针对高压配电柜故障监视和自动控制系统设计分析

李小蒙

(河南安钢舞阳矿业公司，河南 舞钢 462500)

现代高压用配电柜实现了对配电系统故障的实时监控性，为了提高配电工作中高压操作工作人员工作过程的安全性，在确认配电系统故障的同时采取相应的保护措施对整个配电系统进行保护工作。本文通过高压用配电柜设计实现对配电系统中故障进行监视和实现自动化控制。该配电柜监视和自动控制系统的由执行CPU 与主控用微机两个主体部分构成，其控制人员可以方便的利用鼠标对系统执行CPU 传递命令，从而控制配电柜进行相应的操作，从而避免了高压操作工作过程中高压操作人员和高压配电线路的近距离接触带来的危险。

一 设计执行CPU 的软硬件

AT89S52 型微控制器具有高性能和低功耗的特点，AT89S52 型微控制器在是拥有8k 内存的存储器，该存储器是可以在系统中进行编程的操作的Flash 存储器。该款微控制器是凭借Atmel 公司的具有高密度和非易失性特点的存储器制造技术，使控制器和工业性的80C51 产品引脚与指令进行全面性的兼容。片状微控制器上的可编程式的Flash 使程序以可在系统中进行编程的状态存储在储存器中，这种技术也可以在常规的编程器中应用。AT89S52 型微控制器的单芯片形式，其具有的在系统内可编程型Flash 与灵活的八位式CPU，从而让AT89S52 型微控制器能够对多种嵌入式的控制应用装置提供高度有效的且灵活性良好的控制解决方案。本文设计的配电柜监控和自动控制系统的执行CPU 使用AT89S52型微控制器的单片机用来接收监控用微机的指令信息，并依据相应的指令信息做出相适应的应激性动作，并在这个过程中使用传感器对高压用配电柜内的重要部件进行巡回性的检测，判断其部件温度和电网中电压值是否正常。高压用配电柜在工作中非配电操作人员的接近存在一定的安全性问题，为了避免相关的安全事故问题，本高压用配电柜故障监视和自动控制系统在工作时通过具有监视配电柜工作状态下是否存在非工作人员靠近的功能。当系统检测是否存在非工作人员靠近配电柜后，其将会对控制微机同步发送非工作人员靠近高压用配电柜实际情况的相应代码。

(一)设计执行CPU 中用于监测信号的程序

系统中的执行CPU 以对配电柜中主要性能参数进行监测为主要工作，其对配电柜的性能参数监测的具体内容包含是对接触器上的触点、接触器本身的温度变化、非工作人员接近配电柜是否能够报警、配电柜是否有人靠近、接触器自身温度数值、配电网中的电压进行间隙性的监测，执行CPU 在获取这些监测数据之后，将会按照相应的协议将其反馈给控制微机，为相关工作人员对拍电柜的工作状态进行监控。工作人员在控制微机对执行CPU 发出信息指令之后，执行CPU 必须具备实时准确接受控制微机发出指令信息的特性。当车间中出现常规的上电与断电、自动断电与上电和其在发生故障时，控制微机采用何种执行方案，执行CPU 必须能够准确及时的接收。

(二)设计执行CPU 的数据发送程序

执行CPU 的数据发送程序实际是利用单总线的数字型18B20 温度式传感器对配电柜中各通道中的温度数据信息进行实时的巡回式监测。执行CPU 在高压用配电柜中电压检测上使用传感器是电压式互感器，其数据的发送要凭借串口AT89S52 来进行，其使用固定时间的发送方式，并对CPU 的通信进行控制，CPU 通信设定的速度是9600，在执行CPU 开始将数据发送出去之前，会更具各个通道的不同情况对数据进行差异性编码，从而保证发送数据的准确性。二 设计微机控制系统。

高压用配电柜故障监视系统和自动控制系统中上位机操作界面使用的是VB 语言代码进行编写，微机操作人员能够可在操作系统界面中利用鼠标控制任意单一车间之内电源所处的通断电状态。系统中控制用微机接收完执行CPU 反馈的数据信息后，要对这些数据信息做相应的解码和数据处理，分辨出这些信息的通道出处，并对数据信息进行整体和重组。系统控制危机在完成对执行CPU 传递的三相电流的变化值接受后，要控制对该电流值做傅里叶式分析，从而对电网中电流发生的畸变率做出准确的判断。系统中将傅里叶类复杂性运算分析全部用控制微机来做统一处理，有利于大幅度消减执行CPU 工作中的运算工作量，保证执行CPU 能够更专业的完成对配电柜系统中出现故障的控制上，而较为复杂的分析运算过程通过控制微机计算完毕之后，在将结果共享给执行CPU可以有效的提高系统的工作效率。

三 系统操作

通过高压用配电柜故障监视和自动控制系统的系统操作界面，配电工作人员能够方便的使用鼠标对执行CPU 传递指令信息。系统操作界面上的每一个按钮都对应着相应的功能指令，而指令按钮上的不同颜色，可以使配电操作人员对系统操作界面上的功能有一个更为直观的认知，更方面操作人员从操作界面上获取高压配电柜中不同部件的工作状态。比如系统操作界面能够使用不同的颜色表达接触器所处的状态，故障状态用红色表示，正常状态用绿色表示;当接触器中有比较大的电流通过时设备温度会急剧升高时，系统操作人员能够直接对界面进行操作，读取配电柜中所有接触气的具体温度值和变化，当操作人员发现接触器的温度异常时，将会通过操作系统向执行CPU 发出指令对该接触器进行相应的保护措施;操作系统中可以方面的为操作人员提供有针对配电柜工作各环节的快捷性自动式上电与断电的命令按钮，在命令按钮执行过程中，操作系统将会通过系统故障进行自动检测并按照选择好的故障预备案处理系统中的故障为题，在处理中系统将会对故障造成的损失等进行合理协调，以确保将配电柜故障导致的损失减到最小。该配电柜故障检测和自动控制系统在实践中调试与使用情况良好，说明了该系统对配电柜故障的监测和自动控制性能优良，适合矿业企业的实际生产需求，具有很大的实际使用价值。

［1］朱瑞卿，左宏基.高压配电柜故障监视和自动控制系统设计［A］.煤矿机械，2012，33(05):262-263.

［2］曹宏.基于组态监控的高压开关柜温度预警系统设计［A］.第七传动自动化，2009，31(02):41-45.