肖克偉

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山供電局，云南文山，663000）

0 引言

配電柜分動力配電柜和照明配電柜、計量柜，是配電系統(tǒng)的末級設(shè)備。配電柜是電動機控制中心的統(tǒng)稱。配電柜使用在負(fù)荷比較分散、回路較少的場合；電動機控制中心用于負(fù)荷集中、回路較多的場合。它們把上一級配電設(shè)備某一電路的電能分配給就近的負(fù)荷。

因此配電柜應(yīng)對負(fù)荷提供保護、監(jiān)視和控制，現(xiàn)有配電柜主要從電氣量角度設(shè)計監(jiān)控方案和系統(tǒng)。其中文獻[1]研究一套配電柜微環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),每座配電柜內(nèi)安裝監(jiān)控終端,終端搭載μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng),全面采集電能和其他內(nèi)環(huán)境信息,通過無線串口、以太網(wǎng)等方式遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),工作人員可通過WEB 瀏覽器、DELPHI 界面、手機APP 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。驗證結(jié)果表明,電能參數(shù)測量精度滿足0.5S 級精度要求,溫濕度等內(nèi)環(huán)境測量靈敏度達到國標(biāo)要求;出現(xiàn)故障時系統(tǒng)報警,并且自動處理故障。這對保證數(shù)字中心機房微環(huán)境安全,提升供電故障自動處理能力具有積極推動效用。 文獻[2]認(rèn)為低壓配電柜的性能直接影響著局部電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定,意義重大,因此需要加強對低壓配電柜的監(jiān)控。分析低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化設(shè)計的意義與優(yōu)勢,進而探討低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化設(shè)計的實現(xiàn)過程,闡述低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的功能和注意點,以期為低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的信息化設(shè)計提供參考。文獻[3]為了提升礦井地面配電柜運行穩(wěn)定及可靠性,降低由于配電柜故障導(dǎo)致的礦井供電問題,設(shè)計了一種基于ARM 的礦井地面配電柜監(jiān)測系統(tǒng),對配電柜運行狀況進行監(jiān)測。監(jiān)控系統(tǒng)以S3C2400 作為核心器件,采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)作為操作平臺,通過工業(yè)以太網(wǎng)將紅外攝像機采集的溫度圖像傳輸至系統(tǒng)上位機,實現(xiàn)對配電柜運行監(jiān)控。設(shè)計的配電柜監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對配電柜內(nèi)電力元件溫度異常報警,及時發(fā)現(xiàn)配電柜故障,避免故障擴大化,提升礦井供電可靠性。文獻[4]認(rèn)為高低壓配電柜管理需充分利用集中管理理念,將傳統(tǒng)電纜分配節(jié)點環(huán)境中,線路復(fù)雜、線路交錯、線路過熱、集膚效應(yīng)等問題予以一定程度的解決。高低壓配電柜的應(yīng)用環(huán)境主要是介于發(fā)電廠、供電所、變壓站等,與傳統(tǒng)電纜以及功能配件相比,配電柜集成分配、檢測、計量、連接等模塊,對高頻電壓具備較高的承載效果。并從介于配電柜母線溫度,以及配電柜電流監(jiān)控裝置為視角展開論述,以期能促使配電柜溫度、電流有效可控,健全配電柜功能的同時,充分發(fā)揮高低壓配電柜的效用。文獻[5]則提出了智能配電房系統(tǒng)構(gòu)架,以及系統(tǒng)平臺和硬件設(shè)施的設(shè)計方案,并著重從環(huán)境、安防、視頻、設(shè)備狀態(tài)等功能模塊,重點分析了智能配電房的關(guān)鍵技術(shù)路線。建立了智能化、可視化、自動化、互動化的新型現(xiàn)代化配電房。為我國智能配電房的規(guī)范建設(shè)提供非常重要的指導(dǎo)作用。

從以上文獻可以看出，雖然從電氣量角度設(shè)計的策略和系統(tǒng)能夠保護配電柜，但也存在算法復(fù)雜、成本高、復(fù)用性困難等缺陷。為此，本文則從配電柜非電氣量出發(fā)，通過監(jiān)控配電柜運行溫度和報警可有效補充現(xiàn)有基于電氣設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)的不足，從而進一步提升配電柜內(nèi)設(shè)備運行可靠性。

1 設(shè)計方案

本文設(shè)計了一種配電柜用具有溫度監(jiān)控能力的語音報警裝置，包括對接塊固定安裝于所述報警器本體的背端，且對接塊的外表面開設(shè)有起卡合固定作用的卡槽，防護門的外端固定安裝有安裝塊，且安裝塊的外端開設(shè)有對接槽，并且對接槽與對接塊相插接，安裝塊的外表面開設(shè)有側(cè)槽，且側(cè)槽的外端設(shè)置有活動環(huán)，并且活動環(huán)的內(nèi)側(cè)固定連接有齒條。該變電站配電柜用具有溫度監(jiān)控能力的語音報警裝置，設(shè)置有對接塊和安裝塊，通過對接塊與安裝塊的對接，并轉(zhuǎn)動活動環(huán)使其內(nèi)端齒條與齒塊進行嚙合傳動，帶動活動塊進行轉(zhuǎn)動，使得活動塊頂端與卡槽相卡合使對接塊的位置進行安裝固定，同時可拆卸結(jié)構(gòu)也便于維修人員的拆卸檢修，如圖1 所示

圖1 具有溫度監(jiān)控能力的語音報警裝置外觀圖

2 詳細(xì)技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

本部分闡述配電柜用具有溫度監(jiān)控能力的語音報警裝置實現(xiàn)技術(shù)，其主要由配電柜、防護門和報警器本體組成，配電柜的外端設(shè)置有防護門，且防護門的外端設(shè)置有報警器本體，包括：

（1）語音模塊，設(shè)置于=報警器本體的外端，且報警器本體的頂端安裝有控制模塊，防護門的內(nèi)端安裝有溫度傳感器，且溫度傳感器通過纜線與報警器本體進行信息傳輸，所述報警器本體的側(cè)端設(shè)置有散熱口，且散熱口的內(nèi)端安裝有防塵網(wǎng)。

（2）對接塊，固定安裝于報警器本體的背端，且對接塊的外表面開設(shè)有起卡合固定作用的卡槽，防護門的外端固定安裝有安裝塊，且安裝塊的外端開設(shè)有對接槽，并且對接槽與對接塊相插接，安裝塊的外表面開設(shè)有側(cè)槽，且側(cè)槽的外端設(shè)置有活動環(huán)，并且活動環(huán)的內(nèi)側(cè)固定連接有齒條，安裝塊的內(nèi)端軸連接有可轉(zhuǎn)動的活動塊，且活動塊的外側(cè)固定連接有齒塊，并且安裝塊的內(nèi)端固定連接有阻隔軸。

具體的，溫度傳感器通過纜線與報警器本體進行信息傳輸，且報警器本體的側(cè)端等間距開設(shè)有多組散熱口，并且散熱口的內(nèi)端卡合連接有防塵網(wǎng)，通過散熱口增加散熱效果，避免裝置長時間工作出現(xiàn)短路。

同時，對接塊通過對接槽與安裝塊構(gòu)成嵌套安裝結(jié)構(gòu)，且對接塊的外表面等角度開設(shè)有四組卡槽，通過對接塊與安裝塊的插接，使得裝置穩(wěn)定固定在防護門外端?；顒迎h(huán)通過側(cè)槽與安裝塊構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)，且活動環(huán)與安裝塊為轉(zhuǎn)動連接，并且活動環(huán)的內(nèi)側(cè)均勻分布設(shè)置有多組齒條，通過活動環(huán)的轉(zhuǎn)動帶動齒條與齒塊進行嚙合傳動。

而齒條與齒塊為嚙合連接，且齒塊固定連接在活動塊的外端，并且活動塊與安裝塊內(nèi)端為轉(zhuǎn)動連接。

活動塊側(cè)端轉(zhuǎn)動后與阻隔軸相貼合，且活動塊的頂端與卡槽構(gòu)成卡合結(jié)構(gòu)，通過活動塊的轉(zhuǎn)動使得其頂端與卡槽進行卡合，使得對接塊穩(wěn)定固定在對接槽內(nèi)。

綜上，設(shè)備的工作原理首先將該裝置放置在需要進行工作的位置，將對接塊沿對接槽與安裝塊進行插接，并轉(zhuǎn)動活動環(huán)帶動齒條與活動塊齒塊進行嚙合傳動，活動塊沿軸端進行順時針轉(zhuǎn)動，直至轉(zhuǎn)動至阻隔軸處停止，活動塊的頂端將從對接槽中伸出與卡槽進行卡合，使得對接塊9 被穩(wěn)定固定；溫度傳感器對溫度進行檢測，柜體內(nèi)電路出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，溫度傳感器傳遞信號給控制模塊，來啟動語音模塊產(chǎn)生報警聲進行警示，進而可通過散熱口和防塵網(wǎng)，增加散熱效果，增加了整體的實用性。

2.2 設(shè)計詳情

本部分將結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)圖，對配電柜用具有溫度監(jiān)控能力的語音報警裝置方案進行清楚、完整地描述，語音模塊4，設(shè)置于報警器本體3 的外端，且報警器本體3 的頂端安裝有控制模塊5，防護門2 的內(nèi)端安裝有溫度傳感器6，且溫度傳感器通過纜線與報警器本體3 進行信息傳輸，報警器本體的側(cè)端設(shè)置有散熱口7，且散熱口的內(nèi)端安裝有防塵網(wǎng)8，圖2 為其側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；對接塊9，固定安裝于報警器本體的背端，且對接塊的外表面開設(shè)有起卡合固定作用的卡槽10，防護門2 的外端固定安裝有安裝塊11，且安裝塊的外端開設(shè)有對接槽12，并且對接槽與對接塊相插接，安裝塊的外表面開設(shè)有側(cè)槽，且側(cè)槽13 的外端設(shè)置有活動環(huán)14，并且活動環(huán)的內(nèi)側(cè)固定連接有齒條15，安裝塊的內(nèi)端軸連接有可轉(zhuǎn)動的活動塊16，且活動塊16 的外側(cè)固定連接有齒塊17，并且安裝塊的內(nèi)端固定連接有阻隔軸18。

圖2 側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖

溫度傳感器通過纜線與報警器本體進行信息傳輸，且報警器本體的側(cè)端等間距開設(shè)有多組散熱口，并且散熱口的內(nèi)端卡合連接有防塵網(wǎng)。

圖3 是剖視結(jié)構(gòu)圖，語音報警裝置通過防護門內(nèi)側(cè)安裝的溫度傳感器對柜內(nèi)溫度進行檢測，當(dāng)電路出現(xiàn)短路現(xiàn)象導(dǎo)致溫度升高時，溫度傳感器會檢測到高熱溫度并傳遞信號給報警器本體頂端的控制模塊，控制模塊將啟動語音模塊產(chǎn)生報警聲，來對維修人員進行警示，便于對柜體短路現(xiàn)象進行快速處理，同時報警器本體外側(cè)開設(shè)有多組散熱口，散熱口內(nèi)設(shè)置有防塵網(wǎng)，可有效增加報警裝置的散熱效率，提高散熱效果。

圖3 剖視結(jié)構(gòu)示意圖

對接塊通過對接槽與安裝塊構(gòu)成嵌套安裝結(jié)構(gòu)，且對接塊的外表面等角度開設(shè)有四組卡槽，活動環(huán)14 通過側(cè)槽13與安裝塊構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)，且活動環(huán)與安裝塊為轉(zhuǎn)動連接，并且活動環(huán)的內(nèi)側(cè)均勻分布設(shè)置有多組齒條15，齒條與齒塊17為嚙合連接，且齒塊固定連接在活動塊的外端，并且活動塊16 與安裝塊內(nèi)端為轉(zhuǎn)動連接，活動塊16 側(cè)端轉(zhuǎn)動后與阻隔軸18 相貼合，且活動塊16 的頂端與卡槽構(gòu)成卡合結(jié)構(gòu)。

將報警器本體背端固定連接的對接塊沿對接槽與安裝塊進行插接，此時可轉(zhuǎn)動安裝塊外側(cè)的活動環(huán)，由于活動環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)置有的多組齒條，齒條在轉(zhuǎn)動過程中會與活動塊外側(cè)的齒塊進行嚙合傳動，從而使得活動塊進行轉(zhuǎn)動，四組活動塊沿其軸端同時進行順時針轉(zhuǎn)動，活動塊的頂端凸起部分將從安裝塊內(nèi)側(cè)對接槽中伸出，并與對接槽內(nèi)端對接塊外側(cè)卡槽相卡合，通過活動塊與卡槽的卡合結(jié)構(gòu)，使得對接塊穩(wěn)定固定在對接槽內(nèi)端，再將報警器本體背端的傳輸電纜與溫度傳感器背端的傳輸電纜相連接，即可完成語音報警裝置的安裝。

2.3 功能特點

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所采用的方案具有以下優(yōu)點：

(1）設(shè)置有散熱口和防塵網(wǎng)，報警裝置通過溫度傳感器對柜內(nèi)溫度進行檢測，出現(xiàn)短路現(xiàn)象導(dǎo)致溫度升高時，語音模塊產(chǎn)生報警聲，使得維修人員可以及時進行處理，同時報警裝置外側(cè)開設(shè)多組散熱口和防塵網(wǎng)，加快裝置內(nèi)部散熱效率。

(2）設(shè)置有對接塊和安裝塊，通過對接塊與安裝塊的對接，并轉(zhuǎn)動活動環(huán)使其內(nèi)端齒條與齒塊進行嚙合傳動，帶動活動塊進行轉(zhuǎn)動，使得活動塊頂端與卡槽相卡合使對接。

從技術(shù)和應(yīng)用方面來看，與現(xiàn)有基于電氣量設(shè)計的保護和控制系統(tǒng)相比，本文設(shè)計的語音報警裝置具有以下優(yōu)點：

（1）成本低：相較于現(xiàn)有的配電網(wǎng)保護和控制系統(tǒng)，語音報警裝置成本不到現(xiàn)有的方案的5%。

（2）適應(yīng)性：原有的控制策略需要考慮電網(wǎng)拓展，并提煉阻抗、電壓、電流等關(guān)系，因而復(fù)用性和適應(yīng)性較低，然而語音報警裝置僅僅考慮溫度，因此適應(yīng)復(fù)雜、多樣的配網(wǎng)場景。

（3）無需復(fù)雜軟硬件支撐，例如服務(wù)器等軟硬件。

3 結(jié)束語

配電柜是配網(wǎng)中的重要設(shè)備，為了監(jiān)控其運行工況，本文從非電氣量出發(fā)設(shè)計了一種具有溫度監(jiān)控的語音報警裝置，語音報警裝置具有易于實現(xiàn)、成本低、可靠性高等特點，與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)配合能顯著提升配電柜內(nèi)設(shè)備的可靠性。