智能化低压开关柜设计及应用分析

尤永峰 白瑞

摘 要：近年来，我国乃至世界的科学技术水平都得到了显著提升，而在现代化工业生产以及人们的日常生活中，电能的使用是相当普遍的，可以说现代社会离不开供电，因此，电源的安全运行一直是人们较为关注的问题之一。只有保证安全可靠的供电，人们的生产生活才能够更加安全地进行，同时有效利用电能提升工作效率以及生活质量。基于此，以下对智能化低压开关柜设计及应用进行了探讨，以供参考。

关键词：智能设备;低压开关柜;远程监测;应用分析

0引言

开关柜主要承担了电力系统中的运行控制功能，涉及到发电、输电等多项工作，对于开关柜的研究也具有现实意义。开关柜内部包含继电保护装置、负荷开关、二次设备等，通过连接多条母线和出现的形式实现电能的分配和控制。从这一角度来看，低压开关柜的运行过程直接关系到电网的安全运行、供电可靠性。对于一些潜在的故障或隐患，也需要及时地采取处理措施。

1低压开关柜概述

低压开关柜是供电系统中的关键组成部分，当前市面上有着各式各样的低压开关柜类型，其中MNSQH抽出式低压开关柜、GCL低压抽出式开关柜、MNS低压开关柜、GCS型低压抽出式开关柜、组装式低压开关柜、MS低压抽出式开关柜、GCS型低压抽出式开关柜、GGD低压固定式开关柜以及GCK抽出式开关柜等都是较为常见的。在设计过程中低压开关柜需要根据供电系统的相应需求进行，首先进行各单元器件的设计，之后再进行集成与组装。为了使其更加安全稳定地运行，需要进行一定的安全防护措施，通常使用隔离措施使得功能单元进出线之间隔离开来，有效的隔离是安全防护的必需措施，也是低压开关柜安全等级提升的关键。供电系统设计中采用最多的是两进线—母联的形式，而低压开关柜的组成部分相应的包括进线柜、母联柜以及馈线柜等组成。采用上述结构能够不间断地输出电源至供电末端。在选择控制电源时，UPS小功率供电是常见的选择，通过整流、逆变等相应的措施使得控制电源在整个供电过程中可以得到不间断切换电源。

2智能低压开关柜总体设计

智能型低压开关柜以原有设备为基础，进一步增加智能化控制器件和逻辑，完成对传统低压开关柜的智能化升级改造。考虑到电网中的开关柜数量巨大，分布零散，因此在通信方式上采用无线通信机制，以性价比较高的CC2530单片机为主控核心，控制传感器对温度、电压、电流等参数进行实时采集和传输，一旦参数超过预设的阈值，立即启动风机等设备进行调节，实现远程监控。

3智能低压开关柜详细设计

3.1改进方案风险评估

依据上一小节的改造方案，控制电源的供电可靠性得到了有效提升，但是这一方案并不是完美的，同样在使用中有电源失电的可能性，因此有必要对其进行相应的风险评估。其中高压倒闸作业是可能导致低压开关柜控制电源失电的检修作业之一，实施高压倒闸作业是为了进行高压设备的检修，而为了更好地完成倒闸作业，低压的某段进线需要在一定时间内处于失电状态，这时低压开关柜中的PLC控制母联柜进行合闸，确保末端负载能够正常供电。而低压开关柜进线柜停电检修以及大功率UPS停电检修作业也会引起控制电源的失电现象，但是需要注意的是同一站点进行检修工作时需要保证高压倒闸作业、低压柜进线断路器停电检修作业与大功率UPS停电检修作业之间的间隔性，不能够同时进行，只要能够有效避免冲突作业，改进方案便能够有效实现低压开关柜控制电源供电可靠性的提升。

3.2综合监控模块设计

智能型开关柜可以实现对电压、电流和设备在线状态的实时测量和传输。由于开关柜中电气设备的工作电压是220V交流电，单片机无法对其进行直接的测量，因此采用电压变换的思路，通过ZMPT101B电压互感器将220V交流电进行降压。电压互感器经过大电阻与一次侧相连，实现毫安级的电流输出，再通过电阻器转换为电压信号。由于输出电流极小，电压互感器几乎运行在空载状态，具有很好的线性关系，达到了很高的测量精度。传统电流互感器在小电流范围内具有较高的精度，但是不能很好地适应大电流的测量任务。因此本文采用分流器的方案完成电流的采集。分流器具有无磁饱和、价格低、精度高等特点，可以满足大交流电流的测量，非常适用于低压开关柜的电流监测。为了实现对设备状态的监测，本系统采用了光电耦合器、发光二极管和发光三极管的组合电路对设备工作状态进行识别，可以准确反映设备触点的开合状态，实现了对断路器、接触器等关键设备的分合闸状态监测。

4低压开关柜的设计和制造应注意的问题

低压开关柜的工艺特性特点决定了高压柜的工艺实施，在设计和制造过程中要注意这种低压开关柜的规范和工艺细节，并考虑到一些小的瑕疵，以实现高品质的要求。低压开关柜的设计和制造过程中，要从全局出发做好设计和施工工作。在低压开关柜的设计和制造中，首先要了解客户的需求，对客户提出的参数要求和所在区域的设备基础来选择型号，由于设备的实际运行和周围环境有着密切关系，所以充分地沟通设计方案，是做好低压开关柜生产制造工作的前提。同时，制作厂家一定要严格按照国家和行业的标准规范进行生产，在确保生产质量的同时节约制作成本。根据本厂生产设备情况进行加工、设计，实现高标准、高质量的生产，多考虑一些细节上的改进，在符合设计要求的基础之上进行设备拓展。要实现精益化生产，保证每台柜体承载元器件的均匀性和电流分布的平衡性。

5结束语

随着现场总线、数字传输、通信网络、无線传统等技术的快速发展，许多电力设备制造企业开始投入大量的资金对新型智能开关柜进行研发，不断采用新技术新工艺，低压开关柜变得越来越智能化，为智能电网和其它电气系统的建设注入了新的活力。在工业化和城市化不断深化的未来，电力系统的规模将更加巨大，这为智能化低压开关柜的发展提供了广阔的市场空间。

参考文献：

[1]陈家旺.浅谈低压开关柜的温升[J].科技与创新，2019（23）：140-141.

[2]卢慧强，肖朋，赵科达，叶晨星，赵明.低压开关柜标准化设计分析[J].电气技术，2019，20（01）：116-118.

[3]张结福.简述低压开关柜安装过程中可能会发生的问题及解决方案[J].河南建材，2018（06）：317-319.