高低压配电柜系统实现自动控制策略研究

夏明丽

（安徽博微智能电气有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引 言

电力供应属于复杂的变电输出及分配运行体系，离不开高低压配电柜系统。对高低压配电柜的正确认知是实现整个运行体系自动化控制的关键，因此重点研究实现其自动控制的有效路径。

1 高低压配电柜

电力系统的运行从电能的产生到电能的消耗，包括发电过程、变电过程、输电过程、配电过程以及用电过程，如图1所示。无论是大型生产型企业还是集中住宅，整体的供电过程都离不开变电过程，其中高低压配电柜是必备设备。

1.1 低压配电柜

低压配电柜又称为低压开关柜。普遍使用的低压配电柜分为国内产和国外产两种，各有优势。前者指通过我国强制性产品认证（3C认证）的低压配电柜，代表性产品为GCS低压抽出式开关柜等；后者指符合我国供电需求的国外引进的低压配电柜，代表性产品为ABB电器企业的MNS3低压配电柜等[1]。

图1 电力系统

1.2 高压配电柜

我国的高压配电柜起步相对较晚，经历了3个具有代表性的发展阶段。第1阶段是20世纪五六十年代，我国高压配电柜进入初级发展阶段，受到科技发展水平等多因素制约，还未具备自主研发条件，主要仿制苏联的成熟产品；第2阶段是20世纪七八十年代，经历近20年的发展，我国在高压配电柜方面的研发实现了质的飞跃，自主研发成功了多种型号的手车式高压配电柜；第3阶段是1978年年底到今天，我国的高压配电柜研发已经拥有核心技术，最新的固定柜和箱式固定柜获得了业内认可，并占据了国内大部分市场份额。

高压配电柜是大型电力运行系统中必不可少的设备，有效控制电力系统的发电过程、电能输出过程、配电和电能的转换过程以及衰减过程，实现对电力运行系统的通断、控制以及保护等功能。电压等级属于3.6～550 kV范围的电器产品，核心组成构件有高压断路器部件、接地开关部件、高压隔离开关部件、高压自动重合部件、高压负荷开关分段器部件以及高压操作防爆设施等。高压配电柜生产属于输变电设备生产领域的重要生产类别，除担负着供电体系运行的重要作用外，还占据着电力工业领域的核心地位。

2 高低压配电柜系统实现自动控制的价值

高低压配电系统实现自动控制后可以明显提升工作效能，具体价值体现在3个方面。第一，实现了高低压配电系统整体运行的智能化，在精准自动化控制下工作效率明显提升。此外，基于高低压配电柜体系实现自动化的基础上，相关的电力系统和电力设备在与之配合的过程中，工作效能明显提升。第二，基于高低压配电柜系统的运行过程并非单一维度的运行过程，而是涉及包括电力系统和电力设备运行系统等多个系统。各个系统间与高低压配电系统存在密切关联，即使在运行中出现非常小的问题，都可能导致整个运行体系的瘫痪，所以有必要进行技术优化，确保系统稳定运行。第三，高低压配电柜系统实现自动控制的过程有效避免了人工操作，降低了因人工操作失误而导致运行失效问题发生的几率，某种程度上控制了系统运行的失误率，确保了运行质量。

3 实现高低压配电柜系统自动控制的有效路径

3.1 基于设计视角的有效路径

3.1.1 CPU软硬件设计要点

高低压配电柜实施自动化过程中，CPU软硬件设计直接影响效能的发挥，可将其视为高低压配电柜系统运行的核心动力。在实施软硬件设计时，需全面监管。

（1）兼顾高效能和兼容性，避免发生不必要故障，确保激发CPU的最大效能。AT89S52属于耗能较低且可以实现较高性能的CMOS8位微控制器，拥有8k系统可编程Flash存储器的强大功能，并能与工业80C51产品的指令和引脚完美兼容。

（2）将CPU相关的所有程序设计视为重点，确保CPU型号满足使用需求的同时，为其配置CPU相关程序，使程序运行达到了较高的准确率，助力自动化控制高低压配电柜系统的高效运转，凸显极致的控制效能。当CPU程序的设计与整体运行标准相悖或明显冲突时，会严重破坏高低压配电柜系统的运行程序，导致错误运行指令的同时造成不可逆的设备损坏，使企业蒙受巨大损失[2]。

（3）极佳的CPU型号和可行且高效的CPU运行程序，为系统的正常运行提供了保障。即便如此，还应注重CPU在整体运行过程中正确无误。CPU的选型、CPU的软硬件设计对高低压配电系统实现自动化控制至关重要。

3.1.2 计算控制系统设计要点

（1）不断革新计算机控制系统性能。传统的高低压配电柜升级为自动控制的过程中，除将CPU选型、CPU软硬件程序设计以及程序的正常运行情况作为重点外，还需实施合理、高效的计算机控制系统，为自动化应用控制下的高低压配电柜满足生活和工作需求提供保障。因此，在设计自动化控制高低压配电柜系统所需的计算机控制系统时，应注意以下要点。第一，编程语言需要可行且合理。选用VB编程语言为操控人员提供了极大便利，仅利用鼠标就可以完成工作车间电源的通电与断电操作，提升了对电源的操控时效。偶遇紧急事故时，可及时采取相对空间断电措施，降低安全事故的发生几率。此外，还可在界面内实现控制程序指令，计算机在获取CPU指令数据信息后，可以将数据信息解码重组，并以下级装配可识别的命令发布指令，实现了CPU工作效能的做大化。第二，确定计算机设计的编程语言后，应持续优化计算机控制系统，确保自动化控制下的高低压配电柜系统稳定可靠运行。此过程的实现需要全面分析计算机设计系统的技术运用情况，明确核心控制点，助力该系统实现高效的自动化控制。第三，提升程序编制可行性，与系统的实际运行情况高度匹配为其提供运行服务，凸显出计算机控制系统的可行性和实效性，结合实况运行情况对编程语言进行调整改进，使控制过程发挥出最大效能。

（2）提升计算机控制的编程效率。计算机控制系统中的编程过程并非一成不变，而是力求为控制过程提供优质服务的动态过程，所以最终编写的程序需具有科学性的同时，更应凸显出可行性和实效性，这对计算机控制程序的编制提出了更高的要求。确定最佳的编程语言，体现出有效的程序编制效果，最后达成自动控制预期，使自动化控制应用于高低压配电柜系统时凸显出智能化特点。

3.2 基于PLC技术视角的有效路径

PLC技术是实现自动化过程的关键技术。电力系统和常规的工业运行系统存在明显差异，属于复杂的电磁感应系统。在众多电力设备运行过程中，会表现出明显的电磁互饶问题，这是由配电现场的繁杂环境决定的。电缆敷设缺乏合理性、明显的电磁干扰、温度和湿度长期异常的环境以及接地系统欠规范等问题，会直接造成PLC程序运算出错，进而导致对运行设备的错误操作。PLC技术运用于电力系统可确保系统运行的平稳可靠，采取滤波方法、隔离方法以及吸收方法提升抗干扰能力。此外，通过改善周边环境减小PLC被干扰的可能[3]。

3.3 基于维护视角的有效路径

除设计视角和技术视角直接影响高低压配电柜系统实现自动控制的有效性外，设备的维护也是保障效能的重要内容之一。线路的完好无损是实现导电通路的基础，当线路出现破损或断裂时会导致电流断路并中止供电。所以，日常应保养维护电力系统，定期检查线路和电子仪表，必要时对其进行清洁处理。日常保养维护过程中，通过观察方式、倾听方式以及嗅觉方式（焦糊味）发现设备的运行问题，利用红外线探测设备检查直流电源的蓄电情况。发现潜在机械故障或蓄电量不足时，应及时报检、报修。此外，高低压配电柜应设置于独立操作空间内，禁止在内堆放与系统运行无关的杂物，更不可在配电柜上堆放物品。

4 结 论

高低压配电柜系统实现自动化控制过程并非单纯实施监控，需从多个视角发现系统运行问题，结合实际运行情况进行调整和完善，实现对高低压配电柜系统自动控制的优化。