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數(shù)字化低壓配電柜的設(shè)計(jì)與研究
沈陽(yáng)工學(xué)院 李姿1 沈陽(yáng)興恒嘉電子工程有限公司 張偉2 2017/4/23 9:31:58
摘要：本文闡述了信息化時(shí)代的數(shù)字化低壓配電柜，文中對(duì)數(shù)字化低壓配電柜進(jìn)行了一次、二次側(cè)的設(shè)計(jì)，包括設(shè)備選擇和信息數(shù)據(jù)采集裝置的設(shè)計(jì)，配電柜利用光纖交換機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送和執(zhí)行，滿足了智能電網(wǎng)的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化；低壓配電柜；智能電網(wǎng)
前言
現(xiàn)今社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代，電力系統(tǒng)中的諸多方面已經(jīng)融入了智能化的元素，這些設(shè)備通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)和先進(jìn)的控制方法實(shí)現(xiàn)了更佳可靠、安全、高效的運(yùn)行效果。配電柜的設(shè)計(jì)過(guò)程中融入“數(shù)字化”的元素也是非常必要的。
1 低壓配電柜的一次側(cè)設(shè)計(jì)
熔斷器、接觸器和斷路器是低壓成套裝置的主要設(shè)備，除了以上三種主要設(shè)備外，還有一些傳感器作為輔助設(shè)備。
1.1 低壓配電柜的設(shè)備選擇
目前，低壓成套裝置多采用分割或抽屜形式的回路單元，斷路器多采用框架形式或塑殼形式。配電柜的主要設(shè)備依據(jù)配電容量或配電柜的用途進(jìn)行組合，可以實(shí)現(xiàn)多種不同功能的低壓成套設(shè)備。
1.2 低壓配電柜一次側(cè)的智能化設(shè)計(jì)
低壓成套設(shè)備的數(shù)字化設(shè)計(jì)是要對(duì)成套設(shè)備的主要電器元件的參數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的信息采集，這些主要設(shè)備包括接觸器、熔斷器和斷路器。其中斷路器的主要參數(shù)包括電壓、電流、電功率、斷路器狀態(tài)等。
為了達(dá)到智能化的目的，需要在斷路器內(nèi)加裝互感器，用以采集斷路器的電流，再通過(guò)程序編程實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器其他參數(shù)的計(jì)算，并需要為斷路器加裝輔助觸點(diǎn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器位置和狀態(tài)信息的采集。最終將主要設(shè)備的參數(shù)通過(guò)光釬送入交換機(jī)進(jìn)行通信。
低壓配電柜中的熔斷器需要采集它的狀態(tài)和流經(jīng)熔斷器的電流，數(shù)字化設(shè)備通過(guò)光纖將數(shù)據(jù)傳送至交換機(jī)，智能電子設(shè)備通過(guò)GOOSE協(xié)議進(jìn)行通信。
2低壓配電柜二次側(cè)的數(shù)字化
低壓成套設(shè)備二次設(shè)備包括互感器、指針表和繼電保護(hù)設(shè)備，在以往的上述設(shè)備都存在大體積、低精度測(cè)量和復(fù)雜的安裝與配線、檢修繁瑣等缺點(diǎn)。
現(xiàn)今智能電網(wǎng)的發(fā)展迅速，為了配合智能電網(wǎng)的發(fā)展速度，數(shù)字化的低壓成套二次設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了集成化和數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)互感器的A/D轉(zhuǎn)換，提高了信息的精確度和檢測(cè)速度。數(shù)字化的低壓成套設(shè)備通過(guò)光纖將采集到的信息通過(guò)交換機(jī)送給智能測(cè)控電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了由信息采集到最后測(cè)控的完整流程，具體IED框圖如圖1所示。
圖1 數(shù)字化低壓配電柜IED框圖
低壓配電柜的二次側(cè)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)雖然增加了信息采集的數(shù)量，但可以使配線的復(fù)雜性大大降低。設(shè)備只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的跳線即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路數(shù)據(jù)的信息采集與控制。
3 IEC光纖交換機(jī)
IEC光纖交換機(jī)具有符合配電系統(tǒng)的技術(shù)要求，它的特點(diǎn)是：
（1）適應(yīng)電網(wǎng)的電磁環(huán)境；
（2）設(shè)備具有模塊化的結(jié)構(gòu)可以任意組合；
（3）具有簡(jiǎn)潔的連接方式和多種不同的通信類(lèi)型
（4）具有通信和保護(hù)的可靠性、安全性，可避免數(shù)據(jù)篡改或偽造。
IEC光纖交換機(jī)最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)鏈接失效時(shí)發(fā)出報(bào)警，并可以實(shí)時(shí)檢測(cè)光纖連接狀態(tài)并重新選擇路由，且可以?xún)?yōu)化數(shù)據(jù)配置，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先GOOSE對(duì)等通信。
4 GSM報(bào)警設(shè)備
數(shù)字化低壓成套設(shè)備具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，它能夠?qū)υO(shè)備參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)故障情況可以實(shí)時(shí)報(bào)警，其報(bào)警信號(hào)可通過(guò)GSM、GPRS設(shè)備實(shí)時(shí)傳送出去。數(shù)字化的低壓成套設(shè)備可以實(shí)時(shí)觀測(cè)各配電柜的參數(shù)，將系統(tǒng)采集到的各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并具有數(shù)據(jù)篩選功能，最終將需要的數(shù)據(jù)通過(guò)AT指令發(fā)送出去。
5低壓配電柜數(shù)字化的集成
斷路器的智能化、熔斷器的智能化、接觸器的智能化等數(shù)字開(kāi)關(guān)設(shè)備組成了數(shù)字化的低壓成套設(shè)備。設(shè)備中通過(guò)數(shù)字化的互感器等裝置實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)的采集，將成套設(shè)備中的參數(shù)通過(guò)光纖傳輸?shù)浇粨Q機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。在低壓成套設(shè)備中還裝有光纖交換機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)配電柜與配電柜之間的通訊。智能化的報(bào)警系統(tǒng)也融入到了數(shù)字化低壓配電柜中，可以實(shí)時(shí)掌握配電柜的現(xiàn)狀。
6 結(jié)束
數(shù)字化配電柜不僅技術(shù)先進(jìn)功能齊全，為電網(wǎng)提供可靠、安全、高效的運(yùn)行環(huán)境，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性和前瞻性。加大數(shù)字化低壓成套設(shè)備的使用量可以配合智能電網(wǎng)的建設(shè)步伐。
參考文獻(xiàn)
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