智能化配電柜設計工作探討

　　1 配電柜智能化的具體表現分析

　　1.1 配電柜設計呈現結構模塊、標準化特點

　　從目前的低壓配電柜結構設計形式不難推測出，模塊化、標準化的結構必將成為以后的設計趨勢，其特點主要表現在本身的設計標準較高，同時設計步驟又較為方便，以多元化的結構形式突顯多樣化的需求目的，不僅適用于不同環境以及各類等級，而且極大的提升了配電柜在配電網運行中的穩定和安全。例如：此種流程化程度較高的設計方案，展現出配電柜多種的安裝模式、功能模塊化、尺寸安裝模數化等優勢，實用性較強。

　　1.2 開關柜智能化設計趨勢

　　科學技術的不斷進步，使得低壓配電柜的設計迎來了全新的改革契機。尤其受到以太網技術及現場總線為代表的技術影響，更為低壓配電柜的智能化設計改革奠定了基礎。進入互聯網信息時代，低壓配電柜設計有了全新的進展，從其自身結構中的元件，以及配套相關設備均發生了相應的變化?；谥悄芑?、自動化、模塊化的發展目標，設計者結合配電網實際需求，融入像計算機、以太網、微電子等技術，在原來配電柜技術的基礎上，突破限制，提高創新性和實用性，其中智能低壓配電系統中的智能開關柜的設計便是典型例子。該設施通過借助通訊網絡技術設施，以此獲得諸如遙調、遙測、遙控等功能。同時緣于智能低壓系統的有效利用，一方面推動了現場總線技術的提高，另一方面則做到局域網現場連接和配電保護的自動智能化，很大程度上增強了配電網供電的質量，減少了配電線路故障的發生，同時又降低了功耗，保證了配電系統的穩定有序運轉。因此，低壓配電柜的智能化設計仍然要依靠計算機、通訊網絡以及以太網等相關技術作為保障，進而設計出更具有便捷、安全、互動模式的智能配電系統設施，為早日實現全面的智能配單網發揮擁有的作用。

　　1.3 可靠性強的設計特征

　　低壓配電柜智能化設計擁有較強的可靠性，通過設計者以實際生產要求為前提，不斷優化設計流程和細節，保證其在企業的生產過程中具有嚴密的可靠控制性。這一點從xx企業所應用的INSUM系統便可看出。在設計好全新智能化的低壓配電柜與該系統結合使用之后，對生產現場中提供相關的成套共配信息，并獲得其與本機、上位機實施信息交換的功能，進而使生產情況得到實時監控，有效檢測，將獲取信息進行反饋，以幫助進一步分析判斷，做出準確的調整改善操作，十分有益于增強配電網的可靠穩定性。

　　1.4 新型材料的設計運用

　　科學技術的進步，讓更多的新型材料不斷涌現，其中低碳環保材料成為了低壓配電柜設計中不可忽略的設計考慮要素。那么對于材料的選用，既要做到經濟、質量、安全的平衡，又要分析其性能是否適用、發揮作用。特別是一些金屬材料。比如：在 MNS低壓配電柜的設計中便包含了覆鋁鋅的金屬材料作為配電柜柜架，同時還有銅母排及熱縮套管，顯然，無論從質量可靠性還是安全穩定性的角度來說，該種材料的選用會滿足不同用戶的需求。而其中環保理念主要體現在材料中沒有氟利昂、鹵素等塑膠材料，有效規避了二者燃燒所造成的環境污染及對人體健康的損害，由此可見，新型材料的運用也是低配配電柜設計中需要注意的問題。

　　2 關于中低壓配電柜的智能化設計方案

　　2.1 低壓配電柜智能化設計的整體方案

　　配電柜的智能化設計借助了計算機技術、以太網技術、微電子技術以及傳統的配電柜技術等，以微處理器控制系統作為主導工具，結構部分含有主單元和控制回路子單元等，前者旨在有效控制回路斷路器，將由子單元測得的數據信息進行匯總，同時以人機互動的模式，從以太網接口處上傳數據到相應的配網系統中，進而實現對信息的智能化傳遞;后者則通過對配電柜配電回路的參數、電壓、電流、母線接頭溫度高低、斷路器開關是否正常進行測量和檢查，以保證電量計算準確性。一般情況下，該系統中總單元與子單元會以CAN總線互聯形式完成對信息數據的實時傳輸。當然在配電柜型號的選擇上要嚴格遵守3C規定，并結合實際的需求，以滿足性能和質量為前提，綜合均衡價格經濟性和實用性，以避免不必要的浪費，做到最佳適配。

　　2.2 針對子單元的軟硬件設計

　　對于配電柜回路的子單元設計問題來說，可以利用Cortex-3內核32位微處理器核心，同時加以配置128kB閃存及20KBSRAM，其優勢在于內核頻率可以達到72MPa，并且在數字處理能力方面該芯片也可完全滿足要求。采用在外圍電路設計中結合相關處理軟件的方法，進而在電流、電壓、接口電路等設施齊全的基礎上，有效控制諸如開關狀態量、柜內溫度、濕度等參數指標。

　　由上述硬件的設計可以進一步有效利用針對配電柜回路控制子單元實現模塊化控制的軟件，首先明確子單元中的各功能單元結構組成模塊，包括數據采集、數據處理、以及通信等模塊。其中電流、電壓、開關狀態量、母線接頭溫度以及柜內環境等指標參數均屬于數據采集模塊中的組成部分。其次，在該設計系統的主程序中，通過對未處理芯片內存的控制，以A/D采樣、通信定時中斷等環節為主要控制的流程，在I/O接口初始化以及處于等待狀態時的情況作為分析信息，便于工作人員以此判斷、尋找中斷原因，進而調用子程序加以解決。同時需要注意的是，A /D采集定時中斷可以設為最高等級，極大的保證了信號的實時有效性。

　　2.3 針對主單元設計

　　2.3.1 功能設計具備要求

　　鑒于回路控制主單元以對回路子單元數據信息采集、匯總為主要目的，因此設計功能中必須包含一定數量的網路通信接口，進而滿足需求，并利用具有便捷、直觀的人機互動界面幫助工作人員提高效率。

　　2.3.2 硬件設計

　　基于人機交互體驗的目的，硬件部分依照設計者要求在配電柜表面裝上觸屏計算機，進而利用在開合閘操作的環節中對數據的有效實時監測，以實現及時傳輸配電柜運轉數據信息到其上層監測設施的目的。

　　2.3.3 軟件設計

　　設計者基于CAN總線通信協議為基礎，以空間程序的形式對USBCAN接口中函數動態數據庫加以監測，幫助在主單元與通信接口間的數據交換環節運行順利。實際上，存在于配電柜現場運行中的監測、控制對象很多，無論是母線接頭溫度、配電柜開關情況、柜內環境氛圍，還是對功率因數、頻率、諧波等參數信息的計算、控制上，都需要依靠主單元在匯總的過程中，對其運行整體情況加以搜集、分析，從而將配電網運轉中的全部動態信息真實地反映出來，有助于對故障的及時排查和預防。

　　3 總結

　　總之，配電柜是配電系統重要的基礎設施，如何對其進行智能化的設計可謂一項系統而復雜的任務，有利于對線路的控制，保證配電網的穩定、安全，提升供電質量。設計者應該在設計的過程中，結合具體的配電系統特點及情況，利用全新的設計理念以及先進的數字信息化技術，進而融入更多的智能元素，使設計出的配電柜更符合實際需求，發揮出其在配電網運行過程中應有的作用價值。