于开关柜一般为密闭装置，散热条件差，再加上用电设备长期满负荷甚至超负荷运行，导致发热量过大，热积累加剧，从而引发破坏柜内设备绝缘部件甚至短路、火灾等重大安全生产事故。如何便捷、有效地实时监测开关柜内母线温度便成了电力工程技术人员所共同面临的时代课题。
1 系统的工作原理
本系统中采用接触式安装温度传感器用以测量母线发热点温度，温度测量部分安装在母排上，负责采集对应测温点的温度值，温度数据从测温单电机的串口发送端（P3.1）送到红外编码/译码器MCP2120，由它将信号编码调制后送低功率红外收发模块TFDU4100通过红外光传给系统下位机模块中的TFDU4100，系统下位机模块中的TFDU4100接收到红外信号后将其送过与之相连接的红外编码/译码器MCP2120，解调译码后送给下位机进行数据处理。系统下位机模块能够同时接收多个温度数据，它通过无线方式收集各测温点的温度数值，并采用RS-485总线的主从结构方式接受上位机轮询，将数据上传给作为主机的上位PC机，接受上位机的控制命令及温度限值；同时又能够处理接受的红外无线温度数据、显示母线温度并能够进行现场报警。上位机采用MCGS组态软件开发监控系统，通过RS―485总线集中监管整个系统、控制命令、轮询温度值、处理保存并打印数据等。其工作过程如图1所示。
2 系统的硬件部分
从系统所实现的功能的角度将硬件部分划分为几个具有相对完整功能的模块：测温及传输模块、数据处理模块、通信模块。其中测温及传输模块由以底层单片机、红外编码/译码器、红外收发模块构成，完成温度的接触式采集和红外无线传输功能；数据处理和通信模块则是由上位机、RS-485总线网络和下位单片机共同组成的主从分布式结构系统。
2.1 测温及传输模块
测温及传输模块硬件结构如图2所示。主要用来检测结点温度并通过红外方式无线发送给通讯层中数据处理模块。所用主要元器件有DS18B20、红外收发装置、AT89C52单片机及电路配套的电阻、电容等。其中，红外收发装置硬件接口方式如图2所示。
2.2 通讯层硬件设计
通讯层的核心处理器是AT89C52单片机系统，它通过RS―485总线与上位机通信，同时通过红外方式收集对应底层采集设备的温度数值。在硬件设计上，该层中单片机与红外收发设备的硬件联接方式与测温及传输模块中类似，与上位机通过485总线实现通信。
2.3 上位机串口通信的硬件设计
为了配合本系统测温装置和上位PC机之间进行数据传输设计中选择无源转换器MWE485C，实现RS-232/RS-485信号转换。该产品是由武汉鸿伟光电技术有限公司研发生产的一款性价比较高的信号转换器，使用时将标准DB9孔串口与计算机的串口直接连接，接线端子中A+和B-与RS485中对应连线即可。
3 系统软件设计
本系统的软件设计主要包括用于测温传输模块和数据处理模块的单片机软件设计及用户监控软件设计两大部分。
3.1 单片机软件的设计
由于本系统中最底层和通讯层所选用的均为AT89C52单片机，所以软件设计部分的主要子程序包括温度测量、信号发射、信号接收、串口通信等内容。其中最底层单片机承担的主要是温度测量和无线发送温度数值的功能，程序编写比较简单，不再赘述，下面主要介绍一下通信层单片机的程序设计。
通信单片机作为PC机的下位机，它承担了两个方面的工作：一是采集监测点单片机通过红外传送过来的数据并保存在片内自建的存储区；二是将这些数据通过串行口，用中断的方式发送个PC机。
通信单片机向采集器要数的发送数据格式为：“！”+ID+数据长度+“#”，接收数据格式为“！”+ID+温度数据（6字节）+“#” ，其中6字节温度数据依次为A相温度值低字节、A相温度值高字节、B相温度值低字节、B相温度值高字节、C相温度值低字节、C相温度值高字节。通信单片机按发送格式通过红外循环发送，采集器接收到后先验证ID号，通过验证的采集器向通信单片机按“！”+ID+温度数据（6字节）+“#”的格式发送数据。
通信单片机接收后先验证开始符是“！”还是“*”（因为PC机的发送开始符是“*” ，采集器发送开始符是“！” ），然后再进行数据处理。程序流程图如图3和图4所示。
3.2 监控软件
温度监测系统的主机软件采用MCGS组态软件。系统的设计组态设计思想，从最大程度地方便用户的角度开发设计，在保证功能全面实用、性能安全可靠的基础上，尽可能做到智能式操作要求。监控软件功能结构图如图5所示。
对上述功能加以区分整合，从功能角度将用户监控软件设计分解为两块内容：以现场监控、数据处理、数据记录、监控报警及现场记录为开发目标的组态设计和以获取下位机温度数据、向下位机发送命令及温度限值为开发目标的单片机驱动构件开发。
3.2.1 组态设计
为实现友好的人机交互，本系统将界面设计成多窗口模式，分别为：封面、监控界面窗口、温度记录窗口、报警记录窗口、历史温度曲线窗口及历史温度表格窗口等6个功能性窗口，同时根据对系统工艺流程的分析，我们在MCGS 的实时数据库中创建了78个变量对象，其中开关量8个，数值量62个，字符量7个，组对象1个。
（1）监控界面。
该界面显示了高压开关柜中的母线连接情况，主要用来监控多台开关柜中母线实时温度情况以及所有监测点中各相温度超上限报警情况，如果检测到的温度高于设定的报警上限，该相对应的报警指示灯将由绿色变成红色警示用户。如图6所示。
（2）温度记录。
由于温度是大惯性量变化缓慢，普遍设定轮询时间为5S，但是在组态环境中，这个值用户可以进行修改，修改范围为1～30S。每一次轮询得到的温度值直接进入数据库中，由实时数据库到各界面显示。本系统提供了对每个站点中每相温度的“历史温度报表”、“历史温度曲线”和“实时温度曲线”三种查询功能。
（3）报警记录。
本系统的报警设计分为三个部分：报警输出、实时报警信息及历史报警记录。
其中报警上限值系统初始化时默认设定为35，用户可以根据实际情况自行设定，点击图中“完成”按钮即可。实现这一功能的方法是在MCGS运行策略中的循环策略中添加如下脚本程序：
！SetAlmValue（ad01，设定值，3 ）
…………
！SetAlmValue（cd14，设定值，3 ）
其中：ad1，ad2，……，cd14是报警对象，“设定值”是定义在实时数据库中的数值型对象，3是设定的报警类型为上限报警。语句的含义是将对应报警对象的报警上限值修改为设定值。
3.2.2 单片机驱动构件的开发
进行MCGS设备驱动开发的过程，就是依据设备特性及含义设定5个属性并对8个方法功能的编程过程。
（1）属性接口的设定。
属性：DevType=1 表示设备的类型为子设备
属性：DevStyle=1表示设备的类别串口父设备对应的子设备
属性：DevChannel=42表示设备的通道个数42个
属性：DevBaseIO=0表示设备所用IO的基地址为0
属性：DevIONumber=0 表示设备所用IO地址的个数为0
（2）串口函数设计。
通用串口父设备提供的标准串口读写函数有以下三个：
ComOutDat //把数据写入串行端口并输出到子设备
ComInDat//从串行端口中读取数据
Comoutindat//通过串口发送读数据的命令， 并接收返回数据。
程序编写如下：
Public Function FetchDataFormComm （ By VallngCheck Flag As Long，ob jCommParent As Object， strMcgsOrder As String， strMcgsData As String） As Long
Dim bytExdata（ 0 To 1023 ）As Byte
lngReadLen = objCommParent. comoutindat（bytExdata （ ） ， Len （ strMcgsOrder） ， 0， 86， 35， 1000）
For lngIndex = 0 To lngReadLen - 1
strMcgsData= strMcgsData+ Chr（bytExdata （ lngIndex） ）
Next lngIndex
（3）接口函数设计。
数据的通讯格式为：开始符 “*” + 通道号+ 数据+ 结束符“！”，部分程序如下：
Dim strMcgsOrder As String
strMcgsOrder= CStr（lngDevChannel） + CStr（asngDataValue （lngDevChannel） ） + "！ " //以字符串形式存放打包后的数据， 用于串口函数中调用，并规定字符串格式；
调用串口通讯函数：
lngReturn = FetchDataFormComm（0， m _ ob jCommParen t， strMcgsOrder， strMcgsData） //把从串口读取的数据进行解包存放到通道中；
For i = 0 To 5
asngDataValue（i）=Left（Str（ExdataByte（3+2i）*16+ExdataByte（2+2i）/16+（ExdataByte（2+2i）Mod 16）$0.0625），5）∥转换读取的温度值，i为通道号；
4 总结
本系统设计上硬件结构简单、运行稳定、精确度高、实时性好、价格成本合理，能够实现从监控室到工作现场的无障碍对接，同时，其高安全性的上位机监控系统内所特有的数据曲线记录分析功能对系统运行故障的预测预防有着十分重要的现实意义。
参考文献
[1]刘全越，萧宝谨，高文海.电力线路温度采集及数据无线传输系统的设计[J].科技情报开发与经济，2008.
[2]费万民等.高压开关触点和母线温度在线检测及监视系统[J].电力系统自动化，2004.
[3]张文明.组态软件控制技术[M].北京：清华大学出版社，2006.
[4]王晓光，郑萍，马巧娟，王玉飞，张建刚.基于MCGS的51系列单片机通用驱动程序设计[J].仪器与传感器技术，2010.
开关柜设计范文第8篇
关键词：抽出式；低压开关柜；电气设备；选型
引言
合理选择低压开关柜，不仅能起到提高电力工作效率的目的，而且对于降低企业资金花费、整合企业资源有重要帮助。文章首先介绍了低压电器柜的分类，并介绍了集中常见低压柜的特点和功能。
1 低压开关规定种类
目前市场上流行的开关柜型号众多，归纳起来有以下几种型号：GGD型交流低压开关柜、GCK型交流低压抽出式开关柜、BFC-25型低压开关柜、GCS型低压抽出式开关柜、MNS型低压抽出式开关柜，其中最常见的有GCK型交流低压抽出式开关柜、GCS型低压抽出式开关柜、MNS型低压抽出式开关柜。以下就这3种类型进行选型分析。
2 GCK型交流低压抽出式开关柜
2.1 GCK型交流低压抽出开关柜的结构
GCK低压抽出式开关柜是由电动机控制中心和动力配电中心柜组成的一种组合式成套装备。由电动机控制单元和其他功能单元组合而成，柜体分为处置母线区、水平母线区、元件安装区和电缆区等，并且同一柜体的功能单元并联在垂直母线上。而各功能单元分别安装在小室内，因为这4个区域是相互隔离的，所以当任何一个功能单元发生故障时，都不会影响到其他单元，其在很大程度上防止了事故的扩大。同时我们还可以根据某些需要设置一定数量的备用单元，这样便于某一单元故障检修时可立即投入使用。
2.2 GCK型交流低压抽出开关柜的特点
GCK低压抽出式开关柜创新的采用了拼装组合结构，这种结构的优势主要有三点：第一是在内部元器件进行组合拼装过程中，只要严格按照设计图纸进行安装，就能够保证各个元器件之间的布局科学、合理，在后期进行导线连接时也能够有充足的空间进行排线，保证了开关柜内部的整洁性。第二是安全性能更高，该种开关柜的断路器与MCC柜抽屉小室的控制杆之间采用了机械连接，当开关柜出现异常情况时，管理人员能够在第一时间进行断电控制，防止出现更大的安全事故。第三，采用了新型处理技术，使用起来更加方便灵活。GCK低压抽出式开关柜在框架材质上进行了优化和改良。例如为了防止材质出现过快锈蚀和老化，在一些机械机构上进行了镀锌处理，通过添加惰性金属覆盖膜的形式，有效防止了开关柜在复杂环境中容易发生锈蚀的问题。除此之外，还在开关柜的外层进行了酸洗处理，即便是设备在工作过程中产生了静电，也能及时的输送出去，降低了静电对开关柜的安全影响。
2.3 GCK型交流低压抽出开关柜的适用范围
在环境因素方面，考虑到该种开关柜所选用材料的特殊性，应保证白天工作状态下的环境温度不超过四十摄氏度，夜间最低温度也要控制在零度以上；同时，向所有用电设备一样，低压开关柜对于工作环境的干燥程度有较高要求，不能在油烟、酸腐蚀以及可燃气体环境中长时间工作，否则会导致一些正常用电设备出现线路故障，严重情况下还有可能引起电力火灾等问题。
3 GCS型低压抽出式开关柜
3.1 GCS型低压抽出式开关柜的结构
与GCK型低压抽出式开关柜设计的不同，GCS的研发更多的是在行业主管部门以及广大电力用户的要求下研制而来的。GCS与传统的低压开关柜相比，在结构选材上用钢板代替了传统的金属铁板，有效降低了整体框架的防腐蚀能力。同时整个外部框架密封成固定外壳，外壳内部主要有动力控制装置、计算机控制系统以及服务器串口等。由于GCS低压抽出开关柜中采用了一系列的现代技术，因此无论在适用范围还是安全稳定程度上都有了较大进步，在相关行业得到了广泛的认同和使用。
3.2 GCS型低压抽出式开关柜的特点
装置的框架采用8MF型开口型钢的全组装式框架结构。主构架上均有安装E=20mm和100mm的安装孔，这在一定程度上加强了框架组装的灵活性且十分方便。开关柜装置的各功能室相互隔离，使得单元室、母线室和电缆室的作用相对独立，保证了用电的安全性。装置没有采用将水平主母线置于柜顶的传统设计，而是将水平主母线平置排列，从而增强了母线抗电动力的能力，目的是为了让主电路具备高短路强度能力。
3.3 GCS型低压抽出式开关柜的适用范围
GCS型低压抽出式开关柜适用于提炼石油、发电、化工、纺织、冶金、高层建筑等行业的配电系统。与GCK开关柜一样，GCS的正常工作环境温度也在零度到四十度之间，但是由于在结构框架上采用了一些新型的防腐蚀材料，加上外壳密闭性能较好，因此GCS抽出式开关柜能够适应一定的潮湿环境，对于复杂环境作业具有较强的实用性，因此其应用范围也更加广阔。除此之外，由于在设备元器件进度上有了进一步革新，因此设备进度也有了一定程度提升，对于设备运行环境的稳定性有较高要求。
4 MNS型低压抽出式开关柜
4.1 MNS型低压抽出式开关柜的结构
MNS型低压抽出式开关柜的基本框架为组合装配式结构，全部通过螺钉互相连接而成，再依次装上其他相关组件最终组装成一整的开关柜。柜体通过高强度螺钉和高强度螺栓组装而成，确保了柜体的坚固程度，柜架及内层隔板经镀锌化处理，从而保护了铁层不被损坏。
4.2 MNS型低压抽出式开关柜的特点
MNS型低压开关柜框架为组合式结构，基本骨架由C型钢材组装而成并且利用三维角板定位以及螺栓连接无焊接结构，这样一方面避免了焊接和应力，另一方面也提高了安装精度。MNS型组合式低压开关柜的每一个柜体分隔为3个室，且室与室之间都用金属板隔开，有效防止了开关元件因故障引起其他线路短路。装置设计紧凑以较小的空间容纳较多的功能单元。装置人性化的设计具有可靠性和安全性，采用高强度阻燃型工程塑料从而也确保了人身安全。
4.3 MNS型低压抽出式开关柜的适用范围
MNS型低压抽出式开关柜为适应电力工业发展的需求，参考了国外MNS系列低压开关柜的设计。它主要适应与各种供电、配电的需要，能广泛用于发电厂、变电站、工矿企业、大楼宾馆、市政建设等各种低压配电系统。■
参考文献
[1]蔡碧峰，王敏涛.建筑电气安装及低压开关柜选型问题研究[J].四川建材，2013（7）：164-165.