摘要：随着国家智能电网的建设和发展，作为电力系统中重要设备之一的开关柜也朝着智能化方向不断发展。作为配电系统的主要设备之一的低压开关柜，对于电力系统的运行、升级和维护都具有着不可或缺的重要意义。传统的开关柜逐渐被结合了微电子技术、通信技术、计算机技术和传感技术等先进科学技术的智能开关柜取代。基于此，本文将着重分析探讨低压开关柜的发展趋势与改进，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：低压开关柜；智能化；发展趋势
引言
智能化低压开关柜是现代科技技术发展之下产生的机电一体化产品，其作为一种供用电设备的基本控制和进行对电器的保护，能够安全高效的保障其控制和在任何工作状态下都能使保护对象可靠地进行工作，是我国在现代化电子产品技术方面取得的重大进展和电子设备应用上突出的成果，从而给我国电力系统提供了安全有力的保障。
1低压开关柜智能化的历程
我国低压电器历经50年的发展，迄今已形成了比较完善的体系。从20世纪六七十年代的第一代产品，到20世纪七八十年代的第二代产品，再到20世纪90年代的第三代产品，21世纪初又推出了第四代产品，目前低压配电柜已从最早的性能指标低、容量小、体积大、功能单一、规格品种少，发展为具备高性能、小体积、电子化、智能化、模块化、多功能等特性的产品。我国在20世纪80年代开始引进低压开关柜，90年代引进低压成套设备，通过与国外公司的合资不断地将国外的先进技术和设备引入到国内从国外引进的低压成套开关设备总体来说有着如下的特点：这些设备在柜体的设计、设备的故障电弧防护能力、加工工艺、开关设备的智能化方面有着领先的水平，在技术上有着很大的突破，国外各大企业一直致力于在低压供电系统实现集中监控的基础上，积极开展智能化的低压开关和智能化的低压成套开关设备的研究。在设计方面，各大厂家已经采取了CAD软件进行三维设计，同时将设计、数据库、计算分析和加工等有机地结合起来，很大程度上提高了产品的设计速度和可靠性，并且降低了相关技术人员的劳动强度。在设备的抗故障能力方面，成套开关的设备故障一直是技术上的瓶颈，国外大企业始终在致力于该技术的研发。在设备的发展方面，限制故障电弧的持续时间可以有效减小电弧的损害。在加工工艺方面，我国相关技术也取得了一定的突破，并且在母线的异型化、柜体无螺母连接上也有着一定的成果
2智能型低压开关柜的组成结构
智能化开关柜应是高度集成化和数字化的设备，必须采用计算机技术作为数字化的核心技术；从控制和保护功能上讲,应具有一定的智能性,即能够使智能化开关根据开关的状态和电网的运行模式，自动选择最佳模式进行控制与保护；从结构形式上讲，开关柜设备应是充分模块化和标准化的。因而智能化开关柜不仅硬件要采用PLC、单片机等数字化控制模块，同样软件需要采用具有开放性、模块化、实时性好的控制组态软件。传感器和变送器采集现场数据，经PLC或单片机后变成数字信号，这些数字信号经过通信设备传送到上位机。组态软件接收到数据后作必要的计算和判断，然后将数据反馈给PLC或单片机，由PLC或单片机进行数据分配，它具备很多优越性，如能在各种恶劣环境下完成功能并可靠地工作；设备本身具有自动检测功能，对设备内部的温升、电磁辐射、机构故障等信号进行采集和分析处理。这些优点使得智能型开关柜构成了电网运行自动化、工厂自动化和智能大厦等的基础硬件平台。
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3智能化中的新技术
3.1设计标准化和模块化的技术创新
制造方面的技术提升上，首当其冲的就是设计阶段，实现标准化和模块化的设计能够切实保证只能低压配电柜的正常运行，而且还可以大大提升设备的安全可靠性，使各用电单位和企业以及居民的日常生活能够得到真实的电力保障，同时，模块化的设计还可以使得新型的低压配电柜能够适应各种环境，满足各种需求，对不同的电网需求做出合理的调整和实际的质量管理。
3.2微机处理技术
微机处理技术的发展是实现智能化控制的前提，它是集测量、运算、决策、控制、保护及遥控于一体的综合化智能体系，可以安装于高压开关设备内部，直接面向一次设备或设备组合，能完成各自对象的继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等功能；微机处理技术还可作为计算机分层网络的终端，具有多种可选的通用网络接口，便于事故分析和状态监视；形成微机防误操作和安全保障系统，适应变电站自动化的需要。
3.3状态监测和故障诊断技术
电气设备的在线监侧和故障诊断是其智能化的基本手段，起源于20世纪70年代。经过多年的发展，现代低压开关设备的监测功能正日趋完善，例如:对电压、电流、功率和功率因数、有功和无功电能、电网频率、谐波检测以及断路器合或者分工作状态等的检测功能；对过电流、短路、不平衡运行、电机启动、接地等的保护功能等这些功能依靠先进的通讯手段将各单元联系起来，实现变电站的集中微机监控。
3.4现场总线技术
现场总线技术是控制、计算机、通信、网络等技术从控制层发展到工艺设备现场的技术结果，是一种互连现场自动化设备及其控制系统的双向数字通信协议一个现场总线系统可以看成由数字通信设备以及监控监测设备组成的分布式系统，其控制单元全部分散到现场，控制回路由现场设备实现，同时又可以在控制室用数字通信的方式与控制单元进行操作与调整。实际上现场总线就是一种计算机网络，这个网络上的每一个节点就是一个智能化设备，现场总线具有开放性、互操作性(兼容性)、高稳定性和时效性、通信介质多样性等特点，因此现场总线作为连接各智能型开关柜的通信网络可较好的适应今后发展的需要。这一应用将使原变电站、电厂控制系统的结构形式发生很大变化，系统趋向“扁平化”，控制室设备也大为减少，由于智能型开关设备本身就可完成开关柜运行控制的基本功能，因而利用现场总线即可构造一个全新的分布式计算机控制系统，它可大大提高控制和保护的准确性，以及电力系统的可靠性，并且扩充性好，维护也方便。
4发展趋势与前景预测
从国外产品来看，智能型开关柜向着以下几个方面发展：1)功能更强、可靠性更高、系统更完善；2)应用更灵活、控制更简便、编程更容易；3)通讯协议的开放性更强。近几年来国内的智能型开关柜也有较快的发展，有些厂家还在研制智能型监控器，随着三峡等国民经济重点工程的建设和一大批智能大厦、智能超市等的兴起，我国对于智能型开关柜的需求日益增加，下个世纪将是智能化的时代。但目前市场上的智能型产品主要是国外各大电气公司所生产的，价格普遍较高，而国内目前的智能型产品与国际水平还有一定的差距.因此我们在现阶段应采用运行部门、生产厂家和研究部门或高等院校等三结合的形式进行开发，这样可以充分发挥各自的优势，争取早日开发出适合中国国情并达到国际水平的优秀智能电器产品。
5结语
总之，目前国内开关柜智能化发展日趋成熟，传统的电气元件正在被智能化断路器、接触器、保护装置和控制仪表取代，这为推动我国低压成套设备智能化构筑了强有力的基础。
参考文献
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[3]张玉泉.智能化开关柜的发展与应用[J].电工技术.2012(1).
论文作者:薛凌峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/9
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