1 配電柜智能化的具體表現(xiàn)分析
1.1 配電柜設(shè)計(jì)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)模塊、標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)
從目前的低壓配電柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式不難推測出，模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)必將成為以后的設(shè)計(jì)趨勢，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在本身的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，同時(shí)設(shè)計(jì)步驟又較為方便，以多元化的結(jié)構(gòu)形式突顯多樣化的需求目的，不僅適用于不同環(huán)境以及各類等級(jí)，而且提升了配電柜在配電網(wǎng)運(yùn)行中的穩(wěn)定和安全。例如：此種流程化程度較高的設(shè)計(jì)方案，展現(xiàn)出配電柜多種的安裝模式、功能模塊化、尺寸安裝模數(shù)化等優(yōu)勢，實(shí)用性較強(qiáng)。
1.2 開關(guān)柜智能化設(shè)計(jì)趨勢
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得低壓配電柜的設(shè)計(jì)迎來了全新的改革契機(jī)。尤其受到以太網(wǎng)技術(shù)及現(xiàn)場總線為代表的技術(shù)影響，更為低壓配電柜的智能化設(shè)計(jì)改革奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代，低壓配電柜設(shè)計(jì)有了全新的進(jìn)展，從其自身結(jié)構(gòu)中的元件，以及配套相關(guān)設(shè)備均發(fā)生了相應(yīng)的變化?；谥悄芑?、自動(dòng)化、模塊化的發(fā)展目標(biāo)，設(shè)計(jì)者結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際需求，融入像計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、微電子等技術(shù)，在原來配電柜技術(shù)的基礎(chǔ)上，突破限制，提高創(chuàng)新性和實(shí)用性，其中智能低壓配電系統(tǒng)中的智能開關(guān)柜的設(shè)計(jì)便是典型例子。該設(shè)施通過借助通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)施，以此獲得諸如遙調(diào)、遙測、遙控等功能。同時(shí)緣于智能低壓系統(tǒng)的有效利用，一方面推動(dòng)了現(xiàn)場總線技術(shù)的提高，另一方面則做到局域網(wǎng)現(xiàn)場連接和配電保護(hù)的自動(dòng)智能化，很大程度上增強(qiáng)了配電網(wǎng)供電的質(zhì)量，減少了配電線路故障的發(fā)生，同時(shí)又降低了功耗，保證了配電系統(tǒng)的穩(wěn)定有序運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，低壓配電柜的智能化設(shè)計(jì)仍然要依靠計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)以及以太網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)作為保障，進(jìn)而設(shè)計(jì)出更具有便捷、安全、互動(dòng)模式的智能配電系統(tǒng)設(shè)施，為早日實(shí)現(xiàn)全面的智能配單網(wǎng)發(fā)揮擁有的作用。
1.3 可靠性強(qiáng)的設(shè)計(jì)特征
低壓配電柜智能化設(shè)計(jì)擁有較強(qiáng)的可靠性，通過設(shè)計(jì)者以實(shí)際生產(chǎn)要求為前提，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)流程和細(xì)節(jié)，保證其在企業(yè)的生產(chǎn)過程中具有嚴(yán)密的可靠控制性。這一點(diǎn)從xx企業(yè)所應(yīng)用的INSUM系統(tǒng)便可看出。在設(shè)計(jì)好全新智能化的低壓配電柜與該系統(tǒng)結(jié)合使用之后，對生產(chǎn)現(xiàn)場中提供相關(guān)的成套共配信息，并獲得其與本機(jī)、上位機(jī)實(shí)施信息交換的功能，進(jìn)而使生產(chǎn)情況得到實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效檢測，將獲取信息進(jìn)行反饋，以幫助進(jìn)一步分析判斷，做出準(zhǔn)確的調(diào)整改善操作，十分有益于增強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定性。
1.4 新型材料的設(shè)計(jì)運(yùn)用
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，讓更多的新型材料不斷涌現(xiàn)，其中低碳環(huán)保材料成為了低壓配電柜設(shè)計(jì)中不可忽略的設(shè)計(jì)考慮要素。那么對于材料的選用，既要做到經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全的平衡，又要分析其性能是否適用、發(fā)揮作用。特別是一些金屬材料。比如：在 MNS低壓配電柜的設(shè)計(jì)中便包含了覆鋁鋅的金屬材料作為配電柜柜架，同時(shí)還有銅母排及熱縮套管，顯然，無論從質(zhì)量可靠性還是安全穩(wěn)定性的角度來說，該種材料的選用會(huì)滿足不同用戶的需求。而其中環(huán)保理念主要體現(xiàn)在材料中沒有氟利昂、鹵素等塑膠材料，有效規(guī)避了二者燃燒所造成的環(huán)境污染及對人體健康的損害，由此可見，新型材料的運(yùn)用也是低配配電柜設(shè)計(jì)中需要注意的問題。
2 關(guān)于中低壓配電柜的智能化設(shè)計(jì)方案
2.1 低壓配電柜智能化設(shè)計(jì)的整體方案
配電柜的智能化設(shè)計(jì)借助了計(jì)算機(jī)技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、微電子技術(shù)以及傳統(tǒng)的配電柜技術(shù)等，以微處理器控制系統(tǒng)作為主導(dǎo)工具，結(jié)構(gòu)部分含有主單元和控制回路子單元等，前者旨在有效控制回路斷路器，將由子單元測得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總，同時(shí)以人機(jī)互動(dòng)的模式，從以太網(wǎng)接口處上傳數(shù)據(jù)到相應(yīng)的配網(wǎng)系統(tǒng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對信息的智能化傳遞;后者則通過對配電柜配電回路的參數(shù)、電壓、電流、母線接頭溫度高低、斷路器開關(guān)是否正常進(jìn)行測量和檢查，以保證電量計(jì)算準(zhǔn)確性。一般情況下，該系統(tǒng)中總單元與子單元會(huì)以CAN總線互聯(lián)形式完成對信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。當(dāng)然在配電柜型號(hào)的選擇上要嚴(yán)格遵守3C規(guī)定，并結(jié)合實(shí)際的需求，以滿足性能和質(zhì)量為前提，綜合均衡價(jià)格經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，以避免不必要的浪費(fèi)，做到最佳適配。
2.2 針對子單元的軟硬件設(shè)計(jì)
對于配電柜回路的子單元設(shè)計(jì)問題來說，可以利用Cortex-3內(nèi)核32位微處理器核心，同時(shí)加以配置128kB閃存及20KBSRAM，其優(yōu)勢在于內(nèi)核頻率可以達(dá)到72MPa，并且在數(shù)字處理能力方面該芯片也可完全滿足要求。采用在外圍電路設(shè)計(jì)中結(jié)合相關(guān)處理軟件的方法，進(jìn)而在電流、電壓、接口電路等設(shè)施齊全的基礎(chǔ)上，有效控制諸如開關(guān)狀態(tài)量、柜內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)指標(biāo)。
由上述硬件的設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步有效利用針對配電柜回路控制子單元實(shí)現(xiàn)模塊化控制的軟件，首先明確子單元中的各功能單元結(jié)構(gòu)組成模塊，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、以及通信等模塊。其中電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)量、母線接頭溫度以及柜內(nèi)環(huán)境等指標(biāo)參數(shù)均屬于數(shù)據(jù)采集模塊中的組成部分。其次，在該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主程序中，通過對未處理芯片內(nèi)存的控制，以A/D采樣、通信定時(shí)中斷等環(huán)節(jié)為主要控制的流程，在I/O接口初始化以及處于等待狀態(tài)時(shí)的情況作為分析信息，便于工作人員以此判斷、尋找中斷原因，進(jìn)而調(diào)用子程序加以解決。同時(shí)需要注意的是，A /D采集定時(shí)中斷可以設(shè)為最高等級(jí)，極大的保證了信號(hào)的實(shí)時(shí)有效性。
2.3 針對主單元設(shè)計(jì)
2.3.1 功能設(shè)計(jì)具備要求
鑒于回路控制主單元以對回路子單元數(shù)據(jù)信息采集、匯總為主要目的，因此設(shè)計(jì)功能中必須包含一定數(shù)量的網(wǎng)路通信接口，進(jìn)而滿足需求，并利用具有便捷、直觀的人機(jī)互動(dòng)界面幫助工作人員提高效率。
2.3.2 硬件設(shè)計(jì)
基于人機(jī)交互體驗(yàn)的目的，硬件部分依照設(shè)計(jì)者要求在配電柜表面裝上觸屏計(jì)算機(jī)，進(jìn)而利用在開合閘操作的環(huán)節(jié)中對數(shù)據(jù)的有效實(shí)時(shí)監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)傳輸配電柜運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息到其上層監(jiān)測設(shè)施的目的。
2.3.3 軟件設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者基于CAN總線通信協(xié)議為基礎(chǔ)，以空間程序的形式對USBCAN接口中函數(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫加以監(jiān)測，幫助在主單元與通信接口間的數(shù)據(jù)交換環(huán)節(jié)運(yùn)行順利。實(shí)際上，存在于配電柜現(xiàn)場運(yùn)行中的監(jiān)測、控制對象很多，無論是母線接頭溫度、配電柜開關(guān)情況、柜內(nèi)環(huán)境氛圍，還是對功率因數(shù)、頻率、諧波等參數(shù)信息的計(jì)算、控制上，都需要依靠主單元在匯總的過程中，對其運(yùn)行整體情況加以搜集、分析，從而將配電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的全部動(dòng)態(tài)信息真實(shí)地反映出來，有助于對故障的及時(shí)排查和預(yù)防。
3 總結(jié)
總之，配電柜是配電系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，如何對其進(jìn)行智能化的設(shè)計(jì)可謂一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的任務(wù)，有利于對線路的控制，保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全，提升供電質(zhì)量。設(shè)計(jì)者應(yīng)該在設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合具體的配電系統(tǒng)特點(diǎn)及情況，利用全新的設(shè)計(jì)理念以及先進(jìn)的數(shù)字信息化技術(shù)，進(jìn)而融入更多的智能元素，使設(shè)計(jì)出的配電柜更符合實(shí)際需求，發(fā)揮出其在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中應(yīng)有的作用價(jià)值。
