单片微机及电子交流无触点开关在低压(0.4KV)智能型配电柜设计中的应用

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高新技术

单片微机及电子交流无触点开关在低压（０．４ＫＶ）智能型配电柜设计中的应用

陈贤

（珠海市伏安达电子科技有限公司，广东珠海５１９０００）

摘要：本文主要介绍了单片微机及电子交流开关在低压（Ｏ．４ＫＶ）智能型配电柜设计中的应用，重点介绍了智能型配电柜的控鹊原理、关键部件一大功率电子交流无触点开关的工作特性和作用。关键词：单片微机；电子交流开关；智能化；控制柜１概述

电力是各行各业用电单位的生产和生活资料。电力供应的安全、可靠、稳定、经济，是用电单位追求的目标。电力经过发电厂以高压输送到变电站进行变压后再输送到用电单位，用电单位根据用电要求。通过自备变压器最后一次进行变压，再通过计量及配电装置进入用电设备。绝大多数用电设备是低压用电，如０．４ＫＶ级。一般单位都设有低压配电室，配电室装有配电柜、补偿柜、馈电柜等装置，对电能进行计量、分配、控制、保护、调节和监视等。而配电柜和馈电柜是配电系统中最常见的低压电器。这类电器，我国在印至８０年代都是仿造苏联的产品；８０年代后，引进外国技术进行吸收改造国产化。目前国内生产的抽出式和固定面板式配电柜都不是智能化、无触点化产品，存在故障分断可靠性较差，易熔焊，产生故障无法形成孤岛效应而会影响一大片，并且故障难以查找，没法实现遥控、遥测、遥调、遥信，额定电流参数无法在容量内设定，用电状况参数无法通过指针式仪表全面显示和了解，安全性较差。

根据传统型配电柜的存在问题和技术进步的趋势，我司从市场需求出发，采用功率强大的ＰＩＣ单片微机作控制主机和ＫＰ系列大功率晶闸管作为无触点开关，研发成功了智能型无触点开关低压成套配电柜，经过四代改进设计和试用，表现出本产品具有显著韵优良特性。

２单片微机和电子交流无触点开关在低压配电柜中的应用

本智能型低压配电柜的单片微机控制系统结构如图１所示：

实现全自动元触点化控制管理。由单片微机做主机构成的计算机实时监督控制系统，具有快速反应阻断控制，数字表精确度达０．５—１级，数据显示量达到１５种，从而构成了一个全新的信息化实时监督控制以及无触点开关的低压配电系统。

用电数据显示部分，经数据采集后，通过转换传送给液晶显示屏，同时显示１５种电气参数，既全面又直观准确。显示部分通过接口与主机实行数据交换，显示部分全为数字化方式。在数据采集过程中，编制有数据采集模块，该模块具有１２个高速数据采集通道，可在微秒级内完成一个１２位数（二进制）的采集，因此具有快速、准确、量大的特性。

如图２所示，数据输出控制部分是由晶闸管无触点开关与交流接触器并联构成，可在毫秒级内对系统的供配电实行通断及保护控制。系统对故障处理具有毫秒级的自动控制保护功能。系统在软件的控制下，通过晶阗管组成的电子交流开关，具有完善的保护功能。控制部分全为智能化保护，主系统可对２４个从控系统实行全面监控，系统可在毫秒级内对从控系统实行自动控制分离。系统在故障处理上能及时报警、快速自动保护及即时打印输出。系统还可以打印各种报表和曲线。本产品设有３５键键盘输入口，它与主机用串行口联接，操作人员可在键盘输人数据或检查各种电气参数。这些电气参数可在液晶屏上显示。由于本产品系统功能强大，因而操作起来方便。例如，本产品若作为厂区低压供电变压器

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的保护参数便由系统自动整定了。通过人机对话键盘，系统电流参数可实现在线无级整定。在整定范围内的所有任意一个整定电流，均属于系统“安一秒曲线”的控制及保护范畴。以２０００Ａ额定电流的低压配电柜为例，用户设定电流可按实际需要从２００Ａ至２０００Ａ范围内任意整定。因此，一台配电柜的应用范围就很方便地扩大了。

本产品能为电力系统实行微机控制联网管理、集中调度电力提供了技术条件。系统具有远距离通信能力。因此它可与上位机（上一级配电控制系统）实行相互交换数据，并可与下一级各“从机”交换数据，即能达到遥控、遥侧、遥调、遥信，如用电单位配电控制室的集中控制管理和供电部门对用电户的远程电力调度和管理，从而实现整个配电网络集中自动控制和科学化管理，极大地提高了电网的管理能力和安全可靠性。上位机和下位机的通信方式可采用现有技术处理，例如：采用专用的数据通信总线、现有电话系统等通信手段。

３电子交流无触点开关的工作原理与作

用

从图３可见，交流３８０Ｖ进线电源经过低压断路器，从快速熔断器出来再由滤波电容器进行滤波，同时经压敏避雷器进行保护，再将电源送至大功率晶闸管电子交流无触点开关。此时晶闸管与交流接触器并联连接，起着复合控制作用。进来的电源经此开关控制后，直接输出至用户用电负载。为了进一步对电源滤波和防止高电位进入到负载，因而从开关下口出来，再经过滤波处理和过电压保护，能确保用电负载的稳定性和可靠性。为确保微机对电流采样的准确性，从开关出来，经过电流变换的处理，既装了测量电流互感器，还加装了保护电流互感器。因此，系统对过流及短路的保护是相当可靠而准确的。

本产品是新一代的全智能化、无触点化、网络化的新型低压配电系统。它的智能化是由单片微机构成的多机系统，即采样部分、键

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由图１所见，本产品是一种新型的低压配电装置，组成是：控制部分以单片微机做主机的硬件电路板，所述主机还配置有自行编程的控制软件和应用软件；具有数据采集输入口、数据控制输出口、上位机和从位机联络的通信口、人机对话输人口（键盘）、用作显示口的液晶显示屏、系统故障报警器及数据输出打印口等。本产品中的所有各项电气参数，均属于微机自动检测、自动控制、自动保护、自动整定，并由晶闸管电子交流无触点开关

图２单片微机及无触点开关０．４ＫＶ级低压

电力配电系统原理图（单线图）

低压侧出口的主控制柜，而操作人员仅需将变压器的容量用十进制数从键盘输入，再将系统电流互感器变比输入，然后，一系列

图３智能型低压配电柜一次线路原理图

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