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(tǒng)中，低壓智能配電柜是其中的核心環(huán)節(jié)，對(duì)前者的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)支撐。低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及應(yīng)用因此逐漸成為推動(dòng)行業(yè)變革，提升生產(chǎn)效率以及核心競(jìng)爭(zhēng)力關(guān)鍵技術(shù)途徑。在應(yīng)用設(shè)計(jì)低壓智能配電柜中，如何保障其處于可靠性狀態(tài)運(yùn)行則是當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)中需要考慮的問(wèn)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(tǒng)運(yùn)行效果

從電氣控制系統(tǒng)角度可知，提升整體運(yùn)行效率，要求配電柜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且要求控制精度符合設(shè)計(jì)初衷。當(dāng)然，對(duì)于自動(dòng)化控制而言，主要是依托智能化技術(shù)以實(shí)現(xiàn)基于人思維的管理方式的控制過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)智慧化管控，這在一定程度上也帶來(lái)了精度保證。從系統(tǒng)運(yùn)行效果上分析可知低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及應(yīng)用控制顯然是一個(gè)非常重要的舉措，其能降低人為操作中帶來(lái)的偏差，從而以提升系統(tǒng)整體可靠性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制精度和質(zhì)量的整體提升，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)、安全高效進(jìn)行[1-2]。

1.2 低壓智能配電柜有助于提升系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量

當(dāng)前在電氣控制系統(tǒng)中，運(yùn)行過(guò)程中的低壓智能配電柜一般通過(guò)低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及自動(dòng)化控制技術(shù)等實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，比如運(yùn)行穩(wěn)定性等。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量體現(xiàn)在確保能夠?qū)崿F(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)高精度的自動(dòng)化控制業(yè)務(wù)功能[3]。

2 低壓智能配電柜的主要特點(diǎn)

低壓智能配電柜主要由一個(gè)低壓配電的控制電源搭配能與后臺(tái)進(jìn)行通信的智能檢測(cè)系統(tǒng)組成，并通過(guò)數(shù)字通信的方式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)連接，從而實(shí)現(xiàn)配電開(kāi)關(guān)的智能化與自動(dòng)化管理，保障用電質(zhì)量及用電效率。推廣智能化配電系統(tǒng)，能為持續(xù)性的現(xiàn)代化生產(chǎn)流程提供保障，有助于生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中生產(chǎn)計(jì)劃，改良負(fù)荷分配，從而有效減少生產(chǎn)過(guò)程所需要消耗的電力成本及維護(hù)成本。與傳統(tǒng)的低壓配電方式相比，低壓智能配電柜具有數(shù)字化、多功能化以及網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。

2.1 數(shù)字化

低壓智能配電柜所具備的數(shù)字化屬性，是其與傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。由于低壓智能配電柜中運(yùn)用了現(xiàn)代化的智能處理器及精度較高的數(shù)模轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)，對(duì)配電過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)常量都進(jìn)行了數(shù)字化的處理，減少人工的參與度，由此實(shí)現(xiàn)了低壓智能配電柜的基本特點(diǎn)的展現(xiàn)。同時(shí)，數(shù)據(jù)的錄入無(wú)須人工操作，大大提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。總而言之，智能低壓配電柜在有效地加快測(cè)量與保障進(jìn)度、提升產(chǎn)品密集性的同時(shí)，也有效地提升了配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，此外還實(shí)現(xiàn)了運(yùn)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(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)所具有的功能較為單一的特征，現(xiàn)代低壓智能配電柜中包含了檢測(cè)、控制、調(diào)整及保護(hù)等多種功能，低壓智能配電柜將這些功能結(jié)合在一起，以替代傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)所需要的一系列信號(hào)燈、電表及繼電器等輔助零件，有效節(jié)省了低壓柜中的額外接線，使整體系統(tǒng)更緊湊，在安裝與調(diào)整的過(guò)程中也能有效節(jié)省時(shí)間。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化

低壓智能配電柜涵蓋了數(shù)字通信的接口，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進(jìn)而可在后臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)中完成遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集、處理、通信及遠(yuǎn)程控制等各類(lèi)配電功能，以此實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化處理與遠(yuǎn)程操控目的。該技術(shù)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(shè)計(jì)中，作用顯著。

3 低壓智能配電柜設(shè)計(jì)

3.1 柜體結(jié)構(gòu)的智能化設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用情況可知，低壓智能配電柜的典型結(jié)構(gòu)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(gè)柜體結(jié)構(gòu)設(shè)置中，智能化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要位于一次元件設(shè)計(jì)，比如斷路器、CT、接觸器以及一次電纜等環(huán)節(jié)，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(guò)集成測(cè)控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)控制效能。對(duì)于CT 而言，中高壓系統(tǒng)中通常采用電子互感裝置，而這一設(shè)計(jì)會(huì)引發(fā)故障率提升。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求在發(fā)生故障時(shí)，可快速控制故障蔓延，盡可能地降低災(zāi)難發(fā)生的可能性以及災(zāi)難帶來(lái)的負(fù)面影響。對(duì)此，在一次元件和二次元件的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，一次元件的業(yè)務(wù)旨在電力輸送，而二次元件負(fù)責(zé)測(cè)控、保護(hù)以及四遙，從而以實(shí)現(xiàn)故障控制和智能化處理目的。對(duì)此本文側(cè)重于柜體智能化設(shè)計(jì)。具體而言，即采用一條專用電纜進(jìn)行隔離通信，降低通信干擾，其次構(gòu)成獨(dú)立空間，并橫貫柜體。對(duì)于抽屜單元，提供兩個(gè)一次側(cè)觸頭，并將該觸頭置于柜體上，由此優(yōu)化運(yùn)維管理。

3.2 通信技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

對(duì)于一個(gè)典型的柜體而言，自頂而下有著獨(dú)立的通信通道，配備一個(gè)大約10 公分高度的固定式柜體，用于放置光線交換機(jī)以及通信信息處理應(yīng)答設(shè)備，而在其下端配備帶有綜保的8 個(gè)抽屜單元，并通過(guò)光線和通信設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。此外整個(gè)配電單元對(duì)應(yīng)的各處通信處理設(shè)備均通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行連接，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)交互，然后在站內(nèi)集成單元進(jìn)行匯總，并向上轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能化管理。

3.3 報(bào)警設(shè)計(jì)

報(bào)警設(shè)計(jì)為應(yīng)對(duì)緊急情況而配套的業(yè)務(wù)功能，主要對(duì)異常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行警告，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而為故障的及時(shí)排查提供指導(dǎo)。在該設(shè)計(jì)單元之中，一般通過(guò)掛接在通信單元來(lái)完成初步操作，其下方連接各類(lèi)傳感器，并對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理，并通過(guò)簡(jiǎn)單分析，符合警告條件，則發(fā)起警告。這一警告信息通過(guò)網(wǎng)傳送到各級(jí)管理單元，并通過(guò)運(yùn)維人員及時(shí)處理，從而為整個(gè)電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。

4 低壓配電柜的信息化監(jiān)控設(shè)計(jì)

低壓配電柜監(jiān)控信息化系統(tǒng)的平臺(tái)包括電源監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控器兩部分。電源監(jiān)控系統(tǒng)是指借助監(jiān)控器對(duì)低壓配電柜內(nèi)電源監(jiān)控器及其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析處理的軟硬件系統(tǒng)，其主要作用是實(shí)時(shí)掌握低壓配電柜運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電柜的信息化控制。監(jiān)控器是能憑借無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備，通過(guò)監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、電流、電壓等數(shù)據(jù)信息，監(jiān)督設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。工作人員能夠利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)督和控制低壓配電柜內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行打開(kāi)、關(guān)閉或重啟等操作，具有遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)控故障、可靠性和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。

5 低壓智能配電柜可靠性測(cè)試

5.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法分析

該測(cè)試法即為在低壓智能配電柜安裝環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)環(huán)境下的可靠性測(cè)試析，其主要依托測(cè)量的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)做比照分析，從而獲取運(yùn)營(yíng)設(shè)備相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性參數(shù)等。該法作為當(dāng)前可靠性測(cè)試的重要方法，不需要附帶設(shè)備進(jìn)行輔助測(cè)試，只需對(duì)運(yùn)行設(shè)備的相關(guān)測(cè)試來(lái)獲取實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)獲取其當(dāng)前運(yùn)行性能，該測(cè)試成本極低，并且工序簡(jiǎn)單，對(duì)整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的影響較小，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)較為真實(shí)客觀，因此被廣泛應(yīng)用于可靠性檢測(cè)之中。

5.2 保證測(cè)試法分析

保證測(cè)試法則是對(duì)未出廠的低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及應(yīng)用前開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作，尤其是對(duì)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(chǔ)支撐。一般來(lái)說(shuō)，低壓智能配電柜自動(dòng)化設(shè)備由于其高度復(fù)雜性，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)故障出現(xiàn)可能性隨著低壓智能配電柜的大批量生產(chǎn)而增加。這一隨機(jī)化故障的出現(xiàn)是影響低壓智能配電柜運(yùn)行性能的最大阻礙。對(duì)此，保證測(cè)試法能夠促進(jìn)低壓智能配電柜自主發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行有效修復(fù)以提升整體可靠性。該法的最大優(yōu)勢(shì)在于其能夠降低低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及應(yīng)用運(yùn)行性能不足的問(wèn)題。然而該方法對(duì)應(yīng)的缺陷也是非常突出，即其測(cè)試的時(shí)間比較長(zhǎng)，因而主要應(yīng)用于小規(guī)模的低壓智能配電柜的設(shè)計(jì)及應(yīng)用的測(cè)試中。此外其對(duì)外界條件要求較高，需要在規(guī)定的條件下開(kāi)展相關(guān)工作方可獲得有效的測(cè)試結(jié)果，對(duì)此在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試效果的可靠化。

6 結(jié)語(yǔ)

低壓智能配電柜作為電氣系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。對(duì)此本文立足于低壓智能配電柜這一關(guān)鍵組成，結(jié)合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)當(dāng)前智能化技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提升低壓智能配電柜的自動(dòng)化智能化應(yīng)用效果，從而為改善業(yè)內(nèi)電力系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)狀況提供技術(shù)支持。