智能低压开关柜馈线监控、测量装置的研发及应用

沈顺德 余伙庆

摘  要：文章介绍一种低压开关柜的馈线模块，该模块可监测16个回路，可实现遥信、遥控、遥测等三遥功能，应用于发电厂、变电站或其他工矿企业等专业用户的低压开关柜中，实现低压开关柜的智能监控功能。

关键词：低压开关柜;馈线模块;三遥功能;智能监控

中图分类号：TM591         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0162-02

Abstract： This paper introduces a feeder module of low voltage switchgear， which can monitor 16 circuits and realize remote communication， remote control and telemetry， which can be used in low voltage switchgear of power plant， substation or other industrial and mining enterprises. The intelligent monitoring function of low voltage switchgear is realized.

Keywords： low voltage switchgear; feeder module; three remote function; intelligent monitoring

引言

大数据技术已经逐渐被应用到了生物、医学、商业、石油以及电力等各个领域中，并且深入挖掘出了很多有价值的优秀信息数据。对于电力设备行业来说，应用电子式互感器、智能化开关等，设计和生产智能化开关柜，为电力大数据提供基层的设备支持尤为重要。

对于智能变电站，站用变低压开关柜作为变电站内部的重要组成部分，是保障智能变电站安全、可靠运行的重要保障;对其进行智能化升级或改造，是建设智能变电站的重要措施，是为变电站提供各类稳定、可靠的电源的基础。

1 智能低压开关柜馈线方案的现状

长期以来，在电厂、核电或其他工矿企业的专业用户中，监控系统或变电站管理均为重视高压，对低压（380V系统）并不重视，现有的技术方案是：

（1）仅对进线或重要的低压馈线回路采用了智能设备来监控，对次重要的馈线回路，特别是采用了塑壳断路器的馈线回路，由于数量庞大，目前基本上很少监控，或由于需要的监控设备太多、费用增加明显而放弃监控。

（2）按上述的方案，如需监控，则需要硬接点连接到后台监控装置，或后台监控装置硬接点输出控制分闸;对于模拟量，往往需增加电流互感器和电流变送器等元器件。这样往往造成低压开关柜安装容量降低，且需要大量的控制电缆连接低压开关柜与后台设备之间。

2 智能低压开关柜馈线一次方案

本文的目的在于提供一种结构简单，集成监测16路馈线开关状态、16路馈线报警脱扣状态、16路馈线电流测量、1路母线电压测量、16路馈线控制开出等功能，带通讯功能，实现三遥，可方便接入综合自动化系统的低压开关柜馈线监控、测量装置，解决现有低压开关柜馈线存在的技术问题。

如图1所示，本文主要控制低压开关柜馈线，一般情况下以16回路为单元，也可以设计为8个回路一单元。每个馈线断路器（QF1～16）需要带OF断路器辅助接点和SD断路器脱扣辅助接点;每个馈线回路在B相（也可其他相序，LH1～16）安装一个霍尔电流传感器;如需对断路器进行操作，则需要在断路器增加MX分闸脱扣器。

3 智能低压开关柜馈线监控、测量装置的设计

为对智能低压开关柜馈线一次回路进行监控、测量，设计一种集成监测16路馈线开关状态、16路馈线报警脱扣状态、16路馈线电流测量、1路母线电压测量、16路馈线控制开出等功能的测控装置，采用以下的技术方案：

（1）图2为本文的CPU示意图，采用M430F2491嵌入式微控制器作为核心处理器，所有的数据通过其处理。

（2）图3为本文的电压采集示意图，采用电阻与电容的串并联实现交流电压采样，每相电压一组，三相电压分别采样，送至CPU处理。其中R1为多个串联的贴片电阻，R2、R3、C1可使用单个器件。

（3）图4为本文的开关量采集示意图，有四个模块，共采集32路开关量输入。采用4个74HC244芯片作为开关量输入采集元件，经过光电隔离器隔离后输入，每个芯片可采集8个回路，共可采集30路开关量;其中前16路用作监测断路器的OF辅助接点，后16路用作监测断路器的SD脱扣告警辅助接点。

（4）本文的电流采用2个74HC4051芯片作为模拟量采样，共可输出16路馈线单相电流。其中馈线采用霍尔传感器采样，霍尔传感器的输出信号为0～4（5）V，可以经滤波后直接进入CPU读取，因此选用74HC4051八选一模拟开关选取读入即可。其中A0～A2、E由CPU控制，按顺序选取读入模拟量电流值。

4 应用说明

该产品结构简单，价格适中，集成监測8/16路馈线开关状态、8/16路馈线报警脱扣状态、8/16路馈线电流测量、1路母线电压测量、8/16路馈线控制开出等功能，带通讯功能，实现三遥，可方便接入综合自动化系统，广泛应用于智能变电站、智能配电房的低压开关柜馈线回路中。产品可提供电流、电压、功率、开关量状态等大数据系统所需的结构化数据，如需提供温度、湿度、烟雾等，则可通过设置和增加相关接口来实现，是较为方便的一种智能化低压开关柜的馈线监控、测量装置。

5 结束语

实现低压开关柜的智能化的方案有很多，本文提供的为较为简单，功能较为完善，可有效提供低压开关柜的智能化水平，为国内电力大数据建设提供原始的一小步。

参考文献：

[1]朱建.500kV智能变电站的设计思路和建设模式[J].通信电源技术，2018（08）.

[2]李占英.智能配电网大数据应用技术与前景分析[J].电力大数据，2017（11）.

[3]王鹏.智能电网系统中的智能开关柜设计分析[J].江西建材，2013（5）.