高压开关柜的电动摇把研制及应用分析

国网浙江青田县供电公司 陈新安 唐建斌 王亮才

高压开关柜是进行电能分配的重要设备，在配电系统中的应用十分广泛。在对高压开关柜的操作中采用电动摇把，可以保证操作过程中的安全性，并提高操作效率。本文详细分析了高压开关柜电动摇把的基本结构和实现原理，并介绍了高压开关柜电动摇把的硬件和软件开发技术，同时阐述了高压开关柜电动摇把目前的应用情况。

高压开关柜是变电站中的重要组成部分，生产厂家也较多，有的高压开关柜采用手动摇把，有的采用电动摇把，一般而言高压开关柜采用电动摇把的制造成本较高，但应用性能更好。高压开关柜中集成了多种类型的电气设备，包括断路器、刀闸和测量设备等，并可以通过摇把实现对断路器的操作。在传统的高压开关柜摇把中，普遍存在断路器开断操作过程中，出现摇把松动或脱落和断路器分闸不到位的情况，并且没有相关的提示信息，容易带来较大的安全操作和运行风险。本文介绍通过研制出一种新型的高压开关柜电动摇把，解决传统高压开关柜电动摇把中存在的不足问题，保证高压开关柜的安全可靠操作和运行。

1 高压开关柜的电动摇把

高压开关柜的电动摇把是对高压开关柜进行操作的重要设备，在对高压开关柜进行分闸和合闸等操作的过程中，应快速果断，采用高压开关柜电动摇把能够提高对高压开关柜操作的效率和安全性，但生产制造的成本相对较高。目前在电网实际应用中，采用手动摇把对高压开关柜进行操作依然占有较高的比例。这种高压开关柜的操作方式容易出现脱把的情况，并且在操作的过程中需要携带多种不同类型的操作工具，降低操作的工作效率，还容易出现安全事故，因此有必要采用高压开关柜电动摇把。

高压开关柜电动摇把在电动操作过程中，电机首先进入到加速阶段，之后再进入到全速阶段，最后为了不对高压开关柜的机械结构造成损伤，需要进入到减速阶段，整个高压开关柜电动操作过程中电机的启动和停止如图1所示。

图1 电动操作中电机的启动和停止

高压开关柜的电动摇把中的控制模块采用自适应控制算法，在操作的过程中，可以通过检测电机电流的大小，判断在操作过程中遇到的受力情况，从而调整电机的转速，使得整个电动摇把在操作过程中都处于被控制的状态下，降低操作失败的风险。

2 高压开关柜的新型电动摇把研制

2.1 高压开关柜电动摇把研制的基本原则

为了满足高压开关柜的实际应用需求，我们可以采用新型高压开关柜电动摇把，解决目前高压开关柜在应用中遇到的问题。在电动摇把操控装置中，基本工作原理是当电动操控装置收到了高压开关柜操作人员下发的指令之后，首先需要判断高压开关柜是否具备操作的条件，如果不满足五防等基本的操作条件，则应闭锁不动作，并发出相关的提示信息。当高压开关柜具备操作条件时，则电动操控装置执行指令，完成高压开关柜的分合闸等操作。

在新型高压开关柜电动摇把的研制过程中，可以采用分段变速的操作控制方式，首先电机以较高的速度运行，之后再以较低的速度运行，这样可以防止高压开关柜的机构出现变形，从而导致高压开关柜使用寿命的降低。当高压开关柜操作到位之后，可以控制电动操作摇把释放应力，避免电动摇把出现变形。在整个操作控制的过程中，电动控制模块都可以检测摇把的工作状态，当摇把在操作中出现故障时，控制模块可以发生相关的指令，使得电动摇把退回到原来的位置，保证高压开关柜在操作过程中的安全。

2.2 硬件结构

在新型高压开关柜电动摇把的研制过程中，硬件结构可以采用模块化的设计思想，同时应考虑到高压开关柜电动摇把使用人员的操作习惯，在按钮的设置上应强调友好性。当高压开关柜电动摇把的操作人员按下按钮时，电动摇把就可以根据操作人员下发的指令进行判断和操作。在硬件系统的组成方面，其包括装置电源、按键处理单元、数码显示模块、光电隔离单元、驱动电机、传感器、单片机、电机保护模块、存储器等。各类数据信息可以传入到单片机控制系统中，进行控制系统的分析计算，下发控制指令给电动摇把中的驱动电机，实现对高压开关柜的操作。

图2 软件控制流程图

2.3 软件控制系统

软件控制系统是高压开关柜电动摇把控制模块中的关键部分，也是研制高压开关柜电动摇把的重要部分。在软件控制系统中，当系统初始化完成之后，电动摇把控制模块收到高压开关柜的操作指令之后，软件程序会判断高压开关柜电动摇把是否满足操作条件。当满足操作条件时，则启动电动摇把进行操作，图2为高压开关柜电动摇把软件控制的基本流程图。

图2为高压开关柜电动摇把的基本控制流程，还可以通过构建监控系统，对高压开关柜的运行操作状态进行实时远程监控；同时，在软件控制系统中还设置了电动电机堵转保护模块，保证当驱动电机在操作过程中出现堵转情况时，能够可靠保护设备不受损坏。对于电机转速的控制，可以通过单片机控制系统改变PWM波的占空比来实现。

3 高压开关柜电动摇把的应用

新型高压开关柜电动摇把在投入实际应用前，需要先进行相关的试验和测试，只有经过测试合格之后，才可以将该新型高压开关柜电动摇把投入到实用中。一是高压开关柜电动摇把的机械寿命试验，不断对高压开关柜电动摇把进行操作试验，观察该电动摇把的机械操作次数是否满足要求。二是电磁兼容试验，高压开关柜电动摇把在试验的过程中，不应出现误动作和异常复位的现象。当高压开关柜电动摇把完成试验之后，能够恢复正常的应用功能，则试验符合要求；同时，还需要对高压开关柜电动摇把进行冲击电压试验，观察电动摇把是否会出现破坏性放电的现象。

此外，新型高压开关柜电动摇把中涉及到较多的硬件电路模块，需要通过焊接将各个模块连接起来，应该对焊接之后的硬件模块进行功能测试，保证焊接的正确性。在软件测试方面，应对高压开关柜电动摇把进行软启动、软停止和急停等试验。采用本文所述的高压开关柜电动摇把技术，可以解决传统手动摇把操作不安全的问题，并解决目前一般高压开关柜电动摇把操作不可靠的问题，使得高压开关柜的操作更加安全稳定，提高电力生产效率。

结论：为了解决目前高压开关柜在操作过程中遇到的实际问题，本文具体介绍了新型高压开关柜电动摇把的开发技术，包括高压开关柜电动摇把的硬件结构和软件控制系统，并阐述了高压开关柜电动摇把在应用前需要进行的试验。本文所分析的高压开关柜电动摇把可以在实际中加以推广应用，对于保证高压开关柜的安全操作具有一定的价值。