上海广电电气（集团）股份有限公司 上海 201400
摘要：近年来，快速的经济发展对中国电力工业的发展提出了更高的要求，它提供了更多的电力，更高的电源可靠性，更小的线路损耗，更长的使用寿命以及更少的维护工作等。为了满足上述要求，国家采取了“西电东送”，“关停并转”的发电厂的措施，以解决供需矛盾并“城乡”传输网络。将实施改造，以进一步优化传输网络结构，减少线路损耗并进行更改。配电站实现配电网络的集成自动化，以提高可靠性并实现无人操作。最重要的方面之一是监控开关和开关柜的运行状态，结合传统开关柜和最新电子技术的智能开关柜诞生了。一方面，它满足了传统开关柜的基本功能要求。另一方面，微电子技术将被引入机柜中，以提供自检，自控和自诊断的新功能，以满足配电网络集成自动化的需求。传感器技术，微电子技术，计算机技术和信息技术等高科技的迅猛发展及其在各个工业领域的成功应用，使智能开关柜的开发和应用成为可能。
关键词：低压配电开关柜；智能监控单元设计；设计研究
首先，系统地分析和比较了当前国内的智能开关设备，并提议对当前的国内传统开关设备进行智能化改造系统设计思路。接下来，分析终端的配电监控终端设计目标及要求，低压智能化开关配电柜监控终端功能以及设计过程中须要考虑的若干关键问题，此设计的目的是提高数据收集的速度和准确性。本文中配电监控终端的主要设计目标是，实时收集用于配电系统操作的模拟量和状态量，高精度和高精度要求，接收中心站查询命令，以及向主站报告最新的测量结果。确定配电的故障，如果有任何异常，请立即将警报消息和测量数据发送到中心站。
一、低压配电智能化监控概述
随着社会的发展和科学技术的进步，对电力系统的供电能力和供电质量的需求日益增加，在未来的发展中避免了在电力系统运行的各个方面实现综合智能。通过实现电力设备的远程监控，可以确保安全有效的供电工作，缩短常规配电系统的定期巡检工作时间，有效提高工作效率。低压配电智能监控系统的组件可以根据功能轻松分为三部分：电能质量监控，开关控制和保护以及电机控制。在国际舞台上，许多著名的大公司都看好低压配电智能监控系统，并开发了具有自主知识产权的智能监控系统，这些智能监控系统基于智能电气设备。因此，它具有良好的稳定性，可以在市场上的应用中获得理想的结果。与低压配电智能监控国际环境相比，我国在低压配电智能研究及其具体应用方面都相对落后。所采用的技术基本上基于SCADA系统。另外，适用性的转换非常详细，可以满足使用要求，即实现监视功能，但不能反映低压配电智能监视系统的优越性。因此，研究中国的低压配电智能监控系统至关重要。
二、配电监控终端设计目标及要求
（一）设计目标
根据配电监控终端在配电自动化系统运行中的任务以及现场环境和运行的具体要求，本文的配电监控终端的主要设计目标是实时采集配电系统运行的模拟量和状态量，它接收中心站的查询命令，并将最新的测量结果报告给主站。发生异常时，配电变压器会自动检测并识别故障，并向中央站发送警报消息和测量数据，而中央站则命令和控制外部开关设备，监控设备本身具有故障自检和自恢复功能，确保终端可靠性并满足电磁兼容性要求。
（二）设计要求
1.智能配电柜监控终端的硬件设计
监视单元的微处理器使用INTEL的87C196KC芯片，该芯片具有强大的数据和信息处理能力，并且能够对大量数字信号进行高速计算。关键的设计任务包括设计监视单元的原理图和绘制硬件电路板（PCB），监控单元的硬件设计使用标准化的模块设计方法。整个硬件结构包括一个MCU模块，一个模拟信号转换模块，一个开关输入/输出模块，一个按钮和LCD模块，一个I/O扩展模块以及实时模块，时钟模块，通讯模块等，这些模块的功能和电路结构彼此独立，从而使它们能够灵活地针对各种特定要求进行配置。
2.通信模块设计
关于87C196KC微处理器本身的性能，已经提出了一种在当前工业领域中常用的开放式PROFIBUS-DP现场总线通信模块设计方法。监控单元是通过由通信芯片SPC3和微处理器87C196KC建立的从节点实现的，与PC的双向通讯功能可通过总线系统实现三个远程功能。
3.监控单元的软件设计
软件设计的主要任务是用汇编语言和C语言编写程序，以实现预期的功能，例如软件结构设计和软件程序设计。本设计的软件程序部分采用模块化设计方法，根据监视单元的预期功能设计的系统软件主要是初始化程序，数据采集程序，通信程序和各种状态记录程序，由主程序组成。此外，必须优化保护算法以加快故障确定的速度，同时要考虑电力系统对控制器可靠性的要求。
三、设计过程中须要考虑的若干关键问题
低压智能开关装置目前正在开发中，没有统一的模型可以遵循。当前，许多制造商和研究部门都在进行研发，但是到目前为止，大多数制造商和研究部门具有单一的性能，而很少具有综合的功能。因此，智能开关装置的发展需要不断的改进和经验的积累。通常，开发应考虑以下重要问题：
（一）传感技术
传感技术是智能组件的关键组件，具有可用的功率传感器，气体传感器，温度传感器和泄漏传感器。选择传感器时，需要注意其准确性，可靠性和安全性。特别是，用于测量开关触点磨损和功率的传感器需要更加注意其线性度。
（二）信息处理与微机技术
对于智能开关设备，数据收集只是获得监视量信息的第一步，并且需要进一步的处理，判断和决策。首先，预处理单元：将数据采集系统的模拟量转换为数字量，执行算术和逻辑运算，并将其与警报，跳闸和动作等预定条件进行比较，并在满足动作条件时进行比较，执行动作任务。其次，后管理部门：后管理部门需要完成数据打印管理，事故记录等。微型计算机处理设备需要保留一个通信接口，以便软件系统可以轻松连接到已经在线运行的其他软件环境。
（三）防干扰技术
低压开关柜中使用了智能设备，其连接线在高电磁环境下运行。因此，必须加强屏蔽层和绝缘层，以使整个设备系统具有很高的抗共/串模干扰能力。
四、低压智能化开关配电柜监控终端功能
根据项目和工作环境的需求，设备应具有以下功能：
（一）在线测量总线电压，电流，有功功率，无效功率，电网频率，功率系数，电能，在线测量和检测断路器的工作状态，可打开和闭合真空断路器的低压开关装置控制操作。
（二）限制超额报警和故障诊断。执行电压极限警报，电流极限警报，泄漏监视警报，断路器跳闸警报等，以执行常规故障诊断。
（三）故障记忆功能
如果发生故障，例如过载，短路，泄漏，断相或低压，该设备的监视主机可以记住故障的时间和类型。
（四）数据通讯功能。
在线测量数据，警报和故障信息实时上传到工业控制DCS系统，使中央操作员可以直观，方便地随时了解工业现场配电系统的工作方式。
结语：新型的低压配电智能监控系统可以有效地保证用户用电的安全性，大大提高电力系统的工作效率，并为中国的电力系统做出巨大贡献。有必要不断深化对低压配电的研究，顺应时代的变化，满足社会发展的需要。提高微处理技术的应用水平，计算机技术的不断发展以及智能研究的全面发展，在跨学科的过程中完成了创新的技术创新，并且可以加速低压配电智能监控系统，为社会发展和进步提供了新的动力。
参考文献：
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