摘要：电压为1000V或以上的称之为高压电，高压线产生的磁场在一定范围内对人体有危害，表现在对中枢神经的损伤和导致肌肉能力障碍。高压配电柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV～550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。在用电企业的各项成本中，电成本也是很大的成本，特别在我们煤矿、选煤高耗能企业中，电的合理化配置已成为最主要的成本，因此通过技术改造来降低减少人员等各项成本来提高利润空间，同时达到节约能源的目的，节能已被纳入到国家的相关法律。节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更有效、合理地利用能源节能是在能源系统的所有环节，包括开采、加工、转换、输送、分配、到终端利用，从经济、技术、法律、行政、宣传、教育等方面采取有效措施，来消除能源的浪费。
关键词：高压配电；节能；操作方式；智能化；安全
一、高压停送电现状
1.VSC真空接触器介绍
“MAC”永磁操作机构，永磁操作具有精确和完美的动作特性曲线。配置独立的分合闸线圈，两个线圈可单独励磁分别驱动移动电枢来完成分、合闸操作。每一次分合闸操作线圈都会产生一个磁场与永磁铁产生的磁场相对应，这样有利于在工作状态时始终保持足够的磁场强度，与操作次数无关。为操作机构提供的能量并不直接来自辅助电源，而是通过储能的电容器来提供。这样的就可以保证每次操作时的速度和时间保持恒定不变，不会受到电源电压波动的影响。辅助电源唯一的目的就是为了给电容充电，使运行中消耗的功率较小。在一次操作后，使电容器中的能量恢复到额定值只需要几十毫秒，消耗大约15W的启动功率。因此无论选择双命令或单命令只需要保持功率5W的辅助电源回路来为电容充电，VSC真空接触器具有极高的稳定性和可靠性，不受周围环境和临元件产生的电磁干扰影响。
2.现有高压柜操作过程
停电：检查确认绝缘用具完好，并穿戴好；确认开关柜处于分闸状态；将开关柜转换开关打到就地位置；停控制电；摇出手车到试验位置；对负荷侧验电并确认断电；闭合接地刀闸；悬挂“禁止合闸 有人工作”牌。
送电：检查确认绝缘用具完好，并穿戴好；分开接地刀闸；将手车摇至工作位置；闭合控制电；将转换开关打到自动位置。
2.1人员在操作过程中存在危险性描述
高压存在电磁辐射对人体的危害，包括：中枢神经系统、内分泌系统、生殖系统、视觉系统等的影响，更严重会诱发癌症的发生。
人工造作时速度不均匀容易损坏高压触头，造成接触不良好，出现发热或拉弧现象，造成工作人员烧伤等事故。
用力不均造成机械机构损坏，影响生产效率。
2.2工时效率对比
操作高压停送电必须有停电人和唱票人两人，都要做好停送电的准备工作，这种传统的停送电方法耗时很长，改进后远程自动停电只在程序里判断是否满足停送电的条件即可，通过远程操作就可完成一整套停送电动作过程，这样就即可达到无人则安的安全理念，又可减少人员和避免一些不可预知的风险发生，给安全用电生产起到了良好的保障作用。停送电效率得到提高，按照每天至少一停一送每台设备共计需要10分钟，共计10台高压设备，到达三个配电室分别用时10分钟计算，每天节约时间（10*10+30）/60=2.1小时，工作效率得到明显提高。
二、针对现状采取的改造方案
1.DD-3A型电动手车控制模块
图形如下：
DD-3A电动手车控制模块介绍：可实现对电动手车的控制和保护，具有就地和远方两种操作模式。控制器可在电动手车驱动电机运转受阻（如安装不到位或机构卡死）达到保护条件时立即对电机制动，并逆向驱动电机解除闷车卡死状态。
2.高压手车柜控制模块改造
2.1高压控制柜内安装了DD-3A型电动手车控制模块和永磁直流电机。
控制模块具体功能和作用如下：
（1）输入220V交流或者直流电源，输出DC220V直流电源，为直流电机提供电能驱动，同时对直流电机的启停起到开关作用。
（2）接入手车柜的限位信号，用来控制DC220V电源的输出。
（3）可由集控室选择就地控制和远程控制模式。原始手动操作始终可用。
（4）模块上的状态指示灯显示了模块的工作状态。
（5）该模块在故障状态下会输出信号返回至PLC，上位工控机会出现报警画面，集控室及时通知电气维修人员进行维修。
（6）总控制回路中串接的断路器辅助触点和接地刀闸触点对直流电机的启动起到闭锁作用，确保在断路器分断状态下和接地刀合闸状态下操作底盘小车电机。
指示灯说明：
电源：电源指示功能，正常通电后常亮，绿色；无电源时熄灭。
就绪：允许指示功能，允许状态时常亮，绿色；非允许状态时熄灭。
远方：远方指令有效时常亮，白色；就地指令有效时熄灭。
工作位：当手车处于工作位时常亮，红色；离开工作位时熄灭。
试验位：当手车处于试验位时常亮，红色；离开试验位时熄灭。
故障：系统保护锁定后常亮，红色；复位时熄灭。
按钮说明：控制器允许操作，就地模式时，按下该按扭后：摇入：1、系统处于待机状态时将启动电机向工作位运行；2、系统处于向工作位运行中则不响应本次命令。
摇出：1、系统处于待机状态时将启动电机向试验位运行；2、系统处于向试验位运行中则不响应本次命令。
复位：当控制器处于保护锁定状态时，面板红色保护指示灯点亮，按下该按扭后将让系统返回待机状态。
注意：就地模式或远方模式，复位指令都有效。就地模式时，当摇入与摇出按钮同时按下时，若系统处于到试验位或工作位运行中则立即对电机制动并返回待机状态。
端子说明：控制器驱动信号输出，连接到驱动电机“+”和 “-”；故障输出为常开接点，当系统处于保护状态时闭合；当在就地或远控模式时，输入信号断开，控制器处于就地操作模式，仅执行面板按扭发出的指令和就地指令，控制器不响应远方指令，当该输入信号接通时，控制器处于远方操作模式，仅执行远方指令，控制器不响应面板按扭发出的指令和就地指令；当控制器处于过载保护锁定状态时，此时输入瞬时远方复位信号将让控制器返回待机状态；与接触器联锁，引接至接触器辅助接点，接触器处于分闸状态时，辅助接点闭合，手车才能电动操作；与地刀连锁，引接至接地开关辅助接点，接地开关处于分闸状态时，辅助接点闭合，手车才能电动操作。
2.2接线原理图和控制逻辑
图1
图2
控制逻辑：当手车处于非工作位和非试验位置时，电机只允许摇出动作。只有当所有的联锁信号都满足，且控制器无故障时，控制器的就绪才会点亮，控制器才允许操作。当摇入过程发生堵转时，停止当前操作，并驱动电机返回试验位，返回过程中再次发生堵转，停止电机运行；当摇出过程发生堵转时，停止当前操作，并反向驱动电机运行300mS，当发生超时（超时时间设置为70S）未到达指定位置情况时，应退回试验位。电机到达试验位后延时400mS，再反向运行20mS。过流保护电流分段设置，摇入过程前15秒，220V设1.2A、110V设2A，后面的时间220V设为4A、110V设为5A；摇出过程前7秒220V设为4A、110V设为5A，后面时间220V设1.2A、110V设2A。
3.高压手车柜底盘改造
3.1技术要求
电源电压：AC/DC 220V，AC/DC 110V
允许电机额定功率：DC220V，DC110V，Max：300W
故障输出接点：NO，5A，AC 250V
功耗：< 2W
工频耐压：AC 2.5KV 1min
防护等级：IP50
工作环境温度：-25 °C to +55°C
安装方式：柜内，DIN35mm卡轨安装或固定安装，速度运行平稳，手车的运行平均速度达0.01m/s。
3.2电机传动介绍
在高压柜底盘上安装一体积较小永磁直流电机（外形尺寸22*4*6㎝，功率180w，转速45r/min），并在电机的输出轴上安装齿轮，用链条传动的方式驱动手车底部的螺杆，在电机轴和螺杆间实现一定的传动比，手车低速下运行平稳。
4.自动停送电应用过程及管理制度更新
现场操作人员通过4G手持终端里智能化配电系统推送停送电检修命令，高压接触器柜通过PLC程序判断处于分闸或是合闸状态下达命令来执行停送电过程，远程状态下，调度室在画面上进行操作，分合闸到位后会收到一个正确位置返回指令，并确认已停电或已送电，并将这个指令发送给推送的操作人员手持终端上，停送电整个过程和智能化数字配电系统相关联，自动记录停送电时间和整个操作过程。
管理制度方面通过电力专业人员进行了制度更新，将高压停送电管理制度内嵌到智能化配电系统里，省去了一部分需要人工去完成的工作。
5.安全和节能方面
1、实现了高压手车柜移动的自动控制，有效保证了高压停送电作业人员的作业安全，提高了工作效率，降低了生产成本。
2、安装的驱动和控制元件体积小，重量轻，传动平稳，控制精确。和断路器和接地刀实现联锁，使用安全可靠。
3、控制装置功耗小，电气元件接线简单，便于维护。
4、外接安装就绪指示灯信号，便于判断高压手车柜是否处于正常就绪状态。
6.自动手车柜改造后经济效益计算
1、该项目制作成本：一个直流电机，计800元。三个齿轮及链条等相关小型零配件计600元。DD-3A型电动手车控制模块计1900元；共计0.33万元。
2、手车自动移动置位，不用人力摇动，有效避免了因为高压柜元件故障产生的弧光放电甚至爆炸等对停送电作业人员的威胁，有极大的安全效益。
3、每天降低工时数2.1*2=4.2工时。可节约成本4.2/8*200*365=3.83万元。
4、生产过程中因系统故障需要停送高压电，由于实现了集控操作，按照每天停送1次计算，每次人员到配电室时间和实际操作时间为20分钟，每年可减少故障处理时间365*20/60=121.67小时。按系统空转设备（主要为主洗循环设备和压风机等）最低有效功率为2000kw计算，每年至少节约电费2000*121.67*0.5624=13.69万元。
5、由于节省了循环设备空转时间，可节约部分药剂，降低了设备的折旧费，每年约10万元。
直接效益=3.83+13.69-0.33=17.19万元
间接效益=10万元
7.发展前景
智能化已全面融入到人类社会的生产生活，不仅成为全球信息消费的核心，而且为新兴产业发展提供重要的创新平台。智能终端所带动的云计算、大数据、人工智能、先进制造等产业对环境、能源以及全球经济一体化都具有深远影响。高压自动停送电也是智能化方向迈出的一小步，日后会根据无线集成模块的产生，省去一部分复杂的控制线路，操作人员只需要动力回路硬接线，其他控制回路通过数据传输来达到预知的效果。“智能”技术涵盖的内容非常广泛，其中，最直观的一个理解是，这些技术使设备对自身更加了解、与其他设备和人类的通信/交互能力、以及对不断变化的需求和条件的适应能力也更强。还有就是，在这些技术的支持下，设备能够将自身的工作情况、故障预警和故障信息传送给外界，并在故障发生前发出维护通知，从而使设备具有更高的安全性和生产率。
参考文献：
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论文作者:刘忠亮,王安佳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：手车论文; 高压论文; 操作论文; 状态论文; 接触器论文; 电机论文; 控制器论文; 《电力设备》2018年第16期论文;