低壓配電柜數字化

梁玉斌

摘 要：電力先進的設備技術和先進的控制方法實現了更加可靠、安全、高效的運行效果。以中低壓配電柜數字化系統為例，論述了如何實現中低壓配電柜數字化、中低壓配電柜整體形式、及子系統的軟硬件設計、主單元的軟硬件設計、接口總線設計、狀態信息數據采集設備、功能設計等。中低壓配電柜數字化的實現。

關鍵詞：數字化；低壓配電柜；智能電網

中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A

1、中低壓數字化配電柜整體方案

中低壓開關設備數字化的主要技術是采用微機控制系統，中低壓配電柜的主控制系統包括主單元和控制回路子系統，子系統的功能是分配配電柜，然后電路電路進行參數測量、電路中相關系統的參數以及配電柜內的環境、溫度和濕度，電能質量統計，主單元的功能是對子系統的統計數據進行相應的統計和表示，同時可以對斷路器進行管理和控制。另一方面，它也是一種重要的人機通信設備，它還可以通過以太網接口進行數據傳輸，向系統提供信息，并且信息仍然是數字化的。為了保證子系統與總單元之間的實時數據通信，采用CAN總線進行互連。這種連接更方便，中低電壓配電柜的選用：與國內外中低壓配電柜的研究與使用習慣有關，因此一般進口中低壓配電柜的技術參數涉及是非常廣的，很多情況是用不到的導致資源浪費，而國內大多數低壓配電柜都是按照3C標準生產的，其性能和質量可以適應相關技術要求。在選擇時必須遵循客觀事實，根據實際需要進行相應的安排。

2、子系統

中低壓配電柜子系統采用皮質3內核32位微處理器，內核時鐘脈沖達72MPa，128KB閃存和20KB SRAM，具有強大的數字處理水平，通過SCIE實現中低壓配電柜的數字化。外圍設備和程序的NTICIC設計。

3、狀態信息采集

中低壓配電體系電壓大、電流大，對子體系設備形成損壞，對數字元件形成損壞，既要防止弱電線路的損壞，又要進步模數變換的精度，將小型精細溝通電流互感器和小型精細溝通電壓互感器與電流互感器和電壓互感器銜接起來，相互之間的改變信號為4～20mA電流數據和0～5V電壓數據。在低通濾波和采樣堅持之后，添加模數變換器，并運用數字傳輸信號來履行CPU，在數據收集和履行體系中運用的模數變換器在體系的首要目標中起著決定性的效果。因而，咱們一般運用Maxm公司出產的同步數據收集芯片，使得變換可以滿足要求，使觸摸面積盡可能少。數據收集工作一般在變換完成后或在此過程中發作，這關于溝通數據收集是十分有用的，CPU選用8模仿高輸入接口，3個接口的首要功能是AC電流信號接入，其他3個接口用于電壓接入，其他的雙向并行數據量被銜接，而且運用微處理器接口，CONST引腳的功能是翻開數據，在低電平獲取和盯梢模仿數據，并在上升時翻開數據，選用單總線數字溫度傳感器DS18B20收集總線觸摸部分的相關目標和機柜數據，選用1線總線協議進行數據傳輸DS18B20還可現場收集相關設備，配電柜的各個參數經過數字信息處理后，經過相關傳感器傳輸到上位機。電力設備的開關操作和溝通電網的不穩定性將導致電壓和電流的瞬時改變，這將導致電子設備的損壞，這將添加對瞬態攪擾TVS設備的操控，開閉輸出操作選用繼電器操控電氣體系的運轉，操控斷路器的功能，完成開閉。繼電器的總電阻很小，需求添加大電流來促進相關部件的運轉，并經過CPU接口與驅動繼電器銜接。

4、子單元軟件設計

模塊化控制軟件用于數字配電柜回路控制子單元，并結合硬件設計進行功能分析，確定了子單元的功能單元：數據采集模塊、數據處理子模塊、控制模塊和通信子模塊，數據采集主要包括電流、電壓、開關狀態、母線接頭溫度、柜內環境參數等，數據輔助模塊主要負責有功功率、無功功率和功率因數的計算，并采用F F T算法對諧波進行分析。主程序首先完成未處理的芯片內存管理，初始化I/O接口，進入等待狀態，判斷是否達到了各種定時中斷，主要包括A/D采樣、通信定時中斷、查詢中斷和調用THE子程序。為了提高信號的實時性能，將A/D采集的定時中斷設置為最高優先級，在將A/D采樣值發送到設計環數據采集區后，通過數據處理子程序計算電氣參數，調用C AN通信子程序進行數據通信。

5、主單元設計

5.1 功能設計

回路控制的主要單元負責收集和匯總回路子單元的數據，具有足夠的網絡通信接口，并具有可視化和可操作的人機交互接口。

5.2 硬件部分

為了實現人機交互，在柜體表面安裝觸摸屏，用于實時觀察打開操作，并負責將配電柜的運行參數上傳到監控設備的上層。

5.3 軟件部分

軟件給出CAN總線通信協議的開發，利用空間程序進行USB接口卡功能的動態數據庫，實現主單元與通信接口之間的數據交換。通過對子單元發送的數據進行分析，可以有效地監測配電柜的運行狀態，包括母線接頭溫度、柜內環境和開關狀態。據此，可以很好地判斷操作機構的機械性能，并對有功功率、功率因數、頻率、諧波等信息進行準確的判斷。計算和可視化顯示是故障預測分析的重要參考數據，能直接、全面地反映供電系統的運行情況。

6、IEC 光纖交換機

IEC光纖交換機符合配電系統的技術要求，其特點是：（1）適應電網的電磁環境；（2）設備可任意組合模塊化結構；（3）簡單的連接方式和多種DI；（4）通信和保護的可靠性和安全性，避免數據篡改或偽造。IEC光纖交換機的最大特點是當鏈路故障時可以報警，可以實時檢測光纖連接狀態，重新選擇路由，優化數據配置，實現優先級鵝對等通信。

7、GSM 報警設備

數字低壓成套設備具有實時報警功能。它可以檢測設備的參數和狀態，并實時報警故障。報警信號可以通過GSM和GPRS設備實時傳輸。數字低壓成套設備能夠實時觀察配電柜的參數，將系統采集的數據存儲到系統數據庫中，并具有數據篩選功能。最后，通過AT指令發送所需數據。

8、低壓配電柜數字化的集成

智能開關設備、智能熔斷器、智能接觸器等數字開關設備構成了數字式低壓成套設備。在該設備中，通過數字變壓器和其他設備實現數字信號采集。成套設備的參數通過光纖傳輸到交換機，實現數據通信。在低壓成套設備中還安裝有光纖開關，實現配電柜與配電柜之間的連接。該智能報警系統還集成在數字低壓配電柜中，能夠實時掌握配電柜的狀態。

結束語

配電柜屬于成套配電裝置。它是實現線路控制和保護的重要設備，它是供配電系統的重要基礎設備，非智能配電柜需要定期維護，保證配電設備的正常運行和配電柜的正常運行，配電柜可以對其自身的運行狀態進行實時的實時監控。能及時發現配電柜存在的問題，降低配電柜故障率，是保證整個電網安全穩定的基礎。

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（作者單位：南京大全電氣有限公司）