低壓智能配電柜設計研究

馮欽玉

（南京大全電氣有限公司， 江蘇 南京 211100）

引言

在智能電氣控制系統中，低壓智能配電柜是其中的核心環節，對前者的穩定運營提供基礎支撐。低壓智能配電柜的設計及應用因此逐漸成為推動行業變革，提升生產效率以及核心競爭力關鍵技術途徑。在應用設計低壓智能配電柜中，如何保障其處于可靠性狀態運行則是當前工業化生產中需要考慮的問題。

1 低壓智能配電柜重要性

1.1 低壓智能配電柜有助于提升系統運行效果

從電氣控制系統角度可知，提升整體運行效率，要求配電柜實現自動化控制，并且要求控制精度符合設計初衷。當然，對于自動化控制而言，主要是依托智能化技術以實現基于人思維的管理方式的控制過程，以實現智慧化管控，這在一定程度上也帶來了精度保證。從系統運行效果上分析可知低壓智能配電柜的設計及應用控制顯然是一個非常重要的舉措，其能降低人為操作中帶來的偏差，從而以提升系統整體可靠性，實現自動化控制精度和質量的整體提升，推動工業生產、安全高效進行[1-2]。

1.2 低壓智能配電柜有助于提升系統運行質量

當前在電氣控制系統中，運行過程中的低壓智能配電柜一般通過低壓智能配電柜的設計及自動化控制技術等實現整體系統運行質量，比如運行穩定性等。在實際應用中，系統運行質量體現在確保能夠實現基本的電氣控制和功率分配功能外，需要符合正常的工作要求。確保這一要求的滿足則需低壓配電柜需能夠實現高精度的自動化控制業務功能[3]。

2 低壓智能配電柜的主要特點

低壓智能配電柜主要由一個低壓配電的控制電源搭配能與后臺進行通信的智能檢測系統組成，并通過數字通信的方式與計算機系統進行實時連接，從而實現配電開關的智能化與自動化管理，保障用電質量及用電效率。推廣智能化配電系統，能為持續性的現代化生產流程提供保障，有助于生產企業運行過程中生產計劃，改良負荷分配，從而有效減少生產過程所需要消耗的電力成本及維護成本。與傳統的低壓配電方式相比，低壓智能配電柜具有數字化、多功能化以及網絡化等特點。

2.1 數字化

低壓智能配電柜所具備的數字化屬性，是其與傳統的低壓配電系統的本質區別。由于低壓智能配電柜中運用了現代化的智能處理器及精度較高的數模轉化的系統，對配電過程中產生的各類常量都進行了數字化的處理，減少人工的參與度，由此實現了低壓智能配電柜的基本特點的展現。同時，數據的錄入無須人工操作，大大提高系統的數據處理能力?？偠灾?，智能低壓配電柜在有效地加快測量與保障進度、提升產品密集性的同時，也有效地提升了配電系統的安全穩定性，此外還實現了運維成本的有效控制。

2.2 多功能化

低壓智能配電柜拋棄了傳統的低壓配電系統所具有的功能較為單一的特征，現代低壓智能配電柜中包含了檢測、控制、調整及保護等多種功能，低壓智能配電柜將這些功能結合在一起，以替代傳統的低壓配電系統所需要的一系列信號燈、電表及繼電器等輔助零件，有效節省了低壓柜中的額外接線，使整體系統更緊湊，在安裝與調整的過程中也能有效節省時間。

2.3 網絡化

低壓智能配電柜涵蓋了數字通信的接口，并通過互聯網和計算機網絡連接在一起，進而可在后臺進行實時監控的計算機中完成遠程的數據采集、處理、通信及遠程控制等各類配電功能，以此實現配電系統的智能化處理與遠程操控目的。該技術的集成有助于提升低壓配電柜的信息化功能拓展性能，尤其是在模塊化設計中，作用顯著。

3 低壓智能配電柜設計

3.1 柜體結構的智能化設計

根據當前應用情況可知，低壓智能配電柜的典型結構可分為抽屜式和固定式等。具體而言，在低壓智能配電柜的整個柜體結構設置中，智能化設計環節主要位于一次元件設計，比如斷路器、CT、接觸器以及一次電纜等環節，而CT 和接觸器為低壓智能配電柜的核心模塊。斷路器主要通過集成測控技術來實現智能檢測控制效能。對于CT 而言，中高壓系統中通常采用電子互感裝置，而這一設計會引發故障率提升。對此，在設計過程中，要求在發生故障時，可快速控制故障蔓延，盡可能地降低災難發生的可能性以及災難帶來的負面影響。對此，在一次元件和二次元件的設計環節，一次元件的業務旨在電力輸送，而二次元件負責測控、保護以及四遙，從而以實現故障控制和智能化處理目的。對此本文側重于柜體智能化設計。具體而言，即采用一條專用電纜進行隔離通信，降低通信干擾，其次構成獨立空間，并橫貫柜體。對于抽屜單元，提供兩個一次側觸頭，并將該觸頭置于柜體上，由此優化運維管理。

3.2 通信技術的應用設計

對于一個典型的柜體而言，自頂而下有著獨立的通信通道，配備一個大約10 公分高度的固定式柜體，用于放置光線交換機以及通信信息處理應答設備，而在其下端配備帶有綜保的8 個抽屜單元，并通過光線和通信設備連接進行數據交互。此外整個配電單元對應的各處通信處理設備均通過局域網進行連接，并實現內部數據交互，然后在站內集成單元進行匯總，并向上轉發，從而實現實時監控，智能化管理。

3.3 報警設計

報警設計為應對緊急情況而配套的業務功能，主要對異常運行狀態進行警告，并通過網絡傳輸到監控中心，從而為故障的及時排查提供指導。在該設計單元之中，一般通過掛接在通信單元來完成初步操作，其下方連接各類傳感器，并對傳感器數據進行綜合整理，并通過簡單分析，符合警告條件，則發起警告。這一警告信息通過網傳送到各級管理單元，并通過運維人員及時處理，從而為整個電力系統、電氣設備的安全穩定運行提供技術保障。

4 低壓配電柜的信息化監控設計

低壓配電柜監控信息化系統的平臺包括電源監控系統與監控器兩部分。電源監控系統是指借助監控器對低壓配電柜內電源監控器及其他相關設備進行數據采集、傳輸和分析處理的軟硬件系統，其主要作用是實時掌握低壓配電柜運行狀況，實現對低壓配電柜的信息化控制。監控器是能憑借無線網絡對設備的運行狀態進行監控的設備，通過監控機房內的溫度、濕度、電流、電壓等數據信息，監督設備的運行狀態，一旦發生故障，及時發出預警。工作人員能夠利用無線網絡遠程監督和控制低壓配電柜內的相關設備，能對被控設備進行打開、關閉或重啟等操作，具有遠程控制自動化、實時監控故障、可靠性和擴展性強等特點。

5 低壓智能配電柜可靠性測試

5.1 現場測試法分析

該測試法即為在低壓智能配電柜安裝環境下進行相關項目的運營環境下的可靠性測試析，其主要依托測量的相關數據來做比照分析，從而獲取運營設備相關的參數數據，包括系統運行穩定性和可靠性參數等。該法作為當前可靠性測試的重要方法，不需要附帶設備進行輔助測試，只需對運行設備的相關測試來獲取實際運行數據來獲取其當前運行性能，該測試成本極低，并且工序簡單，對整個設備系統的影響較小，對應的數據較為真實客觀，因此被廣泛應用于可靠性檢測之中。

5.2 保證測試法分析

保證測試法則是對未出廠的低壓智能配電柜的設計及應用前開展監測工作，尤其是對其可能存在的故障的檢查，以此為低壓智能配電柜性能的保障提供基礎支撐。一般來說，低壓智能配電柜自動化設備由于其高度復雜性，導致對應故障出現可能性隨著低壓智能配電柜的大批量生產而增加。這一隨機化故障的出現是影響低壓智能配電柜運行性能的最大阻礙。對此，保證測試法能夠促進低壓智能配電柜自主發現故障并進行有效修復以提升整體可靠性。該法的最大優勢在于其能夠降低低壓智能配電柜的設計及應用運行性能不足的問題。然而該方法對應的缺陷也是非常突出，即其測試的時間比較長，因而主要應用于小規模的低壓智能配電柜的設計及應用的測試中。此外其對外界條件要求較高，需要在規定的條件下開展相關工作方可獲得有效的測試結果，對此在實際應用中需要綜合考慮，從而實現測試效果的可靠化。

6 結語

低壓智能配電柜作為電氣系統以及電力系統中的關鍵組成，對整個電力系統以及電氣設備的穩定運行提供技術支持。對此本文立足于低壓智能配電柜這一關鍵組成，結合相關技術進行設計，旨在通過當前智能化技術的應用來提升低壓智能配電柜的自動化智能化應用效果，從而為改善業內電力系統以及電氣設備的運行維護狀況提供技術支持。