低压智能配电系统的特点与应用

刘洋宇 尚龙龙

摘要：随着科学技术的日益发展，人们对设备的智能管理和运行控制有了更高的需求。人们将电力设备日常工作的控制、管理和维护技术与企业的整体管理系统紧密结合起来，从而实现更高层次、更完整的设备控制，这也将成为当前设备发展的一大趋势，包括先进的电子电气、计算机和网络、传感器以及其他信息通信技术等现代科学技术。

关键字：低压配电系统；远程监控；断路器

一、引言

人类对设备的智能管理和运行控制的需求随着科技的发展而不断提高。人们将电力设备的日常工作的控制、管理和维护技术与企业的整体管理系统紧密结合起来，从而实现更高层次、更完整地设备控制。以前的低压配电控制系统，为了对设备进行全面的监控、保护和管理，一般采用配属断路器、控制继电器和接触器等电子元器件所组成的切换直流接触器的人操纵法来进行控制。但当需要使用微电脑来实现对设备的智能监控与管理时，就需要使用PLC或微处理器等设备。大量的电能变送器需要使用在这一系统中，但其成本高、连接麻烦、准确度低、质量不稳定，对电气系统的流畅运行是不利的。目前，很多公司都在研究将计算机技术等先进科学技术应用到设备配电系统中，于是，就开发了智能低压配电控制系统[1]。

二、低压配电系统需求分析

智能低压配电系统相对实现的成本在普及初期远高于一般的配电系统。因此必须配备智能元件和部分控制装置，给人的印象总是要适应中高端的应用场景。并且由于近几年科技的发展，智能配电的系统部件更加多样，同时在功能上也更加适应消费者的需求，再加上市场竞争激烈，智能低压配电系统在价格上更加灵活，能够按照消费者的需求，模块化的组成一些产品，来满足不同消费者的需求。因此，定制智能低压配电系统必须先了解客户需求，再针对不同客户提供有针对性的技术措施[2]。

（一）小区配电系统

某大学校区现有学生3万多人，日耗电量2000万千瓦时，这几年学校进一步扩大，现在共有11个高低压配电房，学院虽然按地域设有4个配电房，但由于校区较大，且配电房部分在地库内，管理效率不高。具体案例如下：

①如果系统出现故障，通常是由用户端被动反应，再由系统工作人员到现场研究排除，故障反应周期较长，往往不能立即判断故障性质，在发生较复杂故障时难以及时排除故障。

②在崗人员虽多，但办事效率不高，通常需要全天值班，按照配电间的相应要求，每天的运行费用较高。

③日常配电装置巡视限时，平时1天可巡视2次，这种抄表读数对于一些长期负载来说，仅仅是近似记录，不能详细反映负载的长期电能变化趋势，要进行深入地研究和分析，难度相当大。客户的需求是在方案设计中充分考虑原有配电箱的变化，在满足性能的前提下，尽可能减少改造投资，并着重改进上述问题[3]。

（二）某绕城高速配电系统

某绕城高速全线共设1个变配电房的收费站，如果值班员要在各收费口安排变配间，人力成本较高。即使采用两种条件，用户也需要对分散的收费站配电间进行远程监控，并要求其在预定总值班室进行远程管理，从而构建起一套管理系统，实现远程无人值班[4]。

（三）某单位小型箱变管理系统

某企业辖区内有多台小式变压器，其中部分直接放置在室外，整体分散，存在一定的安全隐患，由于光纤和通信电缆的敷设施工任务受到安装时间和地理条件的限制，无法及时完成，如遇难题不能主动反映，而是需要等待被动反映，那么解决问题的速度将会延迟[5]。

综合以上三个具体实例中的客户要求，发现客户目前特别关注的是通过智能低压配电设备实现配电室的现场监控、远程管理、事故报警等功能，这就要求配电设备能够满足少数人值守甚至无人值守的需求，以减少运行时间并提高管理水平。此外，人们还期待该技术能够根据不同的场景需求提供无线连接方式，以提供灵活多样的组网方式。

三、低压智能配电系统的主要特点

低压智能配电控制系统主要应用于数字通信方法与计算机进行信息沟通，以实现智能和自动化管理电源开关，保证电源质量发挥作用。

（一）多功能化

低压智能配电系统摒弃了以前低压配电系统中设备相对独立的特点，现代智能配电系统整合了测量、管理、调节、维护等多个功能，减少了电压柜内设备数量，取代了以往低压配电系统中的各种指示灯、电表、继电器等辅助元件，使整个控制系统在更紧凑的结构和更高效的工作时间下，在设备的配置和调节上，为用户提供更多的便利。

（二）网络化

低压智能配电系统具有与数字通信功能的端口，可以在后台计算机系统中进行实时控制，实现远距离的信息采集、管理、通信和控制，并通过因特网与计算机网络相连接，实现对配电设备的智能化管理和远距离控制，这是常规低压智能配电控制系统所不具备的特点。

四、低压配电系统的实现

低压配电系统的智能化采用先电子化实时信息采集技术和信息化电子通信传输技术，使值班人员能够在较远的低压配电房内通过计算机控制界面，迅速了解全部工作情况，完成各种意外情况的及时处理，这是将传统的低压配电控制系统与现代电子通信技术紧密结合的结果。

（一）智能低压配电系统的结构

智能低压配电系统是一个整体的软、硬件生产系统，通常情况下，智能低压配电系统可分为三个层次，包括系统底层、通信网络层和智能元件底层，其中智能低压配电系统的结构与结构具体情况见表1。

①考虑到企业工程需求，一般采用专门的监控管理软件来管理，因此管理软件通常采用在界面和接口上可以自由组合的模块化结构，可以根据用户需求快速调整，而对核心部分的管理软件则没有必要进行调整。

②提供系统软件层与智能设备层之间的通信链接。随着技术的发展，大量的实践中已经使用了无线的连接方式，除了传统的有线传输之外，还有许多通信网络层可以选择。

③在配电柜及核心部件上，实际上是使用就地摆放的方式。智能元件先处理模拟监视值和数位化现场状况，然后通过通信界面与远端监視器作双向通信，以达到远端监视器的效果。

（二）配电低压监控系统方案的选择

智能低压配电控制系统的组成主要有三部分，即通信网络层、智能元件层和控制元件层，选择合适的通信网络层和智能元件层作为控制系统的基石非常关键，能为用户提供理想的供电监控系统方案。

根据客户的需求和现场情况，可以进行不同类型的控制元件的配合，具体分为控制型、半控制型、通用型。

客户可以使用非通信线路来实现对电源回路的控制，通过可通信的远距离智能I/O功能，远程控制回路的电压、塑料外壳断路器的合分闸以及意外状况等信息。

当客户对某些电路数据有较高要求时，可以安装网络仪表系统，在进行简单管理的同时，对流量、电压、耗电量等数据进行控制。

采用可通信类型的元件，实施“四遥”监控，即远程监控、遥信、遥调和遥测。用户可以随时随地即时掌握整个配电控制系统的工作状态。在组合形态方面，用户可以根据实际需要合理组合以上方法并灵活混用。

五、配电工程案例分析

（一）某学校配电系统

改造原配电箱，使其最适合安装带通信接口的智能电器仪表，这些仪表可以直接检测多种电能数据，包括电压、电流、有功电能、无功电能、功率因数、频率、有功电能、无功电能、噪声等。其中，CE系列电力仪表具有强大的抗压性能和抗磨损能力，可以测量辅助性、报警触点和输出，实现断路器的合闸、分闸和故障状态的重合。

（二）某绕城高速配电系统

通过全方位的集中控制，实现了远距离无人看守，采用了具有事故记忆功能的万能断路器CW1/H和可通讯塑壳断路器CM1Z，可以获得事故发生后的所有数据，而这些是一般仪表和I/O控制器系统所无法达到的。在工程中，通过CDT转换器和光缆将所有配电间的断路器连接到值班室，实现了全程布控。

（三）某单位小型箱变管理系统

每一箱变电配置均采用万向断路器CW2/H和塑壳断路器CM 2Z/T等参数进行更换，现场部分分量信息则通过NI/O模块进行信息采集，并通过GPRS/CDMA无线通信模块传输通信内容。在电业局数量总值班的机房内，利用GPRS/CDMA无线通信模块进行数据采集和记录，利用网络计算机和信息发布系统实时监测各智能箱变电站的工作情况，并对这些站点的实际工作情况进行巡查，一旦发现问题就及时查处。

六、结束语

传统的低压换电技术的技术水平远远优于以往的传统技术，并逐渐取代了以往在工作和居住环境中使用的传统低压换电系统。随着我国科技的不断发展，低压智能配电技术正在逐步成熟，并将在未来得到更多的发展。未来，低压智能配电技术的兼容性和稳定性都将得到显著提升，同时它将成为社会可持续发展的必要条件。

作者单位：刘洋宇 尚龙龙 深圳供电局有限公司

参  考  文  献

[1]陈浩，徐通通，闫民富，等.低压智能配电系统的特点与应用[J].大众用电，2021，36（06）：54-55.

[2]徐通通，陈浩，闫民富，等.智能低压配电系统的应用优势及其组成分析[J].光源与照明，2021（03）：143-144.

[3]向岳.智能电网低压配电系统的特点及典型应用探讨[J].机电信息，2016（24）：20-21.

[4]康健.智能测控装置在工厂低压配电系统中的应用[J].山东工业技术，2015（16）：173.

[5]曾令新.地铁智能低压配电系统应用探讨[J].技术与市场，2013，20（08）：43-44.