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摘要：提出一个实现配电柜的智能化、满足智能电网相关技术要求的智能化配电柜的设计方案。
关键词：智能配网；动力配电柜
引言
近年来，随着计算机技术、信息采集与传感技术、网络通信技术、移动通信技术，特别是IEC61850 国际标准的颁布，加速和推进了智能电网建设的进程。智能化配电柜作为智能电网的最基本单元，是智能电网建设的一个重要组成部分。智能化配电柜应用是智能电网建设发展的必然趋势，其目的就是为了提高电网透明度，掌握配电柜运行参数。智能化配电柜的特征表现为： 一次设备智能化、二次设备网络化、参数数字化。
1.动力配电柜简介
在车间线路的设计与安装中，动力配电柜的设计与制作具有非常重要的作用。配电柜在机械加工车间里起到分配电能及控制设备电源的作用，它的合理设计是整个车间设备安全、可靠运行的的保证。配电柜在设计时，首先要考虑控制对象负荷功率的大小，并据此选择合适的低压电器，以确保配电柜的安全运行。常见的配电柜有两种：一种是电源柜，它对电能起分配作用；另一种是动力柜，它对设备电源起控制作用。动力柜与电源柜的电源分路及内部接线、低压电器的选择是配电柜设计与制作的重要环节。通过数控车间动力配电柜和安装线路的设计实验，可以增加设计者的动手能力，可以让设计者进一步熟悉一些常用电器元件的结构、工作原理及型号规格。对于配电柜控制线路合理设计、配电柜的调试、配电柜故障的排除、常用低压电器的选择、配电柜的负荷计算、电子仪表的使用以及被侧电路的检测等工作，从而丰富设计者的设计经验。
2.动力配电柜和线路安装
对于车间配电柜的设计过程中，动力配电柜和线路的安装首先要考虑线路中的电流与实际操作中各车床所能承受的最大电流，其次要考虑电源柜和动力配电柜的控制面板设计、内部元件摆放及整个配电柜的工作原理，力求设计出经济、美观的动力配电柜。
3.配电柜熔断器的选择
熔断器的类型要根据使用条件确定。在择熔断器的规格时，首先要选定熔体的规格，再根据熔体去选择熔断器的规格。熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性配合良好。配电系统中，各级熔断器应相互匹配，上一级熔体的额定电流通常是下一级熔体的额定电流的3-4倍。对于保护电动机的熔断器，应注意电动机启动电流的影响。熔断器通常作为电动机的短路保护，而电动机的过载保护则采用热继电器。此外，还要注意，熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流，额定分断能力应大于电 m 路中可能出现的最大短路电流。
4.交流接触器的选择
对于持续运行的设备，接触器按 67% -75% 计算，即100A 的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流为 75A。
对于间断运行的设备，接触器按 80% 计算，即 100 A 的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流为 80A。
对于反复短时工作的设备，接触器按116% ～ 120%计算，即100A的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流120 A。
5.职能化的发展
5.1.智能配电柜一次设备
配电柜一次设备是以断路器为主，熔断器、接触器和其它设备为辅助。配电柜的一次设备智能化包括：断路器控制器的智能化，熔断器和接触器状态参数采集设备智能化。断路器智能控制器测量参数包括：电压、电流、频率、功率因数、有功、无功、电度、保护延时时间、过载保护时间、断路器状态、断路器位置等。智能控制器通过内置于断路器内的互感器采集电流，通过芯片内部程序计算出其他的参数与设置保护时间，通过断路器的辅助触点采集断路器状态与位置。智能控制器通过以太网接口，采用光纤传输方式直接和工业以太网交换机采用GOOSE通信。熔断器和接触器状态采集设备能采集参数包括：熔断器的状态和经过熔断器的电流，接触器的状态和电流。熔断器状态与电流、接触器状态和电流通过光纤传送到过程层交换机，通过GOOSE与上层IED通信。
5.2.智能配电柜二次设备
配电柜二次设备状态，目前配电柜中二次设备主要以传统的电磁式互感器、电磁式指针表和电磁式继电保护设备。设备体积大、测量精度低、安装与配线复杂、检修不方便等。
配电柜二次设备智能化，为了满足智能电网的需要，适应智能电网建设的步伐，新型智能化的二次设备采用电子式互感器和电子式采集设备，实现从模拟采集到数字采集的转变。经过数字化采集之后，采集到的信号通过光纤送到光纤交换机，光纤交换机将数据送给测控IED，实现了采集设备到光纤交换机最后到测控IED。增大了信息采集的路数的同时，减少了复杂的配线，同时只需要简单跳线可以实现多路信息采集共享一个测控IED。IED通过光纤进行数据传输。
5.3.GSM 报警设备
为了实时了解配电柜的状态、参数，以及对配电柜的寿命进行预测，对故障进行报警，在智能化配电柜配置有 GSM/GPRS 报警设备。在智能化配电柜上 GSM/GPRS 可以实时浏览到配电柜的参数，将采集到的变化量全部存储在数据库中，利用报警软件的筛选功能，将筛选出来的报警信号以 AT 指令的形式发送出去。
5.4.智能化配电柜系统组成
智能化配电柜属于智能电网最小单元，对智能电网的整体功能的完善起着重要作用。智能化配电柜包括智能化电路器、智能化接触器、智能化熔断器等开关设备，这些智能设备通过光纤与交换机进行数据交换。电子式互感器采集数据经光纤传输到光纤转接盒，最后连接到智能测控设备，实现信息的采集与传输。在智能配电柜上提供 IEC61850 系列的交换机，让智能化配电柜之间通过以太网就可以进行数据的通信，连接方便。GSM 报警设备装在其中一台智能化配电柜上，实现短消息报警和通过 GRPS 实时浏览各个配电柜参数。
6.结束语
该智能化配电柜不仅技术先进功能齐全，有利于目前电网和将来电网智能化的需求，为电网安全运行、提高供电可靠性、故障快速定位减少抢修时间提供保障，而且具有良好的经济性和前瞻性。智能化配电柜的使用将大大加快智能电网推进的步伐。
参考文献：
[1]白晓民 .智能电网技术标准体系研究[M].中国电力科学研究院，2010. 6.
[2]叶丽萍.低压配电柜的开发与研究探讨[M]. 2009. 7.
[3] 陈树勇 . 宋书芳 . 李兰欣等.智能电网技术综述[J.电网技术，2009. 3.
[4]钟金.郑睿敏.杨卫红等.建设信息时代的智能电网[J].电网技术，2009. 7.
[5]刘骥.黄国方.徐石明.智能电网状态监测的发展[J].电力建设，2009. 9.77
关键词：智能配网；动力配电柜
引言
近年来，随着计算机技术、信息采集与传感技术、网络通信技术、移动通信技术，特别是IEC61850 国际标准的颁布，加速和推进了智能电网建设的进程。智能化配电柜作为智能电网的最基本单元，是智能电网建设的一个重要组成部分。智能化配电柜应用是智能电网建设发展的必然趋势，其目的就是为了提高电网透明度，掌握配电柜运行参数。智能化配电柜的特征表现为： 一次设备智能化、二次设备网络化、参数数字化。
1.动力配电柜简介
在车间线路的设计与安装中，动力配电柜的设计与制作具有非常重要的作用。配电柜在机械加工车间里起到分配电能及控制设备电源的作用，它的合理设计是整个车间设备安全、可靠运行的的保证。配电柜在设计时，首先要考虑控制对象负荷功率的大小，并据此选择合适的低压电器，以确保配电柜的安全运行。常见的配电柜有两种：一种是电源柜，它对电能起分配作用；另一种是动力柜，它对设备电源起控制作用。动力柜与电源柜的电源分路及内部接线、低压电器的选择是配电柜设计与制作的重要环节。通过数控车间动力配电柜和安装线路的设计实验，可以增加设计者的动手能力，可以让设计者进一步熟悉一些常用电器元件的结构、工作原理及型号规格。对于配电柜控制线路合理设计、配电柜的调试、配电柜故障的排除、常用低压电器的选择、配电柜的负荷计算、电子仪表的使用以及被侧电路的检测等工作，从而丰富设计者的设计经验。
2.动力配电柜和线路安装
对于车间配电柜的设计过程中，动力配电柜和线路的安装首先要考虑线路中的电流与实际操作中各车床所能承受的最大电流，其次要考虑电源柜和动力配电柜的控制面板设计、内部元件摆放及整个配电柜的工作原理，力求设计出经济、美观的动力配电柜。
3.配电柜熔断器的选择
熔断器的类型要根据使用条件确定。在择熔断器的规格时，首先要选定熔体的规格，再根据熔体去选择熔断器的规格。熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性配合良好。配电系统中，各级熔断器应相互匹配，上一级熔体的额定电流通常是下一级熔体的额定电流的3-4倍。对于保护电动机的熔断器，应注意电动机启动电流的影响。熔断器通常作为电动机的短路保护，而电动机的过载保护则采用热继电器。此外，还要注意，熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流，额定分断能力应大于电 m 路中可能出现的最大短路电流。
4.交流接触器的选择
对于持续运行的设备，接触器按 67% -75% 计算，即100A 的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流为 75A。
对于间断运行的设备，接触器按 80% 计算，即 100 A 的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流为 80A。
对于反复短时工作的设备，接触器按116% ～ 120%计算，即100A的交流接触器，能控制的设备的最大额定电流120 A。
5.职能化的发展
5.1.智能配电柜一次设备
配电柜一次设备是以断路器为主，熔断器、接触器和其它设备为辅助。配电柜的一次设备智能化包括：断路器控制器的智能化，熔断器和接触器状态参数采集设备智能化。断路器智能控制器测量参数包括：电压、电流、频率、功率因数、有功、无功、电度、保护延时时间、过载保护时间、断路器状态、断路器位置等。智能控制器通过内置于断路器内的互感器采集电流，通过芯片内部程序计算出其他的参数与设置保护时间，通过断路器的辅助触点采集断路器状态与位置。智能控制器通过以太网接口，采用光纤传输方式直接和工业以太网交换机采用GOOSE通信。熔断器和接触器状态采集设备能采集参数包括：熔断器的状态和经过熔断器的电流，接触器的状态和电流。熔断器状态与电流、接触器状态和电流通过光纤传送到过程层交换机，通过GOOSE与上层IED通信。
5.2.智能配电柜二次设备
配电柜二次设备状态，目前配电柜中二次设备主要以传统的电磁式互感器、电磁式指针表和电磁式继电保护设备。设备体积大、测量精度低、安装与配线复杂、检修不方便等。
配电柜二次设备智能化，为了满足智能电网的需要，适应智能电网建设的步伐，新型智能化的二次设备采用电子式互感器和电子式采集设备，实现从模拟采集到数字采集的转变。经过数字化采集之后，采集到的信号通过光纤送到光纤交换机，光纤交换机将数据送给测控IED，实现了采集设备到光纤交换机最后到测控IED。增大了信息采集的路数的同时，减少了复杂的配线，同时只需要简单跳线可以实现多路信息采集共享一个测控IED。IED通过光纤进行数据传输。
5.3.GSM 报警设备
为了实时了解配电柜的状态、参数，以及对配电柜的寿命进行预测，对故障进行报警，在智能化配电柜配置有 GSM/GPRS 报警设备。在智能化配电柜上 GSM/GPRS 可以实时浏览到配电柜的参数，将采集到的变化量全部存储在数据库中，利用报警软件的筛选功能，将筛选出来的报警信号以 AT 指令的形式发送出去。
5.4.智能化配电柜系统组成
智能化配电柜属于智能电网最小单元，对智能电网的整体功能的完善起着重要作用。智能化配电柜包括智能化电路器、智能化接触器、智能化熔断器等开关设备，这些智能设备通过光纤与交换机进行数据交换。电子式互感器采集数据经光纤传输到光纤转接盒，最后连接到智能测控设备，实现信息的采集与传输。在智能配电柜上提供 IEC61850 系列的交换机，让智能化配电柜之间通过以太网就可以进行数据的通信，连接方便。GSM 报警设备装在其中一台智能化配电柜上，实现短消息报警和通过 GRPS 实时浏览各个配电柜参数。
6.结束语
该智能化配电柜不仅技术先进功能齐全，有利于目前电网和将来电网智能化的需求，为电网安全运行、提高供电可靠性、故障快速定位减少抢修时间提供保障，而且具有良好的经济性和前瞻性。智能化配电柜的使用将大大加快智能电网推进的步伐。
参考文献：
[1]白晓民 .智能电网技术标准体系研究[M].中国电力科学研究院，2010. 6.
[2]叶丽萍.低压配电柜的开发与研究探讨[M]. 2009. 7.
[3] 陈树勇 . 宋书芳 . 李兰欣等.智能电网技术综述[J.电网技术，2009. 3.
[4]钟金.郑睿敏.杨卫红等.建设信息时代的智能电网[J].电网技术，2009. 7.
[5]刘骥.黄国方.徐石明.智能电网状态监测的发展[J].电力建设，2009. 9.77