低压成套开关智能化探索

“智能化”低压成套开关设备是近年在国内出现的新名词，它与计算机技术、数据处理技术、控制理论、传感器技术、通信技术、电力电子技术等的发展密切相关，是一个不断发展与变化的概念，现在对其下一个确切定义还为时尚早，但对它的研究开发却在新技术的推动下飞速前进。

一、国内低压成套开关设备现状

低压成套开关设备在低压供电系统中负责完成电能的控制、保护、测量、转换和分配。进入20世纪80年代后，由于国内基础设施和电力能源投入的加大，极大地刺激了行业的发展，使低压成套开关设备行业开始有了发展的空间，产品的翻新速度加快，品种增多，产品技术性能参数有了明显的提高。

我国的低压成套开关设备虽然在产量和产值方面有了很大的提高，但产品品种和性能还远远不能满足市场的需求。据业内专家分析，我国低压成套开关设备在性能上，普遍存在以下两个不足：

1、企业研发能力不强。生产厂家多，但规模大的少，绝大多数厂家技术力量薄弱，不具备产品的独立研发能力，基本上都是通过行业的技术转让或仿造等方式进行生产。

2、成套产品层次较低。低压成套开关设备应该具有多层次、多品种的特点，在技术性能、参数、功能、结构、安装等方面应有高中低的区别，以满足不同行业和适应不同使用环境的需要。我国目前能供应的产品绝大多数还是一般环境下使用的产品，自动化程度较高、具有多功能的产品基本处于空白。

二、国外低压成套开关设备发展动向

国外各大公司在低压供电系统实现集中控制的基础上，积极开展智能化低压成套开关设备的研究。目前已经形成商品化进入市场，并逐渐推广使用。智能化低压成套开关设备具有功能集成化、数字化；控制、保护智能化；产品形式和结构模块化、标准化；体积小型化；设计简单、维护方便；可靠性增加；系统分散化、网络化等七个特点。

智能化低压成套开关设备，其智能化除了具有电流、电压等运行参数的监视功能之外，还具有对线路、设备的保护控制功能，其保护除一般的三段保护、接地保护、过电压保护、欠电压保护之外，还具有三相平衡、欠电流、逆电流、电机转子电流保护，因为它具有运算功能，所以一般保护不能实现的它都可由数学模型经过运算达到保护的功能。

低压成套开关设备智能化应从以下三个方面考虑：一是开关作为变压器、电动机、馈电线的基本控制与保护电器，应能够保障其控制和保护对象在任何工作状态下都可靠工作。二是加强对开关柜这样的机、电、磁结合的装置自身工作状态监测与控制，特别是非电量参数监控，提高其工作可靠性。三是开关柜作为基本元件，成为电网运行自动化、工厂自动化、过程控制自动化等系统的组成基础，保障上述系统的安全、可靠、经济运行，在这几个方面都达到了最佳性能指标的才能称为“智能化”低压成套开关设备。

近年来，国外低压成套开关设备的“智能化”，主要体现在构建数字监控系统，同时实现监视和控制功能。即引入数字集成技术，利用带有微处理器的数字功能模块或带有电子脱扣器的断路器（智能断路器），通过数据采集器与中央主控机相连而构成整个数字监控系统，以此提高设备的保护、控制和测量功能，使之构成由中央控制室进行监视、控制的数字监控系统。

三、数字监控系统在“智能化”中的应用

数字监控系统能给企业直观的、优化的管理模式，提高设备的工作效率，降低生产成本，减少维修费用，因而在国外得到了广泛的使用。数字监控系统分为三个层面：第一个层面为基础层；第二个层面为数据交换层；第三个层面为管理和控制层。

数字监控系统基础层为安装于低压成套开关设备中的每一条主电路的各类不同功能的模块，它的任务是提供设备的保护和控制、数据采集、故障判别等。基础层的功能模块在整个系统中是数量最多、功能种类最多的重要单元。

数据交换层是数据贮存、处理和交换之处。管理控制层的主控机通过数据总线实时地调用基础层所有的功能模块的数据，并下达指令来控制各个功能模块，所以它起到上传下达信息的作用。在数据交换层中还可以进行数据逻辑处理，实现设备工艺流程的自动控制。专业工程师还可以利用个人计算机来监控设备的运行情况。

管理控制层为全系统的最高管理指挥层面，利用主控机可以控制全系统或各个工艺流程设备的运行或停止。适时地监视系统的运行状态，建立设备的历史档案，制定最佳运行方案，提高设备效率，降低生产成本。

根据不同企业的性质和要求，每个层面的内容和功能都会有差异。但基础的功能模块是标准化的，它只有数量上的变化。国外一些低压开关柜制造商开发的智能模块具有测量、保护、控制、显示、通讯诸功能，安装于抽屉柜的抽屉上或门上，其外形尺寸与安装方式与一般的有触点控制板一样，所以传统的操作控制方式如果要改变成智能化的控制方式在结构上不需要作任何变动。

在此，本文摘要介绍英国电气仪表公司（S&I）的数字功能模块使用情况。英国电气仪表公司的数字功能模块较为简单，只有三种：电动机管理器、馈电管理器、能量监测器。电动机管理器和馈电管理器安装于抽屉中，能量监测器安装于进线柜门上。电动机管理器除具有电动机的保护功能外还提供了电动机热容量运行曲线，以监视电动机运行的散热情况。馈电管理器提供了线路参数的检测、显示和控制功能。能量监测器可对整个系统的参数进行监测和谐波分析。

英国电气仪表公司的数字监控系统简单、实用，比较符合我国的使用情况。因为我国的抽屉柜多为混装式，即电动机控制和馈电回路都安排在一个系统中，如果能将开发的功能模块设计成与抽屉的控制板一样大小，就能很容易地将现已运行的低压成套开关设备改造成“智能化”的低压成套开关设备。

我国低压成套开关设备的研究和开发起步比较晚，但在巨大的市场需求刺激下，“智能化”这一课题已成为国内科研机构和制造单位的竞相开发的热门领域。有实力的企业应融会各专业技术人才，集思广益，给合我国产品市场，设计开发具有本企业技术特色的、具有本企业专利技术的、具有前瞻性高技术含量的产品，以产品特色赢得产品市场，这是企业生产经营长远发展的目标和根本方向。