摘要：智能化低压开关柜当前在开关站、发电厂、变电站、开闭所等配电系统中广泛应用，在多个交通运输行业与公共建设项目中应用范围较广，通过智能化低压开关柜合理应用能提升电力系统运行安全性与稳定性。鉴于此，本文首先对低压开关柜简单概述，其次详细阐述了智能化开关柜的设计和应用，并探索了其未来发展趋势。
关键词：智能化；低压开关柜；设计应用
1、低压开关柜概述
低压开关柜是一种在柜式封装空间内集成电力电子元器件的复合式设备，它主要工作于配电系统中，可以完成数据的采集、传输和控制等功能，是电力配电的重要环节。在物联网技术日益发达的今天，智能化开关柜正在逐步取代传统的非智能开关柜。智能化的开关柜充分利用了现场总线、数字传输、通信网络、无线传统等技术的优势，集遥测、遥调、遥控、遥信等功能于一身，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。一旦智能开关柜中有设备出现故障，控制器会快速控制断路器将故障源断开，同时将故障详细信
息发送到远程监控中心，以便快速安排技术人员前往现场维修，不仅提高了维护效率，也降低了电力系统的安全风险。
2、智能化低压开关柜设计及应用
2.1母线系统设计
铠装加热电缆
在实际进行MNSDigital低压智能开关柜主母线系统设计时，采用了安全分隔设计理念，通过将系统与设备小室、电缆小室等进行相互独立分离，能够保证系统运行的安全性。在主母线设计方面。侧出线开关柜主母线布置在开关柜的背部，后出线开关柜主母线安装在柜体顶部。针对双层主母线系统设计，均进行了上、下两层分隔设计，在两层主母线之间，可以设计不同的截面，使得母线系统实际布置更加灵活。在不同主母线之间，能够单独存在，也可以相互串联、并联。母线数量可结合实际电流大小实际配置，一般情况下，每相由2根或4根主母线组成。在双面操作柜体设计中，采用了共同母线设计方式，并根据其运输单元进行了分隔。母线采用了铜质材料，共有三种规格，分别是30mm×10mm、40mm×10mm、60mm×10mm，即使母线规格不同，彼此也能相互连接。在进行接地保护排与中性线设计时，二者可以直接安装在开关柜下方，PE排则固定在框架上，从而能够有变速盘
效确保电气运行的连续性。受相不平衡或谐波影响，当中性线需要50％或100％尺寸时或进线为4级开关时，中性线可以被放在母线小室和主母排平行。
开关柜内电器元件数量众多，其在运行过程中会因为电流作用而向周围环境散热，正常情况下热量会流失到室外内的空气中，保证开关柜内部温度维持在安全范围之内。温度监控模块的作用是实时采集开关柜的内部温度并发出异常报警信息。第一，温度监控模块的整体架构。其核心组件是微型控制器（单片机），然后利用部署在终端的数据采集传感器动态化地获取各个监测对象的温度情况，整体的运行原理可参考图1。第二，通信接口。由于采集模块数量较多，在总线上要实现多个设备的同时接入，故而使用RS232或者RS485串行接口。第三，电源。由于该系统中使用了单片机，其在工作时依赖于可靠的电源，如果使用蓄电池为其供电，虽然在断电的情况下依然能够维持一定时间的正常运行，但是也存在一定的不便，主要是电池要定期更换和充电。另一种供电的方法是将温度监控模块的电源线路引至母线排上。第四，温度采集单元。温度采集的基本原理是利用热敏元件感知开关柜内部温度，而热敏元件受到温度的影响，其电阻值会发生等比例的变化，这样就可A/
D转换器获取高精度的温度数据。第五，继电器输出电路。智能开关柜具备远程控制合分闸的功能，如果温度异常造成电路分闸，当其再次恢复正常温度时，可通过继电器输出回路实现自动合闸，该回路位于终端节点上。
泵头
图1
2.3综合监控模块设计
（1）硬件部分
粉体气力输送系统第一，电流、电压采集。电压经电阻的分压、电流经电流互感器在取样电阻上取样后，送入智能仪表内进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。CPU用于处理各种输入输
出数据，通过串行接口将数据读出，根据需要显示各项数据、通过红外或RS485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。第二，开关量采集。接触器和断路器等元件的状态对开关柜的安全管理具有非常重要的影响，在智能化管理模式中还要对这些元件的工作状态实施有效的监测，因此，还要针对这些元器件的开关设计专门的开关量采集回路，主要使用到发光二极管、发光三极管等回路元件。
（2）软件部分
移动消防泵智能监控系统采集到数据之后，要通过软件系统将电流、电功率、电压以及温度等各种参数展示在管理平台上，软件系统的设计重点是通信接口、服务器、数据库以及各种管理界面。软件部分的主要功能是为人机交互提供有效的途径。智能低压开关柜在企业中发挥着非常重要的作用，数据采集和更新的需求较大，在设计其数据库时要充分考虑到存储量和安全性方面的问题，存储空间至少要达到1T以上，安全性可通过数据库备份的技术来加以解决。服务器在日常工作中要处理大量的数据判断和计算，其性能决定于计算机的内存，工业级计算机的内存建议提升到8GB以上。
2.4接地保护装置的应用
通过接地保护装置来保障检修人员工作安全，保障人身财产安全是必须的，能有效防止安全事故的发生。在低压开关柜中，型号众多，设备结构设计差异也极大，但接地保护装置大致相同。在检修设备低压开关柜时，首先要把检修设备进行接地布线，提高安全性。传统接地布线时，普遍情况下是把地线衔接在低压盘外面部分，这种方式很容易产生危险，检修完成后，检修人员容易忘记拆除地线，造成触电危险。新方式下，要求把地线布置在内部，固定好地线以后再进行检修，就可以有效防止触电发生。因为在操作完毕后，如果忘记拆除地线，合闸过程会受阻，安装在门合页转角处会有阻挡物，盘门无法关闭，就能有效提醒检修人员要拆除接地线，提高安全性。
3、智能低压开关柜的发展
比重瓶法3.1智能化水平不断提高
智能低压开关柜大量运用现代化的信息技术，随着智能元器件、传感器以及网络通信技术的进步，其性能水平还进一步提升。例如，在设备通信中可利用5G技术提高数据传输的容量和速度。智能低压开关柜的主要性能优势是自动采集运行数据、诊断故障因素、发出报警信号以及采取安全应对策略，在设计相关系统时要借助单片机、可编程控制器来全面提
高其智能化水平。
3.2技术规范尚需完善
智能低压开关柜存在多种不同的实现路径，如接口协议、总线、系统传感器等都存在一定的灵活性，为未来的发展过程中还要不断完善其技术规范，智能低压开关柜在工业生产中使用非常频繁，加强技术规范的制定能够提高此类设备的通用性，尤其要提高其配件的国产化率，进口断路器在插件、配件等方面存在很大的差异，国产设备应该从设计角度出发，提高各种组件的标准化和通用性，在降低成本的基础上提高设备性能。
结束语：
随着现场总线、数字传输、通信网络、无线传统等技术的快速发展，许多电力设备制造企业开始投入大量的资金对新型智能开关柜进行研发，不断采用新技术新工艺，低压开关柜变得越来越智能化，为智能电网和其他电气系统的建设注入了新的活力。在工业化和城市化不断深化的未来，电力系统的规模将更加巨大，这为智能化低压开关柜的发展提供了广阔的市场空间。
参考文献：
[1]陈斌，景爽.智能化开关柜的发展和应用[J].中国电业与能源，2022.
[2]方民兴.浅谈低压智能化开关柜的设计[J].中国电业,2021.
[3]梁华.智能低压开关柜的设计与应用[J].煤炭新视界,2022.
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