郑志满1 曾焕苏2
1浙江南洋输配电设备有限公司 2正泰电气股份有限公司 浙江省 325608
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，开关柜的智能化设计涉及到很多高科技技术，其中包括传感技术和数据处理技术。因此，简要分析了智 能化开关柜的结构特点、智能化开关柜的发展以及应用等方面。
关键词：智能化；开关柜；发展
引言
电力行业是促进我国各行各业高速发展的重要基 础，高低压成套开关柜在电力行业中占据着较为重要的 位置。因此，如何妥善对现阶段的开关柜电气设备设计 及智能化发展进行研究，是现阶段部分专业人士需要关 注的重点问题之一。
1高压开关柜概述
开关柜，在行业内又叫做成套配电装置，是一种由断路器 等元器件构成的电气设备。10kV 开关柜是一种典型的高压成 套开关设备，在电力系统中的配电环节有着十分广泛的应用， 是电网中最常见的电气设备之一。其作用是对电气主接线涉 及的控制单元、保护单元、测试单元以及相应的母线等装配到 一个专用的柜体中，使得接线的管理以及电能的分配更加方便 快捷。当电力系统发生故障时，可以人为或自动将故障部分电 路断开隔离，在电网检修时也可以根据需要对部分设备进行投 切。可见，高压开关柜是电网中不可或缺的组成单元。考虑到 当前 开关柜在应用中仍存在不可靠、不准确、不及时等问 题，非常有必要对其进行智能化设计研究，这对于高压成套开 关设备的发展具有重要的现实意义。
2 智能开关柜总体设计
为了提高 开关柜在应用中存在的不可靠、不准确、不 及时等问题，本文运用了当前较成熟的物联网技术，充分发挥 了现场总线、数字传输、通信网络、无线传统等技术的优势，对 其进行了集遥测、遥调、遥控、遥信等功能于一身的智能化设 计，考虑到电网中的开关柜数量巨大，分布零散，因此在通信方 式上采用无线通信机制，以性价比较高的 CC2530 单片机为主 控核心，控制传感器对温度、电压、电流等参数进行实时采集和 传输，一旦参数超过预设的阈值，立即启动风机等设备进行调 节，实现远程监控。操作人员只需在上位机进行简单操作即可 掌握远程开关柜设备的实时工作状态。
3高低压成套开关柜电气设计探析
3.1一次元件设计
（1）母线。母线的设计在高低压成套开关柜整体 设计中占据极为重要的位置，母线是控制内部各基础部 件的主要连接工具。在实际对一次元件母线进行设计期间，高低压成套开关柜当中的电流和电压具备较多的限 制条件。通常在对图纸进行设计时，设计人员会明确两 种设计方式，第一种是明确标明一次元件内部主线的各 项限定电流和限定电压；第二种是应用相关技术手段直 接检测一次元件内部母线的格式，然后根据实际使用客 户对高低压成套开关柜的要求标准进行设计，严格执行 各项标准符合要求。上述两种方法均可以在开展医院电 气元件设计期间展开效用，具体实施阶段还要根据高低 压成套开关柜的实际设计情况科学选择。（2）互感器。在对高低压成套开关柜一次元件互 感器进行设计期间，经常会出现容量盲目加大方面的情 况，为设计阶段徒增较多制造成本，现阶段的微机保护 功率普遍较小，相比传统电磁型保护功率要更小一些， 在设计人员不能够掌握互感器内部实际电流运行数据 时，通常会盲目将互感器的设计铁芯截面加大，增强电 流的通过效率，大大增加生产阶段的综合成本。合理选 择高低压成套开关柜当中的电流互感器并不是一项简单 的任务，部分开关柜的实际变比较低，尤其是针对电容 器内部的回路电流，正常情况下，实际电流的选择应该 在额定电流的 1.3 倍，但相关操作人员极易忽视这一要 求，容易导致互感器回路出现过载情况。（3）真空断路器。真空断路器是高低压成套开关 柜一次元件当中的重要设计部分，相当于该项系统当中 的开关部分。
该部分的设计中心主要在于控制系统内部 的回路负荷情况，方便高低压成套开关柜在正常运行期 间，可以及时处理电路系统出现的各类突发问题。在出 现特殊情况或问题时，真空断路器可以第一时间将电路 系统当中的电流切断，避免正像系统出现更多的故障问 题，为高低压成套开关柜的安全使用奠定良好基础。
3.2次元件设计
（1）控制回路。现阶段，部分高低压成套开关柜 在实际进行电气设计期间，通常会包含合闸、跳闸、储 能等三种较为常见的控制回路形式。其中，合闸回路主 要有手动及电动两种方式，该种回路的优势在于可以双 向控制，为高低压成套开关柜正常开展工作提供良好的保障；跳闸回路主要是在真空断路器出现故障或线路出 现问题的情况下开展工作，以跳闸的方式预防可能发生 的各项危险；储能电力可以为断路器提供较为必要的电 力能源，对控制整个回路系统具有重要意义。（2）面板。设置高低压成套开关柜开孔期间，应 该及时对二次元件的位置进行确定，确保元件位置的安 排不会互相碰撞。尤其在面板上检查二次元件时，相关 专业技术人员应该及时设置监测工作量较大的设备元 件，达到提高面板美观度的目的。在高低压成套开关柜 电气设计阶段，仪表隔间面板的设计可以保障二次元件 的检测、调控等工作稳步开展，为提升开关柜整体美观 程度奠定良好基础。
3.3温度监控模块设计
温度参数是高压开关柜的重要状态参数，高压设备在长期 运行中会产生大量的热量，如果是夏季高温天气更容易引发火 灾或电路故障。本系统的温度监控模块主要由通信接口、电源 模块、信号采集单元以及开关量输出等部分组成。智能开关柜 直接由主母线引出电源线，首先由变压器对高压信号进行降 压，再对输出电压进行稳压调节，最后为单片机提供最佳的工 作电压和电流。这种设计无须引入外部电源，避免了重复更换 和维护蓄电池的麻烦。 热敏电阻将温度变化转化为阻值的变化，最后通过电流变 换到电压信号，再由高精度 A/D 转换器进行数字化，完成温度 的采集。单片机与传感器之间采用 ＲS232 串行通信，单片机根 据传感器地址来识别传感器，并对温度信号进行实时处理，当 温度超过阈值时，启动风扇进行散热;当温度低于阈值时，启动 加热器进行升温，使开关柜始终工作在最佳条件下。 在发生故障或定期停电维修期间，需要对开关柜进行远程 分合闸，采用继电器可以实现该功能。将继电器与 IP 控制设 备相连，实现远程的分合闸控制。
4高低压成套开关柜智能化的未来发展趋势
当代高低压成套开关柜向智能化发展是未来社会 的重要趋势。在智能化产品广泛普及的当代社会，任何 智能化产品均已逐渐成为显示，而部分行业开展工作的 重要基础也在于智能化设备这一方面，因此，智能化高 低压成套开关柜是未来社会备受关注的重要产品。尤其 是在各项新型材料不断被研发出来的当代社会，先进的 高低压成套开关柜智能化功能越来越丰富，为我国电力 行业的长远发展奠定了较为良好的基础。在专业化方面，高低压成套开关柜向智能化发展 的同时，专业化这一特性也被关注起来。智能化信息技 术在当代社会的发展中为各行业的专业化发展提供了较 大的帮助，从智能化高低压成套开关柜的未来发展趋势 角度来看，它可以逐渐在各项领域当中为行业服务，也 可以针对不同行业的不同特性，强化开关柜智能系统当 中的某一专业性能，满足时代对高低压成套开关柜专业 化的基本需求，为协助各行业发展提供重要保障。
结语
总言，高低压成套开关柜电气设计及智能化发展 对我国电力行业的可持续进步具有重要意义。因此，在 实际设计期间，相关技术研究人员应该及时根据各行业 对该种开关柜的需求状况，合理开展各项设计工作，为 高低压成套开关柜更为长远的发展奠定良好基础。
参考文献：
[1] 陈德华 , 罗鹏飞 . 高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用研究 [J]. 科技创新导报 ,2019,16(22):62+64.
[2] 蔡茂祥 . 高低压成套开关柜电气设计现状分析及智能化发展方向 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2017(09):20-21.