关于低压智能配电柜设计的探讨

关于低压智能配电柜设计的探讨

程毅

威海美源机电设计有限公司，山东 威海 264200

摘要：低压配电柜作为不可少的配电设备，对于各种用电设施的正常使用有着不能忽视的重要意义。随着智能化技术的不断发展，智能配电柜的出现与应用，实现了对低压配网的实时检测，运维人员能够实时查询电网各项数据，及时发现电网异常情况，低压配电网的安全也得到了极大的提升。基于此，本文对低压配电柜智能化的设计进行分析。

关键词：智能配电柜；低压配电柜；智能化

1柜体结构的智能化设计

1.1柜体基本

提供一条专用于敷设通信线缆的隔离通道，用来避免通信信号受到强电的干扰，避免大质量电缆对其的挤压，以及避免当电缆发生短路故障起火等导致的监测信息中断。该通道可放置于柜体顶部或底部，构成独立小室，并横向贯通柜体。

1.2抽屉单元

抽屉单元一共有两副一次侧触头，以及一副二次侧触头，其静触头均位于柜体上。

1.3目标

减少抽屉内一次元件的数量，以获取最大的空间，改善抽屉内散热的问题；减少二次回路控制线的数量，改善二次触头的损坏率；设计专用插件，以满足敷设超五类屏蔽线的要求，达到100M通信速率的目标。

1.4方法

（1）为省去抽屉内CT的安装空间，且便于维护, 将CT集成至一次侧进线动触头内,,CT二次侧输出毫安级信号，接入抽屉内的综保。

2. 抽屉内安装LM5F/LL5F系列综合保护装置，以减少柜内二次回路的数量。

3. 增设专用的通信插件。通用的网线内有8根线，分为4组其本质是4组双绞线。对于100M网络，通信传输仅仅用到其中的2组，从RJ45端子定义可知：1(TXD+)、2(TXD-)为一组，3(RXD+)、6(RXD-)为一组。因抽屉内空间很小，传输距离短，并不需要4组线全部接入。鉴于此，通信专用插头可设计为4个端子组成的独立插头。为便于安装，可在动静触头侧，分别引出很短的线，做成固定的RJ45接头，最后，按IEC标准规定的试验通过测试即可应用。综上所述，柜体和抽屉单元的智能化设计，可以提高通信速率的基础，并构建了更稳固的抽屉单元。

2二次元件的智能化设计

2.1概述

近些年低压智能配电柜的发展，部分低压综合保护装置已具备了实现低压智能配电系统的要求，其中，以LM5F/LL5F系列为典型。低压综保按用途可分为两个大类：电动机用和线路用。可以将其型号命名为LM系列(低压电动机用)和LL系列(低压线路用)。其中LM应具备的基本性能已有国家标准可参考，LL相关的行业标准正起草中。

2.2部分低压综合保护装置需要具备的功能

（1）电参量的检测。对于准确度，却并非要求达到计费级，因为在低压配电系统中，计费的关口仅在进线柜内，没有必要为此增加额外的成本。因此部分低压综合保护装置兼具测量和保护功能是可行的，测量的准确度能达到1%左右就足以反应现场状态。

2. 计量功能。可根据具体使用需求反应各回路的电度量。

3. 保护功能。应满足各类型负载的要求。由于接触器往往应用在电动机回路中，因此要指出的是，为了满足可靠性的要求，LM系列保护动作的出口分为两个：作用于断路器的，和作用于接触器的。某些保护功能出口必须动作于断路器，例如单相接地保护、漏电保护。因为这两个故障状态下，故障电流可能超过接触器的分断能力。

4. 开关量输入检测、控制功能。

5. 统计功能。可统计外部操作的情况。

6. 可编程的控制逻辑。可灵活运用于现场的工艺要求。

7. 故障记录。不仅能记录故障瞬间的状态，还能进行更详细的故障录波。

8. 对柜体或一次元件故障的保护报警功能，例如温度保护、弧光保护、等。

9. 通信功能。保留目前现场总线的前提下，实现100M以太网通信，满足IEC61850协议的规定。

10. CT断线检测功能。特别指出，低压二次回路中，对于CT断线的检测是极有必要的。

11. 控制回路断线检测。低压二次控制回路的断线检测很容易被忽略，但是很有必要。

12. 易维护与长寿命。从维护的角度而言，期望低压综合保护装置的保护本体与显示单元分开。从产品寿命的角度出发，期望部分低压综合保护装置的电源模块能够独立。

3通信技术的应用分析

现设想这样一台低压抽屉柜，从上至下：顶部有独立屏蔽的通信通道，第一个抽屉高度为100mm，用于放置专用的通信处理机或光纤交换机，下面有8个抽屉单元，侧面为二次回路敷设室。每个抽屉单元内的综保，通过网线(或光纤)与通信处理机进行数据交换。整个配电室内，所有的通信处理机连接在一起，与站内集成系统进行数据交换，并经由站内集成系统转发至上一级监控系统。当然，对于通信处理机的安排，也可两三台柜放置一套，以节省成本。

4即时报警分析

上述构建了一套完整的低压智能配电系统，其通信速率在100M。在这个前提下，一些重要的报警信息，例如火灾报警等，可以迅速地反映到集成系统平台。集成系统平台可利用物联网模块，通过5G将被用户选择过的重要信息转发至运维人员。

5低压智能配电柜的应用技术的研究

5.1 GPRS技术的应用

将低压智能配电柜使用时的数据得以与电网系统相连。在传统的配电柜安装及使用时一直都存在着信息延迟的问题，很多安装信息无法得到统计，各个地区安装配电柜的具体情况无法得到有效的记录，配电柜所传输的电力的具体情况也无法准确及时地传递给电网系统。而低压智能配电柜由于安装了智能的GPRS技术，能够利用无线网与电网系统相连，无论是通过我国移动的GPRS/GSM网络还是其他光纤手段，都能及时地将用电设施的用电信息及时地传递给电网系统，方便电网系统做出监测。这也为电网系统的顺利运行提供了安全的保障。

5.2在零部件和系统方面的创新应用

低压智能配电柜最大的创新突破就是在设计方面将原本单一的配电系统变成了可以双向使用的设备。当低压智能配电柜安装了配套的智能终端后便可以作为终端配套柜使用，无论是对于数据捕捉的精准度还是数据传送的速度都有和全面的提升，此外，变身成为智能终端的低压智能配电柜还能够同时完成对于三相电压电流的监测、运行无功功率、功率因数及实时监测用电数据和电压检测的功能，这些功能的安装与使用虽然在现在不是非常成熟，但随着现代化工业和以太网技术的不断发展，低压智能配电柜所搭载的设施和系统必定会越来越完善，越来越人性化。

5.3在智能化遥感控制方面的技术

低压智能配电柜在使用的技术方面和其他以往配电柜相比更加先进，搭载了智能化的元件，并利用微电子、以太网以及电力电子和计算机控制等多种工科知识和传统配电柜相结合，令低压智能配电柜既有传统配电柜的功能性与实用性，又能够兼具新技术的发展。新技术的典型代表就是低压智能配电柜搭载的智能低压配电系统，它依靠配电柜自身的智能化开关和GPRS网络，能够实时监测用电数据，真正将对于用电数据信息的遥测、遥调、遥控和遥讯情况和电网系统进行实时连接。

6结语

低压智能配电柜的设计，首先解决柜体结构的问题，以达到通信速率的要求；其次应用国内先进的低压综合保护装置，减少柜内的元件，提高低压配电柜的可操作性、可靠性和稳定性；最后利用现有的通信技术，实现整个低压配电系统的智能化集成。总之，低压智能配电柜是配电系统的重要组成部分，在数据传输方面有着不可替代的意义。真正实现通过线上线下实现设备全生命周期的运维管理。

参考文献

[1]龚玉婷.对低压配电柜安装细节的探讨[J].科技风,2018.

[2]李奕丰.低压配电柜技术创新与发展[J].无线互联科技,2018.

[3]吴旭.高低压配电柜系统实现自动控制策略研究[J].数字技术与应用,2018.