智能低壓開關柜饋線監控、測量裝置的研發及應用

沈順德 余伙慶

摘? 要：文章介紹一種低壓開關柜的饋線模塊，該模塊可監測16個回路，可實現遙信、遙控、遙測等三遙功能，應用于發電廠、變電站或其他工礦企業等專業用戶的低壓開關柜中，實現低壓開關柜的智能監控功能。

關鍵詞：低壓開關柜;饋線模塊;三遙功能;智能監控

中圖分類號：TM591? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

大數據技術已經逐漸被應用到了生物、醫學、商業、石油以及電力等各個領域中，并且深入挖掘出了很多有價值的優秀信息數據。對于電力設備行業來說，應用電子式互感器、智能化開關等，設計和生產智能化開關柜，為電力大數據提供基層的設備支持尤為重要。

對于智能變電站，站用變低壓開關柜作為變電站內部的重要組成部分，是保障智能變電站安全、可靠運行的重要保障;對其進行智能化升級或改造，是建設智能變電站的重要措施，是為變電站提供各類穩定、可靠的電源的基礎。

1 智能低壓開關柜饋線方案的現狀

長期以來，在電廠、核電或其他工礦企業的專業用戶中，監控系統或變電站管理均為重視高壓，對低壓（380V系統）并不重視，現有的技術方案是：

（1）僅對進線或重要的低壓饋線回路采用了智能設備來監控，對次重要的饋線回路，特別是采用了塑殼斷路器的饋線回路，由于數量龐大，目前基本上很少監控，或由于需要的監控設備太多、費用增加明顯而放棄監控。

（2）按上述的方案，如需監控，則需要硬接點連接到后臺監控裝置，或后臺監控裝置硬接點輸出控制分閘;對于模擬量，往往需增加電流互感器和電流變送器等元器件。這樣往往造成低壓開關柜安裝容量降低，且需要大量的控制電纜連接低壓開關柜與后臺設備之間。

2 智能低壓開關柜饋線一次方案

本文的目的在于提供一種結構簡單，集成監測16路饋線開關狀態、16路饋線報警脫扣狀態、16路饋線電流測量、1路母線電壓測量、16路饋線控制開出等功能，帶通訊功能，實現三遙，可方便接入綜合自動化系統的低壓開關柜饋線監控、測量裝置，解決現有低壓開關柜饋線存在的技術問題。

如圖1所示，本文主要控制低壓開關柜饋線，一般情況下以16回路為單元，也可以設計為8個回路一單元。每個饋線斷路器（QF1～16）需要帶OF斷路器輔助接點和SD斷路器脫扣輔助接點;每個饋線回路在B相（也可其他相序，LH1～16）安裝一個霍爾電流傳感器;如需對斷路器進行操作，則需要在斷路器增加MX分閘脫扣器。

3 智能低壓開關柜饋線監控、測量裝置的設計

為對智能低壓開關柜饋線一次回路進行監控、測量，設計一種集成監測16路饋線開關狀態、16路饋線報警脫扣狀態、16路饋線電流測量、1路母線電壓測量、16路饋線控制開出等功能的測控裝置，采用以下的技術方案：

（1）圖2為本文的CPU示意圖，采用M430F2491嵌入式微控制器作為核心處理器，所有的數據通過其處理。

（2）圖3為本文的電壓采集示意圖，采用電阻與電容的串并聯實現交流電壓采樣，每相電壓一組，三相電壓分別采樣，送至CPU處理。其中R1為多個串聯的貼片電阻，R2、R3、C1可使用單個器件。

（3）圖4為本文的開關量采集示意圖，有四個模塊，共采集32路開關量輸入。采用4個74HC244芯片作為開關量輸入采集元件，經過光電隔離器隔離后輸入，每個芯片可采集8個回路，共可采集30路開關量;其中前16路用作監測斷路器的OF輔助接點，后16路用作監測斷路器的SD脫扣告警輔助接點。

（4）本文的電流采用2個74HC4051芯片作為模擬量采樣，共可輸出16路饋線單相電流。其中饋線采用霍爾傳感器采樣，霍爾傳感器的輸出信號為0～4（5）V，可以經濾波后直接進入CPU讀取，因此選用74HC4051八選一模擬開關選取讀入即可。其中A0～A2、E由CPU控制，按順序選取讀入模擬量電流值。

4 應用說明

該產品結構簡單，價格適中，集成監測8/16路饋線開關狀態、8/16路饋線報警脫扣狀態、8/16路饋線電流測量、1路母線電壓測量、8/16路饋線控制開出等功能，帶通訊功能，實現三遙，可方便接入綜合自動化系統，廣泛應用于智能變電站、智能配電房的低壓開關柜饋線回路中。產品可提供電流、電壓、功率、開關量狀態等大數據系統所需的結構化數據，如需提供溫度、濕度、煙霧等，則可通過設置和增加相關接口來實現，是較為方便的一種智能化低壓開關柜的饋線監控、測量裝置。

5 結束語

實現低壓開關柜的智能化的方案有很多，本文提供的為較為簡單，功能較為完善，可有效提供低壓開關柜的智能化水平，為國內電力大數據建設提供原始的一小步。

參考文獻：

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