智能开关柜快速布防系统的设计与应用

李金诚 周玉龙 邓京芝

摘 要：电力系统是经济快速发展的重要保障，随着物联网技术、智能化技术的发展，电力开关柜的发展也更加适应社会需求。电子开关柜的智能化发展，利用智能控制技术实现电力开关柜的更简单操作，有利于促进电力电气设备的稳定性、安全性，大大改进电力开关柜的问题和不足，能够更好地完成电力设备的工作运行。

关键词：智能 布防系统 无线网

一、电力开关柜系统概述

开关柜是一种高压成套配电设备，是将有关一、二次设备按特定的线路方案组装而成，在电力系统中获得广泛应用。电力开关柜的智能控制器，顾名思义就是对传统的电力开关柜进行改进和完善，将智能控制技术应用到电力开关柜的控制器中，实现电力开关柜控制器的自动化和智能化，节约经济成本的同时提高电力控制器的运行安全性和稳定性。

为了能够有效地降低电力系统的故障发生率，检修人员需要在日常工作中做好电力运维检修工作，但是由于电力系统的特殊性，在开展电力运维检修工作的过程中，存在较多的危险点。为了保证检修人员及整个电力运行系统的安全性，需要在开展电力运维检修工作之前，应对各类危险点予以全面掌握，采取有效的预控措施。在进行二次保护屏设备作业时，需要在工作的二次保护屏前、后门悬挂上“在此工作”标示牌，并将与之相连的非工作二次保护屏柜前、后悬挂红布进行隔离，防止工作人员误近带电设备发生触电危险。

目前采用人工悬挂标识牌和悬挂红布这种的工作方式，这种方式不但效率低下、管理不便而且存在一定的安全隐患。所以保护屏及开关柜智能布防系统势在必得，该设备可以通过远程控制自动进行布防工作并且可以在后台实时监控布防情况有效地节省了人工，提高了安全性。

二、智能开关柜系统的设计

本系统主要由电动卷帘、直流电机、无线驱动控制器、无线接收网关、软件后台服务系统、手机控制APP和智能主机组成，主要用于保护屏及开关柜智能布防，通过远程手机或无线控制终端实现运行屏柜的一键式红布幔自动升降布防，并实现所有屏柜布防状态的在线监测及远程控制。系统通过手机APP或智能主机控制，通过设置控制设备，可实现一个到15个无线驱动控制器控制。APP和智能主机间互相通信，任何一设备控制后，另一设备自动状态改变，系统还可实时保存信息，也可手机远程查看当前状态。

三、系统详细设计

（一）无线驱动控制总体设计

无线驱动控制器负责接收并处理无线模块接收来的控制信息，并驱动电机的正向运转、反向运转和停止，最后将处理的结果信息发送给无线控制网关。无线控制网关负责数据的中转以及各类控制设备的管理，它接收来自智能主机或云服务器的指令，下发至无线驱动控制器，并把相关设备状态数据信息进行反馈。主动控制无线驱动控制器开关，并将结果信息发送给智能主机和云服务器。

（二）智能主机

智能主机可查看各卷帘的状态、运动信息，可设置定时自动开关，自动下发给智能控制网关，并接收智能控制网关发送来的状态信息。能单独控制某一路卷帘状态，也能群控所有卷帘状态。智能主机主要功能体现在以下几点：实时监测各点状态信息;自动记录;远程控制;多路控制;定时自动控制。

（三）软件功能

软件分为云服务器和手机APP软件。云服务器主要功能是接收手机APP的控制指令，将控制命令发送给无线控制网关，并记录状态变换信息。服务器上包含数据库，通过数据库匹配成功后APP端才能登陆成功。通过读取服务器上存储的状态信息，可以查看所有的工作历史记录。采用阿里云服务器，稳定可靠，灵活配置，永不担心掉线，系统安全。

（四）无线模块

无线模块选用：上海稳恒WH-L101-L。WH-L101-L 是上海穩恒开发的一个支持点对点通信协议（同时支持有人集中器通信协议，需要更换固件）的低频半双工无线模块，可实现串口到无线的数据互转。工作的频段为：398～525Mhz。使用串口进行数据收发，降低了无线应用的门槛，可实现一对一或者一对多的通信，模块通讯距离可达 3500m（空旷视距），尺寸较小，易于焊装在客户产品的硬件单板电路上。

四、本系统涉及主要技术难点

（一）无线组网技术的研究

本系统包含多个布防装置，每个布防装置需要通过组网方式实现系统连接，通过组网后实现每个设备的自由控制，从而实现系统的一键式布防。系统通过无线组网方式实现每个装置和网关之间的自由组网。通过无线设置电机的转动圈数和转动时间，可实现不同布防装置的阶段开启和开启的比例，并可设置系统开启的时间及关闭时间，从而可实现系统定时自动开启和关闭。

（二）针对保护屏及开关柜红布幔的布防情况进行研究

通过在保护屏及开关柜上装设红布幔快速自动升降装置，实现保护屏及开关柜的一键布防，可提高现场保护屏及开关柜的布防效率，并实现对各个屏柜红布幔布防状态的实时监测及远程控制，使布防工作更智能、更高效、更安全。对加快泛在电力物联网建设，实现变电站内设备的状态互联，以及进一步优化营商环境，减少客户停电时间等方面有着重要的经济及社会效益。

参考文献

[1]周永耀，梁汉泉，曾永浩.浅析电力开关柜的智能控制器设计与应用[J].工程建设与设计，2013（1）：113—115.

[2]詹欣圳，陈全民，张少保.分析电力开关柜的智能控制器应用现状及设计要点[J].科学与财富，2016（11）：40.