智能開關柜快速布防系統的設計與應用

李金誠 周玉龍 鄧京芝

摘 要：電力系統是經濟快速發展的重要保障，隨著物聯網技術、智能化技術的發展，電力開關柜的發展也更加適應社會需求。電子開關柜的智能化發展，利用智能控制技術實現電力開關柜的更簡單操作，有利于促進電力電氣設備的穩定性、安全性，大大改進電力開關柜的問題和不足，能夠更好地完成電力設備的工作運行。

關鍵詞：智能 布防系統 無線網

一、電力開關柜系統概述

開關柜是一種高壓成套配電設備，是將有關一、二次設備按特定的線路方案組裝而成，在電力系統中獲得廣泛應用。電力開關柜的智能控制器，顧名思義就是對傳統的電力開關柜進行改進和完善，將智能控制技術應用到電力開關柜的控制器中，實現電力開關柜控制器的自動化和智能化，節約經濟成本的同時提高電力控制器的運行安全性和穩定性。

為了能夠有效地降低電力系統的故障發生率，檢修人員需要在日常工作中做好電力運維檢修工作，但是由于電力系統的特殊性，在開展電力運維檢修工作的過程中，存在較多的危險點。為了保證檢修人員及整個電力運行系統的安全性，需要在開展電力運維檢修工作之前，應對各類危險點予以全面掌握，采取有效的預控措施。在進行二次保護屏設備作業時，需要在工作的二次保護屏前、后門懸掛上“在此工作”標示牌，并將與之相連的非工作二次保護屏柜前、后懸掛紅布進行隔離，防止工作人員誤近帶電設備發生觸電危險。

目前采用人工懸掛標識牌和懸掛紅布這種的工作方式，這種方式不但效率低下、管理不便而且存在一定的安全隱患。所以保護屏及開關柜智能布防系統勢在必得，該設備可以通過遠程控制自動進行布防工作并且可以在后臺實時監控布防情況有效地節省了人工，提高了安全性。

二、智能開關柜系統的設計

本系統主要由電動卷簾、直流電機、無線驅動控制器、無線接收網關、軟件后臺服務系統、手機控制APP和智能主機組成，主要用于保護屏及開關柜智能布防，通過遠程手機或無線控制終端實現運行屏柜的一鍵式紅布幔自動升降布防，并實現所有屏柜布防狀態的在線監測及遠程控制。系統通過手機APP或智能主機控制，通過設置控制設備，可實現一個到15個無線驅動控制器控制。APP和智能主機間互相通信，任何一設備控制后，另一設備自動狀態改變，系統還可實時保存信息，也可手機遠程查看當前狀態。

三、系統詳細設計

（一）無線驅動控制總體設計

無線驅動控制器負責接收并處理無線模塊接收來的控制信息，并驅動電機的正向運轉、反向運轉和停止，最后將處理的結果信息發送給無線控制網關。無線控制網關負責數據的中轉以及各類控制設備的管理，它接收來自智能主機或云服務器的指令，下發至無線驅動控制器，并把相關設備狀態數據信息進行反饋。主動控制無線驅動控制器開關，并將結果信息發送給智能主機和云服務器。

（二）智能主機

智能主機可查看各卷簾的狀態、運動信息，可設置定時自動開關，自動下發給智能控制網關，并接收智能控制網關發送來的狀態信息。能單獨控制某一路卷簾狀態，也能群控所有卷簾狀態。智能主機主要功能體現在以下幾點：實時監測各點狀態信息;自動記錄;遠程控制;多路控制;定時自動控制。

（三）軟件功能

軟件分為云服務器和手機APP軟件。云服務器主要功能是接收手機APP的控制指令，將控制命令發送給無線控制網關，并記錄狀態變換信息。服務器上包含數據庫，通過數據庫匹配成功后APP端才能登陸成功。通過讀取服務器上存儲的狀態信息，可以查看所有的工作歷史記錄。采用阿里云服務器，穩定可靠，靈活配置，永不擔心掉線，系統安全。

（四）無線模塊

無線模塊選用：上海穩恒WH-L101-L。WH-L101-L 是上海穩恒開發的一個支持點對點通信協議（同時支持有人集中器通信協議，需要更換固件）的低頻半雙工無線模塊，可實現串口到無線的數據互轉。工作的頻段為：398～525Mhz。使用串口進行數據收發，降低了無線應用的門檻，可實現一對一或者一對多的通信，模塊通訊距離可達 3500m（空曠視距），尺寸較小，易于焊裝在客戶產品的硬件單板電路上。

四、本系統涉及主要技術難點

（一）無線組網技術的研究

本系統包含多個布防裝置，每個布防裝置需要通過組網方式實現系統連接，通過組網后實現每個設備的自由控制，從而實現系統的一鍵式布防。系統通過無線組網方式實現每個裝置和網關之間的自由組網。通過無線設置電機的轉動圈數和轉動時間，可實現不同布防裝置的階段開啟和開啟的比例，并可設置系統開啟的時間及關閉時間，從而可實現系統定時自動開啟和關閉。

（二）針對保護屏及開關柜紅布幔的布防情況進行研究

通過在保護屏及開關柜上裝設紅布幔快速自動升降裝置，實現保護屏及開關柜的一鍵布防，可提高現場保護屏及開關柜的布防效率，并實現對各個屏柜紅布幔布防狀態的實時監測及遠程控制，使布防工作更智能、更高效、更安全。對加快泛在電力物聯網建設，實現變電站內設備的狀態互聯，以及進一步優化營商環境，減少客戶停電時間等方面有著重要的經濟及社會效益。

參考文獻

[1]周永耀，梁漢泉，曾永浩.淺析電力開關柜的智能控制器設計與應用[J].工程建設與設計，2013（1）：113—115.

[2]詹欣圳，陳全民，張少保.分析電力開關柜的智能控制器應用現狀及設計要點[J].科學與財富，2016（11）：40.