DQZHAN讯：电气自动化开关柜 一二次设备融合的关键技术

随着配电网建设与改造的不断推进，城市电缆化率日益提高，开关柜因体积小功能全造价低等优势被广泛使用。电气设备一二次融合推动了设备升级改造，电力终端市场对控制电力系统的主设备高低压成套电器设备的**可靠性、自动化等方面提出了更高的要求。对手动开关柜改造建设提升配网自动化水平，**提升电网管控能力。

开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。

一、电气控制柜组件的划分

一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆等。由一次设备相互连接，构成配电设备开关或进行其分合闸操作过程的电气设备称为一次设备。也称为无源组件。

负荷开关柜大部分是手动操作。一次设备分有源组件和无源组件。

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备称为二次设备。也称为有源组件。

由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。

1、设备一二次融合设计要点：

(1)把功能类似的元件组合在一起；

(2)尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；

(3)让强弱电控制器分离，以减少干扰；

(4)为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起；

(5)为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。

2、在划分电气控制柜组件的同时要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线方式：

电气控制柜各部分及组件之间的接线方式一般应遵循以下原则：

(1)开关电器、控制板的进出线一般采用接线端头或接线鼻子连接，这可按电流大小及进出线数选用不同规格的接线端头或接线鼻子；

(2)电气柜、控制柜、柜(台)之间以及它们与被控制设备之间，采用接线端子排或工业联接器连接；

(3)弱电控制组件、印制电路板组件之间应采用各种类型的标准接插件连接；

(4)电气柜、控制柜、柜(台)内的元件之间的连接，可以借用元件本身的接线端子直接连接；过渡连接线应采用端子排过渡连接，端头应采用相应规格的接线端子处理。

二、手动开关柜结构

1、开关柜结构

2、分合闸结构

3、一二次融合

**控制器是配网自动化不可缺少的关键设备，重点在一体化开关柜上实现的本地**逻辑控制。DTU所需要的全部信号都是由**控制器提供。

在没有安装DTU设备时，可以完成环网柜的电动操作和遥控、遥信的全部信号采集，能够独立完成开关柜的电动操作，而且在以后加装DTU设备时，不再需要二次停电，只是在关闭控制器电源时即可安装。

三、随着配电网建设改造推进和落实

随着配电网建设改造等项目、工程的逐步推进和落实，大量的手动开关柜需要进行技术升级改造。为了满足改造后一二次设备融合的技术要求，必须进行合理的电气控制工艺设计。这些设计包括电气控制柜的结构设计、电气控制柜总体配置图、总接线图设计及各部分的电器装配图与接线图设计。

1、电气开关控制器结构设计

2、电气开关柜总体配置图设计

4、电气控制工艺设计

四、DTU终端为什么不能直接控制电操？

1、目前市场上DTU都是直接驱动电操机构，在电操上再加装放大电路和控制回路。

2、当DTU发出分合闸的命令脉冲后，传到电操的电机驱动电路上。电机始终处于带电状态，分合闸操作时操作电源接通完成一个闭环操作。缺陷在于一旦分合闸脉冲发出后DTU就失去控制，电操变成了一个不可控的循环电路。

3、加装电动操作控制器

电气控制装置（电操控制器）通常都需要制作单独的电气控制柜、箱，其设计需要考虑以下几方面：

(1)根据操作需要及控制面板、箱、柜内各种电气部件的尺寸确定电气箱、柜的总体尺寸及结构型式，非特殊情况下，应使电气控制柜总体尺寸符合结构基本尺寸与系列；

(2)根据电气控制柜总体尺寸及结构型式、安装尺寸，设计箱内安装支架，并标出安装孔、安装螺栓及接地螺栓尺寸，同时注明配作方式。柜、箱的材料一般应选用柜、箱用专用型材；

(3)根据现场安装位置、操作、维修方便等要求，设计电气控制柜的开门方式及型式；

(4)为利于控制柜箱内电器的通风散热，在箱体适当部位设计通风孔或通风槽，必要时应在柜体上部设计强迫通风装置与通风孔；

(5)为便于电气控制柜的运输，应设计合适的起吊勾或在箱体底部设计活动轮。

加装电动操作控制器是一个中间设备，起着一次、二次信号的接口转换作用，从DTU终端过来的脉冲遥控命令信号经过控制器的功率放大转化成电机的驱动电流。开关柜上的所有回路的电操驱动电路和分合闸接地信号都连接在本**控制器上，代替了开关柜上面每回路继电器控制回路，可以实现环网柜的一体化集中控制。

一二次设备一体化核心关键技术电操**控制器

在没有安装DTU终端的情况下，同样能独立完成本地电动分合闸的**控制。

控制器上面有自动柜体气压检测装置，当发现柜体气压处在危险的情况下，控制器可以自动闭锁全部电机驱动电路不需要有DTU终端来控制，气压引起闭锁的同时，控制器逻辑切断了电流、禁止了一切的分合闸操作。

每回路上设置有自动闭锁装置，当发现线路有故障或危险信息时，闭锁键自动跳起，锁定本回路的电动和远程操作，避免因为分合闸而引起更大范围的故障。

每回路的接线端子都是采用插拔方式，如果需要在线检测分合闸电路时，只要直接拔出端子换上模拟器，方便的实现在线方式的分合闸测试，既能够完成实时测试又不会造成开关动作对用户的影响。

本控制器向下支持所有类型的DC24V电操机构，支持电机不同的传动方式（如摇臂传动、齿轮传动、链条传动），和转动方向（如电机的单向正转、单向反转、双向正反转），驱动时间自动设定精准，没有电机驱动时，电机电源回路不带电。

本控制器向上支持各种类型的DTU终端，信号的全兼容匹配方便软件调试。

全部的信号接线端子采用插拔方式，防止了各种的接线错误。**控制器起着接口转换、信息传输交流承上启下的连接设备。

五、电动操作步骤

1在现场通过控制器操作环网柜时，应先把‘本地/远程’开关转换至本地位置，‘闭锁/解锁’开关转换至解锁位置。确认本地指示灯，解锁指示灯明亮。

2合闸分闸操作可按下‘合闸/分闸’按钮进行。

3合闸或分闸完毕后，分/合指示灯会变化。分合指示灯显示要与手动操作装置面板上的分合闸指示器一致。

4操作完毕后，应把‘本地/远程’开关、‘闭锁/解锁’开关扳到操作前的初始位置。

5接地开关不能进行电动操作。接地刀为合闸时，控制器分/合闸按钮自动闭锁。

六、手动操作对控制器的影响

本控制器实行手动操作优先的原则，在任何情况下手动都可以用扳手对柜子进行分合闸、接地开关的操作。把手动操作手柄带键槽的一端插入操作手柄插槽里，不会对控制器产生连动影响。。

按照方向指示，把操作手柄向左（分闸）或向右（合闸）推，即可完成要进行的操作，操作机构有锁定离合器时，手工对开关的操作不会对电动机构产生影响。

手工对开关结构操作动作完毕后，请一定要确认操作面板上的分合闸指示器。

七、电动操作注意事项

操作前应确认以下事项：

合闸、分闸、接地操作之前请一定要先确认压力表上的压力。压力表上的压力指针处在红色位置时不能操作。一定是处在绿色位置时才可以操作！

主回路与接地回路是互锁的。即在主回路合闸状态下不能手动合闸接地回路，在接地回路合闸状态下不能驱动主回路。

操作接地回路时请先确认相应回路的套管端有无电压。如果在套管端有电压时进行接地操作，则会通过接地母线发生3相短路故障。

操作完毕后，**操作控制器上的分/合指示灯会变化。分合指示灯的显示要与手动操作装置面板上的分合闸指示器一致才行。合闸时控制器上红色合闸指示灯点亮，分闸时控制器上的绿色指示灯点亮。这个过程是由控制器的传感器自动完成，不需要再有人工信号置位。

接地回路与主回路分合闸的手动操作方法一样。操作完毕后，控制器上的接地指示灯会发生变化，没有接地开关接地时，控制器的接地开关不会点亮，接地开关被合上后，控制器上的接地指示灯会显示黄色的亮光。接地指示灯显示要与手动操作装置面板上的接地状态一致才行，否则，要重新检测操作过程查找错误原因。

八、一二次设备运行维护

1、运行维护是指在设备出现故障并停机后的维护，是一种补救式的维护管理模式，主要针对非贵重设备和非关键部位的设备的维护；电气设备一旦投入运行是不能随意停机维修的。可分别一二次设备维修。二次设备的维修可以在一次设备设备不停运的情况下维修。

2、二次设备的预防性维护是在设备出现问题之前，利用其低压特性进行的维护，主要针对二次关键部位的电子信号，将故障隐患信息进行仿真状态进行的维护，它可以减少不必要的停电检修。

3、工厂化维护

设备维护工单管理也具有明显的流程特性。

工厂化设备维护的工单管理流程实际上为：

工单开票（设计概算，料单）

工单确定（维修间隔，内容）

工单计划（维修日工时）

工单安排（维修人员监理）

工单执行（领料）

工单归档（入库资料保存）

工单成本结算（划账）

该流程是整个工厂化设备维护的标准制度。