时间：2023-05-29 18:03:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能开关，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
0.前言
传统的双电源自动转换双电源线路主要是通过集成多种继电器、接触器、开关等，按照特设的逻辑顺序进行相关的转换，在工作时，传统的转换器安全性差、结构复杂、安装困难、维护工作量较大，为其发展带来了极大的影响，同时因为诸多外借因素的影响，传统的电源转换器逐渐被市场淘汰，越来越多的建筑设施和工业设备采用PLC智能转换器。
PLC智能开关就是在工业环境下应用而升级的数字运算操作电子装置。它主要代替继电器实现逻辑控制，同时随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此在市场上占有份额越来越大，将逐步取代传统的控制系统进行更科学有效的控制。
1.双电源电路工作要求及实现环境的设计
双电源本质上就是一种由微处理器控制，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换的装置，可使电源连续源供电。当常用电突然故障或停电时，通过双电源切换开关，自动投入到备用电源上，使设备仍能正常运行。最常见的是电梯、消防、监控上。在双电源线路的实现过程中，主要是市供电和机械发电之间的转换，转换之后要及时调整电压、频率等参数，同时双电源中作线路中要有及时有效设备的控制和相应的人力检测，保障供电的安全可靠。
2.可编程控制器（PLC）的工作原理
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
在PLC投入运行的时候。其工作过程主要分为三段：输入采样、用户程序执行、输出刷新。完成这单个步骤就是完成一个扫描周期。
输入采样就是PLC以扫描方式依次的读入所有输入状态和数据，并将它们存入特定的I/O映象区中的相应的单元内，输入采样结束后，就转入用户程序执行和输出刷新阶段，这时输入状态数据进行运算和处理，原始的I/O映象区的数据不发生改变。
用户程序执行阶段就是PLC按照其设定的顺序对用户程序进行系统性扫描和逻辑运算，根据逻辑运算结果，PLC自动刷新逻辑线圈在RAM存储区中对应位的状态，或者是发出指令，控制设备自动进行工作和生产。
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这才是PLC的真正输出。
综合来看，PLC同传统的转换设备相比其功能更加完善，组合灵活，扩展方便，实用性强，同时用户程序编制简单，系统开发周期短，现场可以调试；相对与环境来说，PLC技术对环境要求低，抗干扰能力强，易学易用。
3.PLC低压双电源智能开关的实现和应用
PLC主要面向工业化生产，控制主要用于三相交流供配电控制。与传统的智能开关相比，PLC低压双电源智能开关有缺相保护功能，在发生缺相的时候，可以有效的控制电源切断，同时还可以在系统电源恢复时进行反切，有效保护了电路和生产设备，PLC应用时还可以有效避免构件的耗损率，减少成本的开支和资源的浪费。
系统方案的确定，PLC双电源在工作时，必须只能有一个电源与负载接通，且在一路电路故障时要实现自动切换，同时由于使用PLC设备的都是用电总功率较大的场合，必要时需使用发电机设备供电。系统在工作时就要有选择的进行检测工作，一旦主电源发生故障（系统电源出现缺相或者是欠压），此时立即启动发电机，同时主电源就会自动断开，备用电源启动后，同样要进行相关检测，检测备用电源无障碍后再进行备用电源与负载的接通。
系统硬件设计是主体设备的选择和确定。根据总系统设计方案要求，设置相应的硬件设备。硬件设备中，主要考虑因素是控制环节和判断步骤，在选择了使用的设备后，要进行实用性实验检测和统计，只有严格控制好硬件设备的安装与使用，才能更好在系统软件设备中编制程序和实现功能。
系统软件设计就是编译PLC控制系统的语言主体。软件设计主要分为五部分：对于复杂的控制系统要绘制控制系统流程图，对于简单的系统可以忽略此步骤；根据实践经验和对PLC的认识设置梯形图；根据梯形图编制语言表程序清单；用程序编程器键入PLC用户存储器中，并检查键入程序是否正确；对程序进行调试直到满足要求。
PLC的后期实现主要就是根据以上步骤进行合理的物理设备实现，这样一项PLC低压双电源智能开关就可以得以实现。
4.我国PLC低压双电源智能开关的发展趋势
PLC低压双电源智能开关已经被广泛的应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械加工等各个行业。PLC虽然已经有了广阔了发展前景，但在其创新领域内还是有很大的空间，PLC发展趋向主要是更小的设备体积、更强的通信功能和更高速的处理速度。
5.总结
从最早美国数字设备公司研制出的可控编程控制器PDP-14，到现在比较成熟的PLC整体设备，短短几十年之间，PLC技术取得了不错的发展，PLC现已成为工业控制三大支柱之一，以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电—接触控制系统，在机械、化工、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。同时在未来的市场上也将占有很大的份额，PLC智能开关也将得到更广阔的发展前景。
【参考文献】
[1]陈军统，潘再平，杨舒捷.基PLC低压双电源智能开关设计[J].制造业自动化，2012（8）：135-138.
[2]于静.PLC低压下的双电源智能开关设计探讨[J].大科技，2012（20）：24-25.
一、 引言
如今社会生产对信息网络(服务器、银行、航空、数据中心等)的依赖程度越来越高，几分钟甚至几秒的“网络瘫痪”就可能会给生产管理等带来难以估量的损失，甚至可能导致灾难性的后果。所以要求“信息网络”的正常运营服务具有高度的“时效性”，为此要求负责向它供电的UPS供电系统必须具有提供100%”高可靠利用率”的供电能力。相关的统计资料证明：一旦出现断电这种局面，要使信息网络恢复正常工作、往往需“耗时”短则几十分钟、长则到几小时以上，从而致使“网络瘫痪”事故的影响面被急剧地扩大。因此采用双电源供电显得尤为重要，而连接双电源的双电源自动转换装置则是整个双电源供电系统的关键。
二、 Smart Switch智能开关
Smart Switch智能开关是实现两个独立电源间的快速转换的触点式开关装置，其最高转换时间可以达到5mS，为数字设备、网络设备以及自动控制设备或其它对电源供电连续性要求极高的用电设备提供可靠的用电保障，当一路电源超限或断电后，迅速地切换至另一路电源，保证设备运行及数据安全。它是实现所谓“分布式供电”方案的有利工具，可以大大提高机房供电系统的可靠性。
Smart Switch智能开关设计用来实现两个同步三相交流电源之间进行不间断(<8ms)转换。两路交流电源的幅度、频率和相位差应控制在一定的范围内。Smart Switch智能开关可以通过控制面板设定其中任意一路输入电源为主电源，另一路输入电源为备用电源。只有在主电源故障或手动复位的情况下，Smart Switch智能开关才会自动在8ms内从主电源切换到备用电源。Smart Switch智能开关的两路静态开关是严格互锁，Smart Switch智能开关内还装有手动旁路开关，在Smart Switch智能开关需要检修时，可以手动地将输入电源切换到旁路开关。进行手动转换时可保证输出不间断。
Smart Switch智能开关的优点有：
1) 提高UPS供电系统的可利用率：它能消除从UPS输出配电柜到用户负载端之间所可能出现的”单点瓶颈”故障隐患，能最大限度地降低网络设备因”输入停电”而系统瘫痪的发生几率。
2) “择优供电”功能，提高UPS供电系统的供电质量
3) 提高UPS供电系统的可维护性：当某套UPS供电系统因故需要执行”停电”维护或检修时，可通过重新选择“优先供电电源”的办法，UPS供电系统置于“停电”和“脱机”的工作状态之下，以便为操作人员提供一个执行安全维修/检修操作的优良工作环境。
4) 釆用模块化的标准设计、降低它的平均维修时间(MTTR)，向用户提供365*24小时的不间断的电源保障的实际需求，还釆用将“弱电”控制部件同“强电”切换部件进行彻底“电隔离”的机械设计方案，从而达到消除因“人为误操作”而导致诱发其它的灾难性的故障的发生的目的。
三、 Smart Switch智能开关的实际应用与测试
为了提高雷达、通信、网络等等重要设备用电的可靠性，在航管楼UPS(不间断电源)改造过程中，设计为航管楼两部Emerson Hipulse 120KVA UPS独立供电，在输出端经过安装有Smart switch模块的互投配电柜输出至设备，然后通过人为设定，将1#、2# UPS分别于设为下端数个互投出线柜的主用和备用电源，从而达到设备负载均分，两部UPS互为备份的目的。由于目前航管楼内的雷达、通信等设备绝大部分都属于服务器及计算机类设备，对电源的质量要求非常高，加上管制工作对于设备运行的连续性要求，一两秒的转换时间足以让雷达监视服务器及通信设备关机或重新启动，航空管制人员眼盲口哑，对空中飞行器失去指引和控制，后果不堪想象。因此为了实现两部UPS的热备份功能，UPS供电系统输出端配置Smart switch智能开关的作用就尤为必要。
Emerson的libert smart switch智能开关的理论转换性能：3～20ms(毫秒)，电压变换范围：额定电压±5%，双路电源相位差异：0～16?。此种型号的转换开关也是初次使用，为了进一步了解和掌握此类开关的性能，熟悉智能开关的操作，分别在安装前和通电后对智能开关进行了多次测试。下面分为市电测试(安装前)及UPS电源输出测试。
Smart switch(智能开关)手动开关位置：normal;man to source 1;bypass1;man to source 2;bypass 2。
指示灯内容：
On preferred source (指示灯1)
On alternated source (指示灯2)
Preferred source OK (指示灯3)
Alternated source OK (指示灯4)
Transfer inhibited (指示灯5)
Summury alarm (指示灯6)
On bypass (指示灯7)
1、市电测试(安装前)：市电电压一：AB相391V，BC相392V，CA相390V;市电电压二：AB相391V，BC相392V，CA相390V;两路电源相位差：0?。
(1)单路电源市电一：
手动开关位置：normal，指示灯1、3绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。手动开关位置：man to source 1，指示灯1、3绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 1，指示灯1、3、7绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。
同样，单路电源二，显示结果正常，电源输出正常。
(2)双路电源正常：
手动开关位置：normal，指示灯1、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：man to source 1，指示灯1、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 1，指示灯1、3、4绿色，，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：man to source 2，指示灯2、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 2，指示灯2、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
模拟市电一中断，切换正常，显示正常，输出电源正常;模拟市电二中断，切换正常，显示正常，输出电源正常;双路电源都中断，无切换，无显示，无输出。市电状态下，对智能开关反复测试数十次，均能切换正常，显示正常，输出正常，另外作为模拟重要设备的笔记本电脑也均在正常转换的情况下，持续工作，未出现断电情况，因此判定smart switch智能开关性能良好，转换正常。
2、UPS电源(安装后)测试：UPS电源一：AB相381V，BC相380V，CA相381V;市电电源二：AB相380V，BC相382V，CA相381V;两路电源相位差：0?。
(1)单路UPS电源一：
手动开关位置：normal，指示灯1、3绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：man to source 1，指示灯1、3绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 1，指示灯1、3、7绿色，4、5红色，显示结果正常，电源输出正常。
同样，单路电源二，显示结果正常，电源输出正常。
(2)双路UPS电源正常：
手动开关位置：normal，指示灯1、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：man to source 1，指示灯1、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 1，指示灯1、3、4绿色，，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：man to source 2，指示灯2、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
手动开关位置：bypass 2，指示灯2、3、4绿色，显示结果正常，电源输出正常。
模拟市电一中断，切换正常，显示正常，输出电源正常;模拟市电二中断，切换正常，显示正常，输出电源正常;双路电源都中断，无切换，无显示，无输出。
四、 Smart switch智能开关转换失效的判定
为了慎重起见，仍然进行了数十次测试，结果却出乎意料，90%的情况下，开关转换均正常，显示正常，输出正常，但是就有几次，明明在确认两路电源均正常的情况下，模拟单路断电时，却显示禁止切换或者无转换导致断电，作为模拟重要设备的笔记本电脑也出现了关机和重启的现象，什么原因呢?如此的转换故障，即使是偶尔出现一次，造成的后果也是不堪设想，本着遇见问题不放过的原则，终止了智能开关投入使用的进程。
经过现场UPS电源系统分析和Smart switch智能开关理论分析的讨论，参考厂商内部电路说明，对智能开关做了再次测试，测试过程中对UPS电源的输出电压也逐次做了测量，发现在不能转换的情况下，UPS电源在输出柜里面的电压有一些小的波动，相间电压有时会达到378～379V，这种情况在前次测试中出现过，对于380V电源系统来说，这样的电源输出质量还是相当高的。为什么呢?逐一排查电源、线路等原因后，对智能开关的内部设定进行了查询发现：额定电压默认值为400V，因此分析是否会是转换时超过了允许的范围，从而使智能开关默认为备用电源故障，禁止切换?通过软件连接，重设了额定电压为380V，在连接两路电源进行切换测试，发现数十次结果还是和以前一样，90%左右的成功率。看来改动软件设定并不能解决根本问题。然后又从开关的硬件方面入手，发现在开关额定电压变化的情况下，内部控制电路也要有所改变，测试回路中的电阻元件需要更换。为了保险起见，从一个备用的智能开关模块入手。改造过程如下：
【改造原因及目的】
Smart switch SW350U01出厂默认电压制式为400V，而Smart switch智能开关在国内使用时一般配合LBS安装在UPS输出端，而UPS输出电压通常是380V电压等级，此时，由于输入电压范围±5%的限制，Smart switch智能开关经常会因为检测到输入源不在范围内而禁止切换。
【改造工具和材料】
常用十字螺丝刀、内六星梅花螺丝刀、扳手、烙铁和焊锡丝;1.43K 1% 0.25W电阻(每台共需8个);部分泡沫(用于拆装时垫在控制模块的底部边缘，防止底部三个插头损坏) RS232交叉线(设备端应为DB9)
【改造步骤】
(一)硬件改造
1)将控制模块从切换柜里取出，平放在泡沫垫上
2)拆除前面板上十颗螺丝( 准备好内六星螺丝刀)
3)将前面板取下并放下控制模块旁边(不需要拔指示灯连接线)
4)将模块顺时针翻转，并拆除侧面共四颗平头螺丝和底部三颗螺丝，再将模块逆时针翻转到原来位置(平放)
5)轻轻将电源板组件轻轻推离原先固定位置，拔掉所以与电源连接的插头(P10、P11、P1、P2、P6、P5、P8、P7)和并拆除地线(作好标记)6)将电源板组件平放在桌面上，取出电源板，拆除电源板上R20、R21、R22、R23、R28、R29、R30、R31(1.33K 1% 0.25W)。
7)) 将电源板上R20、R21、R22、R23、R28、R29、R30、R31的八个电阻替换成1.43K 1% 0.25W电阻
8)更换完毕后，按拆卸的反顺序将模块恢复
至此，硬件改造完成
(二)软件调试
1)插上调试线(RS232交叉线，设备端为DB9)，给切换柜上电
2)打开超级终端，各项参数如下：
波特率：9600 ;数据位：8;奇偶校验：无;停止位：1
数据流控制：无
3)连接成功后，按下回车键， 屏幕出现参数界面：
4)输入字符“O”，查看系统的设置
5)此时输入命令： FACTORY_LIEBERT4：
6)然后输入V380，此时系统提示输入密码，密码为：LIEBERT， 随后系统会出现电压更换成功界面。
7)按ESC键退出工厂设置界面
8)输入字符“O”，查看电压制式是否已经更改回380V。
硬件、软件改造完成，可对切换柜进行切换试验!
Smart switch智能开关电源转换失效的改造完成后，按照上面测试过程，重新对接入UPS电源的智能开关进行了数十次转换测试，均转换正常，显示正常、作为模拟重要设备的笔记本电脑也未因转换出现关机或重启。考虑到智能开关的电压浮动范围，对市电也进行了测试，均转换正常，整个Smart switch(智能开关)测试和改造完毕。
五、结语
本文介绍了Smart switch智能开关一些功能原理和优点，并针对在某行业领域具体应用过程中出现双电源转换失效的特殊情况进行了分析，通过对于Smart switch智能开关的改造处理，解决了偶然出现的电源转换失效的问题。从特殊行业领域对于供电可靠性的要求，并随着该型号产品及类似产品市场应用的广泛前景来看，阐述了发现以及解决问题的思路、方法和态度。
医学专题报告：病人倒地呼救智能开关设计
(一)选题背景
随着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高，人们对于身体健康保障的要求越来越高。当病人突出心脏病、脑溢血、低血糖、癫痫病等突发性疾病时，病人的生命安危将在很大程度上决定于病人能否在最短时间内得到有效的救助。由此自然促进了急救业务的发展和常用急救知识的普及。但是在国内，整个急救体系还处于起步阶段，存在的很多隐患可能在病人突发症病后影响急救效率。例如，如果一个心脏病人在路边散步时突然发病倒在路过该怎么办?打电话?如果附近没有公共电话呢?找人帮忙?一旦被非专业人员错误处理，导致延误治疗很可能弄巧成拙。打车送医院?资料表明，当病人心跳停止后
5-10min脑细胞就开始死亡。换句话说：在这种情况下必须要让专业急敌人员尽快到场才能保证病人的生命安全。从这个角度进行思考，我提出了这么一个设想：能不能设计一种装置使得病人因突然发病而跌倒到医生赶到救治的过程得到尽快的简化呢?
我在专利局查阅有关资料之后，发现国内目前尚没有此类产品的设计。一个类似创意的设计是：在一个瓶子内设置两个金属接点，瓶子内部灌一些水银。当人站立时，水银集中在一个接点处，电路断开。当人倒地时，瓶子的倾斜使水银同时接触到2个接点，电路被触发，瓶子内置的警报器发出警报，示意求助。这个设计显然是很粗糙的。
(1)它只是通过身体倾斜的角度来决定是否报警，而不是按照真正的生理状况，必然会出现很高的误报率。
(2)它无非是在最短时间内引起了别人注意，却并没有使整个过程简化，所以对于提高救护效率不会起到实质影响。
结合我自己的设想和现有设施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救体系”：当病人倒地之后，用一个监测装置感知病人诸如血压、脉搏等生理状况并进行数值分析。一旦确定病人已经发病，就发出无线电信号给最近的急救站，急救站通过gps定位病人的位置并以最快的速度调度急救人员。
但是，经过两个多月的探讨，几乎没有任何进展，我几乎到了要放弃的地步。但是，在老师不断的鼓励和启发下，有一天，灵感幸运地光顾了我的大脑——声光求助，有线、无线电话报警都是成熟的技术，关键在于没有一个能判断病人因其他原因跌倒与突然发病而跌倒的智能开关装置。
一旦这个设计能够实现，将会具有重大的实际价值和社会价值。首先它使病人在急救最关键的一个环节上得到了最大的保障，很大程度降低了突发性疾病的危险性;其次，它会使急救行业出现新的概念、新的运营模式，也会促进相关产品(如gps)的普及和推广;另外，它可以使众多患有突发性疾病的中老年人以轻松、乐观的情绪面对生活，参与更多的社会活动，由此产生的社会效应将非常可观。
[关键词]：智能化；箱变；配电网；措施
【分类号】：TG333.1
0.引言
随着我国经济和科学技术的发展，为了满足我国现代化建设和人们日常生产和生活的需要，现在各行各业对于供电的要求也越来越高，尤其是配电网和供电的设备以及智能化的要求。由于智能开关可以智能通断，当负荷未超过动作电流时，能够保持长时间的通电，而且还具有稳定性好、传输速度快、抗干扰能力强等优点。这就保证了配电网能够安全的使用。同时，箱变是指箱式变电站，它安装方便、投资少。这可以安装在住宅小区等地方，为人们的生活供电提供了最基本的保障。因此随着我国经济现代化的快速发展以及信息化的快速普及，智能开关和箱变在配电网中的应用发展前景非常广阔。
1.智能箱变和开关在配电网中的优越性
随着我国信息技术的逐渐普及和我国人们科技水平的逐渐提高，人们对于智能开关和箱变都不在陌生，对于智能开关和箱变在日常生活的使用过程中的便捷也越来越深有感触。下面介绍智能开关和箱变在配电网中的优越性的主要变现。
1.1 箱变在配电网中的优越性
箱变是指箱式变电站，这种变电站特别适用于城市电网的建设和改造，并且在居民小区、矿区和工厂企业都有广阔的应用前景。箱变在配电网中的优越性可以从以下几个方面进行阐述。首先箱式变电站采用的技术非常的先进并且在配电网的使用的过程中可靠性比较高，箱变采用的都是全封闭、全绝缘的结构在配电网的使用中可以完全的避免触电的发生，提高了使用的安全性，可以实现无人值守。其次是箱式变电站的自动化程度比较高，可以实现对于配电网的图像的远程监控。最后箱式变电站组装比较便利而且占地面积比较小，这都是它在配电网中的优越性的具体体现。
1.2 智能开关在配电网中的优越性
智能开关主要是指利用控制板和电子元器件的组合以及编程，最终实现碎玉电路通断进行智能化控制的一种器件。它和普通的开关相比不仅功能多，在使用的过程中很安全而且还有美观点缀的作用。智能开关在配电网中的优越性主要体现在：首先当线路出现故障时，智能开关可以正确的通断，有效的将故障线路进行了隔离。其次是智能开关在配电网中应用可以有效的减少停电的范围，提高线路供电的可靠性。再次，智能开关可以将线路中出现的故障及时准确的反馈给电力工作人员，这时他们可以对线路进行及时有目的的维修，减少停电的时间，进而将对人们造成的损失减少到最小。最后通过智能开关的作用可以实现对于配电网络的监测和控制，并达到“四遥”的功能。
2.智能开关和箱变在配电网中存在的问题
2.1 智能开关在配电网中存在的问题
智能开关在配电网中的使用也有一定的时间了，虽然随着智能开关的不断完善智能开关的发展越来越好，但是在配电网的使用中还是存在着很多的问题。首先是电力系统的工作人员对于智能开关的使用不是很熟悉，当电路发生故障时，不能够根据智能开关准确的判断出是什么地方出现的问题。其次是智能开关有时候可能会发生误动作，这也是不可避免的问题。最后对于智能开关的检测和维修也是配电网中不可忽视的一个问题。
2.2 箱变在配电网中存在的问题
箱式变电站在配电网中存在的问题主要体现在以下几个方面。首先是箱变的防火问题，箱式变电站是一种全封闭的系统，一般情况下也无需人员进行值守，一旦发生着火就很难进行扑救。其次是箱式变电站容积比较小，它一般也就只是使用于小规模的供电，对于大规模的供电很难做到。最后箱式变电站的检修问题也是比较大的，由于箱变在制造的过程中考虑成本和箱体的体积比较小，这样对于箱变的维修检测的空间也就比较小，这样就造成在箱变在配电网中出现故障时不利于设备的维修检测。
3.智能开关和箱变在供电中的解决措施
3.1 定时检测与及时维修
智能开关和箱变在供电过程中发生的故障进行及时的维修。并且做好记录工作，并进行定期的总结，这样对于经常发生故障的原因就会有一个很好的了解，便于为以后的维修工作节省时间，也可以将对人们造成的损失降到最小。
3.2 建立健全的检修制度
对于智能开关和箱变进行定期的维修检测，保证智能开关和箱变都是在正常的状态下进行工作的。并且把检测过程的结果进行定期的整理，这样当发生问题的时候可以对其发生故障的区域进行简单的判断，减少维修的时间。
3.3 加强人员的综合素质
对于电力工作人员进行定期的培训，并提高他们的技术水平和业务能力。因为人才是整个工作的核心。对于工作人员进行定期的关于智能开关和箱变知识的技术培训不仅可以提高工作人员的自身素质还可以提高他们的工作效率。这样就可以有效的解决智能开关和箱变在配电网中存在的问题，提高供电的可靠性。
4.结束语
总而言之，智能开关和箱变在配电网的实际使用的过程中，不仅能够有效的保证配电网供电的安全性还能够保证配电网供电的效率和可靠性，给企业带来了良好的经济效益。智能开关在配电网中的优越性将决定其对于其他配电网开关的替代，同事也相信智能开关会成为以后整个配电网供电系统和管理系统的重要的基础设施，应用前景非常的广阔。
参考文献
[1] 宋丹丹. 配电网中智能开关的管理与应用[J].企业导报，2012（21）：25-26
1. 会议室全部灯光实现智能化
1）主持人可以用手中的遥控器任意控制任何一路灯光
2）场景灯光：按动遥控器上的场景键，顷刻实现如下灯光模式
电视会议场景灯光：灯光路数开启较多，光源相对充足，营造热烈的会议气氛。
投影播放场景灯光：主光源开启较少或者不开启，辅助灯带或局部筒灯作为主要光源。
会议休息场景灯光：主光源开启较少，光源照度介于上述两种模式之间，营造轻松舒适的灯光效果。
常用场景灯光：开启几个主要的主光源，保证会议准备或者清洁等工作的照度。
3）感应灯光
主席台感应灯光，实现主席台就座人员在接近主席台时，主席台指定的灯光会自动开启。
会议人员步入会议室时，门口灯会自动开启。
4）防盗灯光
盗贼入侵时，会议室所有灯光会自动全部开启，惊吓盗贼。
2. 投影仪控制系统
会议室中需要进行投影播放时，在遥控器上按动投影播放场景键，自动实现如下关联动作：投影仪自动通电，会议室灯光自动由会议场景灯光切换到投影播放场景灯光。各路灯光有的关闭、有的自动调整到柔和状态，投影屏幕自动徐徐落下，各路窗帘自动徐徐关闭。即此，主持人可以开始播放投影。
投影播放完毕后，按动会议场景键，灯光自动恢复到会议灯光模式，投影仪自动断电，投影屏幕徐徐升起归位，所有窗帘缓缓拉开。
3. 电动窗帘控制系统
1）电动窗帘可以在指定时间内，如早7：00自动开启、晚19：00自动关闭。做到防尘、防晒、防风。
2）配合投影播放、场景灯光自动开启或关闭。
3）盗贼侵入时，在配合灯光全部开启的同时，开启所有电动窗帘惊吓暴露盗贼。
4）可以远程电话开启或关闭所有窗帘。
4. 会议室安防监控系统
电视、网络会议室中有很多贵重设备和保密图像资料，在会议室的门、窗安装红外监控探头，管理员离开会议室的时候按下主机上的一个按钮就可以实现离开安全模式。当有盗贼侵入门窗的一刹那，会议室就会警铃鸣响、灯光大亮，惊退盗贼。同时主机自动连续拨打六组报警提示电话，直到拨通一组为止。业主单位就此可以通过远程网络摄像机查看会议室的状况，业主、保安可以迅速到现场处理情况。
如果管理员在下班离开单位后忘记了启动会议室的安全监控系统，只需要拨打一个电话就可以实现会议室的安全布防。
5. 背景音乐控制系统
受中央控制系统控制的背景音乐系统可以在主持人宣布会议休息并按下会议休息场景键的时候自动通电，主持人坐在任何位置都可以使用无方向遥控器（借助无线遥控系统）随意播放和换曲。
会议再次开始时，主持人坐在任何位置都可以使用无方向遥控器关闭背景音乐。
6. 会议室网络摄像监控系统
1）网络监控系统是管理员通过网络摄像机查看会议室里的状况。他通过监控摄像机专用的路由器和虚拟网址随时随地在互联网上查看会议室的状况。尤其当会议室安防系统电话报警时，业主单位可以通过网络快速的查看会议室状况。
网络摄像机开启后，上下左右90度自动搜索一遍。网络监控画面清晰度高，640*480、320*240、160*120三级分辨率画面浏览。可以设定8个点定角度浏览，也可以手动任意角度浏览。
2）将智能主机安装在主持人桌面上可以实现如下两个功能：一是主持人在座位上通过主机液晶显示屏和门外的可视对讲查看门外的情况，也可以和门外之人实现对讲交流；二是主持人在座位上通过主机上的四路本地摄像监控（摄像头在会议室天棚的四个合适位置）查看会议室内细致的状况。
7. 会议室中央换风系统
会议室内的中央换风系统可以通过智能主机实现定时自动换风，也可以在室内烟雾达到一定浓度时自动换风。主持人也可以用手中的无方向遥控器强制换风。
8. 空调等电器控制系统
1）在炎热的夏季，主持人可以在办公室把会议室的空调提前打开，进入会议室时就可以得到扑面的凉爽。
2）管理员之外的人进入会议室后，投影仪、电脑等重要设施的电源会自动切断。
3）老板办公室以及财务室可以通过安防探头实现重要资料及保险柜的安全。
4）老板办公室内可以设置视频查看办公区情况。
9. 遥控器
麦驰智能家居的遥控系统没有方向性，它可以通过红外学习模块学习电视机、空调、VCD、DVD等电器遥控器上的功能，借此在一个遥控器上控制上述的所有电器。同时遥控器可以遥控所有灯光、所有电器、所有电动窗帘、所有电动投影屏幕、所有电动卷帘门等等。
不同的遥控器有不同的使用功能，通过编程给予不同主人的遥控器不同的操作动作，保留个性的生活习惯。本套智能系统可以根据不同人的使用要求，最多设置八个不同的遥控器，如管理员遥控器、主持人遥控器、主持助理遥控器、保洁人员遥控器等。
别墅智能家居
别墅户型的灯光路数一般约为40路，需要麦驰20个灯光控制单元。玄关安装中央控制单元，别墅门窗安装10个家庭安防监控单元，庭院安装红外对射安防监控单元，厨房安装煤气报警单元、煤气机械手单元、水路控制单元，客厅安装远程网络监控系统、卫星电视系统，客厅安装1个智能电动窗帘单元。客厅安装1个红外控制单元，可以遥控或进行远程电话控制（空调、电视、VCD）。楼梯间、地下车库安装自动照明感应系统，实现上下楼及出入车库“人来灯亮，人走灯灭”。别墅露台安装智能电动卷帘门系统。
露台安装视频摄像监控系统，在一楼主机可以查看露台的情况。二楼安装1个无线遥控单元，实现整个别墅智能系统的遥控。此外，还要安装8个房间（餐厅、主卫生间、次卫生间、主卧室、儿童房、书房、厨房、阳台）的背景音乐。书房安装局域网络系统。玄关、主卫生间、次卫生间安装自动照明感应系统。主卧室、儿童房、书房安装起夜自动照明感应系统。别墅庭院安装庭院自动浇灌系统、庭院景观灯光系统。大概方案如下：
1. 在进门处安装麦驰未来之家主机一台，智能电源一个。在门外安装门口可视对讲机一台。
2. 在一楼进门玄关处安装五键智能开关1个，红外感应探头1个。它们可以实现对玄关灯的控制及玄关背景墙的灯光控制。此外，还可以实现玄关筒灯的变光控制、“人来灯亮、人走灯灭“的灯光模式。人进入玄关后，玄关筒灯的灯光亮度自动逐渐变强，玄关竹子背景墙射灯自动点亮，实现迎客灯光模式。预留五键开关1个，实现对网络摄像机的智能控制。有人入侵时，网络摄像机会自动打开。
3. 在玄关靠近客厅的吊顶内预留网络摄像机的电源线、网络线。
4. 在一楼客用卫生间进门处上方安装自动感应照明探头1个，可以实现卫生间主灯“人来灯亮、人走灯灭”的灯光模式。在门口上方顶棚内安装背景音乐吸顶音箱1个、房内门边安装音量控制器1个。
5. 在一楼客用卫生间门口处安装五键智能开关1个，将来可以实现对卫生间主灯的控制以及对餐厅主灯的变光控制。
6. 在一楼洗衣房、厨房的结合部安装五键智能开关1个。这样可以实现厨房主灯变光、洗衣房主灯控制，同时可以配合实现就餐灯光模式及迎客灯光模式。
7. 在厨房内安装煤气报警器1个、门口上方顶棚内安装背景音乐吸顶音箱1个、房内门边安装音量控制器1个。
8. 在一楼餐厅安装无线遥控模块1个、电源地插1个、网络地插1个。在吧台侧立面安装背景音乐壁挂音箱1个、音量控制器1个。
9. 在一楼楼梯处安装五键智能开关1个以实现吧台主灯的变光控制及楼梯间壁灯灯光控制。将来可以配合实现就餐常用灯光模式、会客灯光模式、烛光晚宴灯光模式等。楼梯踏步处安装红外探头1个，可以实现楼梯间壁灯、餐厅灯、二楼过道灯、二楼起居室灯的“人来灯亮、人走灯灭”灯光模式。
10. 在一楼洗衣房窗户上方安装安防探头一个。在煤气闸门上安装煤气机械手1个。
11. 在一楼客房阳台窗户上方安装安防探头一个。
12. 在一楼客房安装电动智能窗帘1个。在房内门口边安装五键智能开关1个，可以实现对客房主灯及阳台灯的控制，还可以实现家庭常用灯光模式、欺骗盗贼灯光模式。
13. 在一楼客厅窗户上方安装电动智能平开窗帘1个、预留电动平开纱帘1个。在窗户旁安装电动窗帘的五键开关1个，可以实现窗帘的定时、自动开启。此外，还可以通过遥控器实现窗帘的自由打开、关闭，还可以配合灯光模式来实现家庭影院模式、会客模式、家庭温馨灯光模式。
14. 在一楼客厅安装五键智能开关3个。客厅垭口处的1个实现客厅主灯变光控制以及客厅过道灯光控制；阳台垭口处的1个实现背景墙射灯及阳台主灯控制；沙发后的1个实现沙发旁的两路落地台灯控制。它可以实现家庭会客模式、家庭影院模式、家庭温馨模式、家庭常用灯光模式和欺骗盗贼灯光模式。在沙发后墙与阳台接近处安装网络插座。
15. 在客厅阳台窗户两侧的上方各安装安防探头一个。在空调正对面预留红外学习模块1个，可以实现对家用空调的电话远程控制、遥控无线控制。在电视墙正对面预留红外学习模块1个，可以实现电视机、影碟机无线遥控的智能使用，尤其非客厅区域（厨房、卫生间等）电视伴音或CD音乐的自动换台或换曲。在电视背景墙上预留智能插座1个，可以实现电视墙电器的家庭影院情景模式及外人禁止使用有线电视、卫星电视的管理。预留两路卫星电视布线。
16. 在客厅沙发墙两端的上方安装背景音乐壁挂音箱两个、在音箱下方顺手处安装音量控制器两个。
17. 在一楼卧室内门口处安装五键智能开关1个，实现控制卧室主灯、起夜辅灯。它可以实现主人起夜灯光模式、家庭温馨模式、家庭常用灯光模式、欺骗盗贼灯光模式。此外，在卧室内窗户上方安装安防探头一个。
18. 卧室窗户预留电动窗帘两个，在窗户旁预留电动窗帘的五键开关两个。在卧室床头墙正下方预留起夜模式探头的线路，将来可以实现当主人起夜时，所需要的灯光会自动点亮并自动调整到合适的亮度，不会觉得刺眼。当主人上床后，灯光会自动熄灭。在床头边安装五键智能开关1个来控制床头两路台灯。在空调正对面预留红外模块1个，可以实现对家用空调的电话远程控制及遥控无线控制。
19. 在一楼卧室床头边墙上安装网络插座。
20. 在一楼卧室主卫生间内门口上方吊顶内安装背景音乐吸顶音箱1个，在房内门边安装音量控制器1个。
21. 在卫生间门口处安装五键智能开关1个，实现控制卫生间主灯、镜前辅灯或换气扇自动换气。它可以实现主人起夜灯光模式、家庭常用灯光模式。
22. 在二楼家庭活动室与楼梯结合部安装五键智能开关1个，可以实现对家庭活动室主灯、走廊过道灯的灯光控制，可以配合实现“人来灯亮、人走灯灭”的上楼灯光模式、欺骗盗贼灯光模式。在空调正对面预留红外模块1个，可以实现对家用空调的电话远程控制、遥控无线控制。
23. 在家庭活动室茶几下安装电源地插1个、在墙上安装网络墙插一个。在电视墙预留卫星电视布线。在沙发背景墙下端安装五键智能开关1个，控制沙发旁的两路台灯。
24. 在露台阳光房安装安防探头两个。
25. 在露台入口处安装五键智能开关1个，可以智能控制电动卷帘门。在离家或在家布防时，电动卷帘门自动关闭，撤防时自动开启。此外，还可以遥控电动卷帘门，或让电动卷帘门进入家庭情景模式。
26. 在露台入口处安装五键智能开关1个，可以实现1路控制阳台主灯的灯光。1路控制露台地脚引导灯和观景鱼池灯光的控制。它可以实现家庭会客模式、庭院景观灯光模式、庭院野餐聚会灯光模式。在阳台东侧墙上安装电源墙插、网络墙插各一个。在楼顶上预留两路卫星电视布线。
27. 在书房安装五键智能开关1个，可以实现对书房主灯、阳台灯光的控制。在书桌的位置下安装电源地插1个，网络地插1个，程序通讯端口1个。安装局域网络。
28. 在二楼书房房间内预留无线接收模块1个。在空调正对面预留红外模块1个，可以实现对家用空调的电话远程控制、遥控无线控制。
29. 在二楼主卧室门口安装五键智能开关1个，五键智能开关可以实现对房间主灯、辅灯的灯光控制。在卧室床头墙正下方预留起夜模式探头的线路，将来可以实现当主人夜间起夜时，所需要的灯光会自动点亮、自动调整到合适的亮度，不会觉得刺眼。当主人上床后，灯光会自动熄灭。在床头边安装网络墙插1个，床头边安装五键智能开关1个，控制床头两路台灯。
30. 在二楼主卧室的空调正对面预留红外模块1个，可以实现对家用空调的电话远程控制、遥控无线控制。
31. 在主卧室窗户上方预留智能电动布帘1个、电动纱帘1个，在窗户旁预留两个电动窗帘的五键开关。可以实现对主卧室电动窗帘的智能控制，可以实现定时、自动关闭窗帘的功能。可以实现对主卧室空调的电话远程控制、无线遥控控制。
32. 在二楼卧室卫生间安装五键智能开关1个，将来可以实现对卫生间主灯的变光控制、镜前灯控制或换气扇的定时开关控制。
33. 在二楼卧室卫生间内门口上方吊顶内安装背景音乐吸顶音箱1个，在房内门边安装音量控制器1个。
34. 在阁楼内楼梯口安装五键智能开关1个，可以实现阁楼内楼梯口灯以及里面另外1路灯的智能控制，实现遥控关闭阁楼灯光、卧室门口五键智能开关关闭阁楼灯光、一楼五键智能开关关闭阁楼灯光等。
35. 在阁楼内楼梯口上方预留人来灯亮探头，实现阁楼入口灯“人来灯亮、人走灯灭”，阁楼入口灯光会自动点亮、自动调整到合适的亮度，不会觉得刺眼；同时可以使阁楼另一路灯光“人来灯亮、人走灯灭”。
36. 别墅庭院安装红外对射安防监控系统，防止外来人员入侵庭院。
37. 露台安装视频摄像监控系统，在一楼主机可以查看露台的情况。
三居室智能家居
三室两厅两卫户型的灯光路数一般约为24路，需要麦驰12个灯光控制单元。玄关安装中央控制单元；厨房安装煤气报警单元、煤气机械手单元；客厅安装1个智能电动窗帘单元、1个无线遥控单元；客厅还安装1个红外控制单元，可以遥控或进行远程电话控制（空调、电视、VCD）；安装8个房间（餐厅、主卫生间、次卫生间、主卧室、儿童房、书房、厨房、阳台）的背景音乐；玄关、主卫生间、次卫生间安装自动照明感应系统；主卧室、儿童房、书房安装起夜自动照明感应系统。大概方案如下：
1. 在进门处安装麦驰未来之家主机1台，智能电源1个。在门外安装门口可视对讲机一台。
2. 在玄关处安装五键智能开关1个，红外吸顶探头1个。可以实现对玄关主灯、总照明的控制。此外，还可以实现“人来灯亮、人走灯灭”的灯光模式。
3. 在厨房安装煤气泄漏报警器1个、安装电动智能机械手1个。当煤气泄漏时，可以自动关闭煤气并打电话通知主人，也可以打电话远程开、关煤气。在厨房门口安装五键智能开关1个，可以控制厨房主灯 、辅灯的灯光并可以实现一路变光，可以实现聚餐灯光模式。
4. 在客厅安装五键智能开关3个。1个五键智能开关控制吊顶灯槽及客厅主灯并实现变光；1个控制电视背景墙上方灯带及阳台灯；1个控制沙发角两路台灯的灯光，可以实现一路的变光。由此可以实现家庭会客模式、家庭影院模式、家庭温馨模式、家庭常用灯光模式、欺骗盗贼灯光模式。安装红外学习模块1个，可以实现对中央家用空调、电视、DVD机、CD机的电话远程控制、遥控无线控制。安装客厅智能电动布帘1个，电视墙预留智能插座1个，可以实现白天防止外人、保姆使用电视、音响、卫星电视的功能及饮水机的节电功能、定时开启关闭功能。
5. 在客厅阳台预留卫星电视天线，并预留一路智能纱帘控制。
6. 在餐厅与客厅结合处安装无线遥控模块1个，在餐厅安装五键智能开关两个。1个控制餐厅主吊灯及环形筒灯；1个控制灯盘及餐厅、走廊的长灯带。预留控制餐厅电视及酒柜灯光的五键智能开关1个。
7. 在餐厅、走廊结合处吊顶内预留远程网络摄像监控系统。
8. 在主卧室安装五键智能开关两个。1个可以实现主卧室主灯、衣帽间主灯的灯光控制和变光；1个可以实现对主卧室床头台灯的两路控制。安装红外探头1个，实现对床头灯的起夜模式控制。将来可以实现当主人起夜时，所需要的灯光会自动点亮并自动调整到合适的亮度，不会觉得刺眼。当主人上床后，一键熄灭灯光。预留红外学习模块1个，预留控制卧室智能电动布帘、纱帘各1个，将来实现对主卧室电动窗帘的智能控制，可以实现定时、自动关闭窗帘的功能。将来可以实现对家用中央空调的电话远程控制、无线遥控控制。
9. 在主卧室步入式更衣间预留红外探头1个，将来可以实现“人来灯亮、人走灯灭”的灯光模式。
10. 在主卧室卫生间安装五键智能开关1个，安装红外探头1个。可以实现对卫生间换气扇的控制及主灯的变光控制；可以实现定时、自动更换新鲜空气；可以实现“人来灯亮、人走灯灭”的灯光模式。
11. 在书房安装五键智能开关1个，实现对书房主灯的变光控制及辅灯的灯光控制。预留红外无线控制模块，实现控制空调。预留电动窗帘1个，实现对书房窗帘自动、定时的智能化控制。预留智能插座1个，实现对书房电脑、保险柜的智能控制，防止家庭外的成员非法使用和盗窃。
12. 在儿童房安装五键智能开关1个，可以实现房间主灯的变光控制及门口处的灯光控制。安装红外探头1个，实现起夜模式。预留电动智能窗帘1个，将来可以实现电动窗帘的智能控制管理。预留空调的红外模块控制1个。
[关键词]物联网;智能高压开关柜;设计探讨
中图分类号：D148 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0035-01
在输配电系统中，高压开关柜是其最为关键的组成部分，可有效发挥开断和关合电力线路、监测运行电量数据等功效。然而在实际运行过程中，由于相关企业对高压开关柜的运行情况缺乏精准的监测，导致其故障现象越来越频繁。因此，为了保证高压开关柜的安全运行，电力研究人员就必须加大对开关柜设计的分析，采用物联网技术，使其向智能化设计方向迈进，这样才能从根本上提升高压开关柜的运行效率，满足当下配电柜的安装设计要求，为电力系统的可靠性发展创造良好的条件。
一、物联网技术概述
物联网技术是以互联网技术为基础，不断延伸和扩展的新兴科技技术，其主要利用无线射频识别、传感器、全球定位系统等先进传感设备，按照相关协议规定，将需要监控或处理问题的相关信息进行敏锐的分析，然后扩大采集范围，链接电脑、电视、手机等设备，实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理等一系列智能服务。智能高压开关柜的设计通过运用无线射频识别、传感器等物联网技术，不仅提升了其应用价值，使其在保持传统功能的基础上，还能进行智能识别、智能监测和智能控制等工作，从而使智能IE D通过光纤传输就可构建一体化信息平台。
二、智能高压开关柜监测系统的结构设计
智能高压开关柜监测系统主要是由智能开关柜IED、智能监测单元、智能识别单元三种重要的组成元素所构建，其每种元素在具体设计上都有着不同的设计原理，如：
（一）智能开关柜IED设计
智能开关柜IE D设计是近年来一种新兴的科技产物，其是利用现下尤为先进的ARM+DSP双CPU技术来进行设计操作的，主要可接收智能开关柜监测单元所采集到的一些相关数据信息，如：功率、电网频率、电能、局部放电、高压断路器母线、高压开关机械特性等数据。同时，按照相应的规章制度对其安装远程监控软件，实现远距离监测目标，且为了让智能开关柜内部的多种监测单元可以同时进行监测工作，设计人员不仅在其接口部位，扩展了CAN网络接口、RS-485网络接口、RS-232接口、以太网等接口，而且还通过有线传输和无线传输两种模式，使各监测单元与IE D之间可以进行有效的数据通信和控制工作，O大的避免了开关柜内高电压、强电磁辐射以及高频噪声等干扰因素的影响。
（二）智能监测单元
2.1电量监测子单元
电量监测子单元是一种可实时监测的电子软件，主要对母线的电压、电流、有功功率、无功功率、电网频率及电能等元素进行有效的监控。
2.2柜内局部放电监测子单元
局部放电监测子单元是高压开关柜中重要的组成部分，可监测柜体内绝缘特性是否合乎相关输配电要求。其超高频监测系统硬件的设计主要包括：超高频大线传感器、信号调理单元、无线传输模块、电源模块四种元素构成。其中，高频大线传感器的设计材料是以阿基米德双臂螺旋大线为主，因为该材料的监测范围十分之广，可以同时接收到大量的放电信息，有效的降低噪声干扰。
2.3操作机构故障监测子单元
操作机构故障监测子单元的设计可实现两方面监测功能，一方面是监测开关机械性能，另一方面是监测弹簧操作机构的弹簧蓄能时间。其具体监测过程可通过以下三方面去分析：
其一，将同一型号设备的最佳运行参数进行全面的监测，再把监测结果与其运行时的基准数值做对比，通过对比结果就可直接判断出操作机构功能是否存在故障。其二，利用压力传感器去测量电流压力，一旦压力值过大就会自动发出警报，这时，监测子单元就会启动储能泵或锁住操作机构，以便于更好的降低故障几率。其三，可有效监测触头磨损量的参数，看其是否符合相关基准数值，一旦超出或过低，系统都会自动发出报警信号。
（三）智能识别单元
智能识别单元的设计，主要是利用无线射频识别技术对断路器、柜体等设备信息进行识别和判断。射频识别技术的功能是通过所发出的射频信号在进行磁场交换后来达到无接触信息传递目的，然后再通过所传递信息来实现识别功能的一种科技技术。另外，智能识别单元可将多种元素信息进行整合，并使其演变成电子标签的形式，预埋在开关柜设备中，如：断路器、隔离开关、接地开关、母线、电压互感器、电流互感器、柜体等信息，这样就可以对开关柜进行准确定位和跟踪，为其安全运行提供可靠的保障。
三、智能高压开关柜硬件结构设计
（一）控制部分
控制部分设计是由多种组合芯片所构成，如：ARM9芯片、S3C2440A芯片、DSP芯片等，利用CPU控制技术为主要工作原理，同时，还在接口扩展了CAN网络接口、以太网接口、射频识别模块等，这样才能使开关柜免受电磁干扰，保持正常的安全运行。
（二）通信部分
通信部分设计是由多种技术接口所构成，如：以太网接口、 CAN网络接口、RS-485网络接口、RS-232等接口。智能监测单元要想将监测信息传达到智能开关柜IE D，就必须通过CAN总线或485总线才能实现，同时，智能识别单元要想对开关柜信息进行识别和处理，也要经由无线射频模块和MCU处理技术才能进行通信和实现远程监控功能。
（三）系统电源
系统电源设计主要是利用开关电源模块来进行电流量转换，先将220伏交流电压值转换成5伏直流电压值，然后再利用线性稳压芯片将其转换成3.3 伏电压值 ，最后再通过线性调节芯片将其转换为1.5 伏和1.9 伏电压值，这样就可以实现系统电源的多元化使用性能，如：可供CPU工作、通信驭动、液晶屏及信号显示等使用。
四、智能开关柜软件具体操作流程
智能开关柜软件的整体流程具有无限循环操作特点，且每一次循环都会对开关柜运行状态、按键情况及进行实时监测，一旦发现故障;就会将其传送给MCU软件进行处理，从而实现MCU实时输出控制目标，使之准确、有效的发出多种控制信号，最后还要利用DOG计数器来检测开关柜各组成构件的运行参数，看其是否符合相关的设计标准，以便于为设备的安全运行提供可靠的保障。另外， ARM处理器和DSP处理器之间的连接，主要是采用SPI通信方式，因为该技术形式可以保证两者连接的质量，使其更稳定、更快捷、更安全，这样就可以提升智能开关柜的通信功能，为电力设备的运转情况带来有效的保证，一般情况下，由于智能开关柜通信功能都是由ARM处理器所控制，所以在其操作过程中，应将ARM设置为主机，DSP设置为副机。
结束语：
综上所述，智能高压开关柜是一种先进的电力设备，其不仅保持传统的使用功能，而且还具备智能化监测、识别、故障诊断等高科技的应用功效，可全面分析和掌握开关柜的运行情况，并按照相应的协议规定构建一体化的信息平台，减少电磁场对设备的干扰，为日后实现智能变电站提供了良好的创造条件。
参考文献：
[1]黄新波，方寿贤，王霄宽，王红亮，李小博，李文静.基于物联网的智能高压开关柜设计[J]电力自动化设备.2016（02）10-11
作为河南省中小企业创新大赛的冠军，郑州伟尚电子科技有限公司（以下简称伟尚电子）的来听智能照明项目被投资人和专家看好，既是因为智能家居行业巨大的市场空间，又是由于项目的实用性、便捷性和创意性。
3月初，“2016中国智能家居发展高峰论坛”在杭州举办，论坛上的《2016中国智能家居用户数据报告》显示，用户愿意把15%的装修费用花在智能化改造上，家庭安防和智能照明则是最受关注的功能。目前，用户最认可的智能家居控制终端，不是曾经热炒的手机APP，也不是更高级的人工智能，而是随手可见的开关面板。
作为伟尚电子CEO的王亚伟，创业初期就选择智能开关为切入点，进入智能家居行业。伟尚电子主要从事智能照明系统设计和研发，为房地产项目提供整体照明解决方案，未来智能照明系统将应用于家庭、医院、工厂、酒店、学校等众多领域。
来听智能照明系统包括智能无线开关、智能电箱、智能传感系统和硬件开发系统几部分，具有安全、便捷、节能、智能的特点。经过测算，房地产工程整体使用来听照明系统，可以节约45%的电缆，减少80%的建筑垃圾，缩短70%的安装时间。
来听智能无线开关无需开槽布线，减少建筑垃圾，减少施工成本，而且无需电池，减少能源消耗，永久免维护，其弱电性杜绝触电危险。用户可以任意放置，打破了原有装修设计中开关的局限性。来听智能开关尊重用户原有开关的使用习惯，无需使用技巧，无需复杂设置。来听智能开关的原材料来自国外品牌，采取纯机械构造，设计寿命70年，远远高于传统开关。
王亚伟认为来听智能照明系统可以将传统建筑低成本地升级为智能建筑。开发商传统布线挖槽综合成本（含人工成本）大约为25元/平方米，来听智能照明产品工业化生产之后，销售价格将控制在每平方米25元到30元之间。因此房地产商每平方米最多增加5元就可以构建一套智能照明系统，提升楼盘的品质。
目前，来听智能照明系统已经与建业集团联盟新城项目、永威集团迎宾府项目、万创集团的梦想家园项目展开合作，正在逐步落地。
王亚伟认为伟尚电子的主要竞争对手是欧瑞博、丰唐物联、紫光物联等智能家居品牌，它们打造系统性的智能家居系统。在智能家居生态链方面，伟尚电子与北京中科联众科技股份有限公司、南京普天通信股份有限公司，联合打造基于国际通用标准的智能家居生态链，以照明为中心，包括遮阳、安防、温控、通风、节能等多领域。
来听智能照明系统的客户是房地产开发商、工程商和装修公司。商业模式分为针对地产商推出整套灯光控制系统以替代原有传统有线照明；通过硬件的销售、安装实现简单盈利；通过智能物业等拓展服务实现次级盈利；针对装修公司提供建筑灯光线路拓展改造系统及产品。
1880年左右，爱迪生在改进电灯的同时，也发明了电灯座和开关。“重新定义智能照明”是王亚伟和来听智能照明的梦想。
[关键词]开关柜；智能化；技术
中图分类号：TM591
传统的电气控制主要是通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、互感器、各种电工仪表等组成低压控制开关柜，来实现配电、控制、保护、监视功能。这种开关柜操作复杂、维修不便、需要人工、没有预警等等都成为摆在眼球亟待解决的问题，随着计算机发展、数据处理技术、控制理论、传感器技术、网络通讯技术、电力电子技术等先进科学技术的高速发展推动智能开关的前进。传统的设备已经无法满足现代化智能电网发展的需求，企业亟需一种集远程监控保护、计量分析、故障排除等一体的新型智能配电柜。
2 开关柜智能化系统总体设计
2.1 智能化技术
可以从以下几个方面实现开关柜的智能化：作为对供电设备的控制和保护，开关柜要对保障其保护和控制的对象能可靠的工作在任何工作状态下；作为一种电、磁、机一体的装置，开关柜要加强控制和监测自身的工作状态，有效提高工作可靠性；作为电网的基本元件，智能开关柜是自动化系统的基础，能对系统安全可靠的运行保驾护航。开关柜的智能化需要各种先进技术的理论支持，通过学习、自适应、感知以及记忆等手段实现有效的控制和处理，确保系统各方面都能达到最优化。智能化技术主要包括现代传感器技术、微机处理技术、故障诊断技术以及状态监测技术。
2.2 硬件设计方案
在设计系统的硬件时核心是微处理器，并以相应的管理电路和电路相辅助来采集和控制信号；对于配电自动化产品来说，放在首位的应该是系统运行的可靠性，否则因产品故障使开关柜故障率提高就背离了配电自动化的初衷，所以要着重加强设计开关柜的电磁兼容性。在硬件设计中采用的设计思想为模块化思想，具体模块包括：判断开关柜是否正常运行并实时反应在LED显示屏上的开关量及故障监控模块；输入操控系统相关参数设置的键盘操作及LCD显示模块；能对开关柜内部环境温湿度有效调节的温湿度测量及调节模块；便于操作人员与PC机通信的人机通信模块。
2.3 软件设计方案
在开关柜智能化系统中，软件设计是其中的重要组成部分，设计的软件功能包括在线监测、数据通信、温湿度监控、报警以及人机交互等。本文选用的软件设计汇编语言为C语言，并在软件中引入了实时操作系统，实现了嵌入式操作系统。在软件实施架构的过程中，采取的设计思路为分模块、分系统，系统功能的实现分为以下三个步骤：首先是操作系统的移植，通过代码的修改保障操作系统的正常运行；其次是初始化任务，向各子任务系统通过消息队列以及共享内存等方式进行相关的参数设置；最后是功能模块设计，最终实现软件的设计功能。
3 硬件设计与实现
3.1 硬件整体框架设计
本文设计的开关柜智能化系统核心为ARM硬件平台，同时辅以电路，共同构成系统硬件。缺相检测和开关位置可以借由光电隔离和开关量输入经过ARM硬件平台处理，把缺相故障和开关工作位置显示在LED屏幕上，同时语音报警系统会把开关柜目前的工作情况向工作人员告知；开关柜内工作环境温湿度是由温湿度传感器采集并判断的，如果数值不在要求范围之内则使用温湿控制输出电路实施调节；温湿度上下限是通过人机接口电路设置更正的，并把目前的温湿度显示在LCD上。
3.2 电路设计
电路设计主要包括以下几个模块：需要把3路电压电源提供给系统的电源及复位电路设计、对开关柜中每一个设备开展在线监测确保设备功能可以正常运行的开关量输入电路设计、能对目前开关柜运行状态进行及时准确捕捉的动态输出显示电路设计、能测量和控制开关柜内部工作环境温湿度的温湿度控制电路设计、能对目前工作情况通过声音识别并能提示报警的语音提示报警电路设计、便于工作人员设置相关参数的人机接口电路设计、便于PC机与下位机及时进行数据交换的通信电路设计以及存储电路设计。
3.3 硬件抗干扰
一般而言，开关柜智能化系统都具有较多的端口数目，出现的电磁干扰项也较多，为了使硬件抗干扰能力得到有效提高，确保终端设备的正常运行，有必要采取相应的硬件抗干扰措施：使用COMS芯片或贴片器件来防止静电干扰；选用金属膜电阻，采用稳定频率和稳定性较好的电容器件；对输入输出信号采用滤波器等进行隔离；通过滤波器对高噪声信号和输入信号进行进一步的抗干扰；加大导线与元器件之间的距离；尽量把带有强电的元器件放在人体接触不到的地方。
4 软件设计与实现
4.1 操作系统概述
本文使用的嵌入式操作系统具有小巧的结构，是实时操作系统的一种，包含可剥夺性实时内核，内核提供的功能囊括了任务调度与管理、任务同步与通信、终端服务、时间管理以及内存管理。能满足系统的实时性需求，内核经过编译后只有6-10KB，扩展性能较理想。该系统是在1992年由美国人开发完成的，并经过了美国航空管理局认证，具有非常广泛的应用面，其代码汇编语言为C语言，篇幅较小，具有源代码公开、实时性、可裁剪性、可移植性以及可靠性等优点，便于在CPU上的移植。
4.2 系统程序与实现
在嵌入式操作系统中，共创建了五个主要任务，分别为：采集开关量信号、控制柜内工作环境温湿度、液晶显示、人机通信以及存储任务。首先，要进行初始化任务设计，以便于进一步初始化硬件和控制任务的建立；其次是采集开关量信号，通过对设备位置和状态的判断进行提示和报警；第三通过传感器信号的转换、校准和纠错，把处理后的数据进行液晶显示和报警；第四是通过LCD和键盘，把温湿状态参数实时的进行显示；最后是通过芯片的读写功能对数据进行存储。由于篇幅所限，本文涉及的程序代码就不一一列出。
4.3 界面设计
本文采用了VC++语言进行上位机界面设计，显示内容包括时间、带电显示。温湿度以及工作状态，本文在界面设计的过程中对主板传输信号进行定时采集，并将相关数据在LED上实时显示。主界面主要包括以下功能：显示时间，便于用户准确把握；显示实时采集到的温湿度数据，便于实时的了解；显示高压带电情况，对各相是否正常进行及时的反馈；开关量采集，了解和控制各个设备的工作状态；报警模块，出现异常或发现故障时，及时的向操作人员提供警示。
5 结论
榱私舾智能化发展的需求，本文在ARM处理器技术基础上，研究了集合保护、控制、监测与报警功能的智能开关柜装置。但是本文设计实现的多为基本功能，应用到实际生产过程中还存在一些问题，需要对系统做进一步的改进和完善，依托更先进的技术使系统性能得到行之有效的提高。
参考文献
关键词：电力电子技术 智能电网 应用
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0090-01
近年来受到能源、环境、经济和政治等因素的因素，我国电力系统正在进行一场深刻的变革，如何构建可靠、安全、环保和灵活的电力系统已经成为研究热点。为了解决这一难题，我国开始大力推进智能电网的研究和发展，此时研究电力电子技术在智能电网中的应用，对于不断完善目前的电网功能并逐步向智能电网趋近，有着十分重要的现实意义。
1 电力电子技术的研究内容
1.1 功率半导体器件
功率半导体器件又称为电力电子器件，是用于电能变换和电能控制电路中的大功率电子器件，可分为半控型器件、全控型器件和不可控型器件。其中，半控型器件的晶闸管为半控器件，承受电压和电流容量在所有器件中是最高的；全控型器件又可分为电流驱动型器件和电压驱动型器件；不可控型器件的电力二极管为不可控器件，其工作原理和结构都比较简单，可靠性较高。
1.2 电力电子电路的控制
作为利用功率半导体器件来变换和控制工业电能的大功率电子电路，电力电子电路的控制对象是工业电能，旨在最大限度的降低能量损耗。功率半导器件的工作需要处于开关状态来降低电路内耗，故电力电子电力实质上是一种大功率的开关电路，利用微弱信号来对电能进行控制。
1.3 电力电子变换器的主电路
以功率半导体器件为核心，电力电子变换器的主电路采用不同的电路拓扑结构和控制方式来实现对电能的变换和控制。变换器主电路拓扑结构实质就是将有源和无源功率半导体器件按照一定规律排列而成的电路，拓扑优化就是在变换器的设计中，通过合理选择和确定网络中各元件的位置，来实现高频化、高频率、高功率因数和低变换损耗。
2 我国智能电网的优势分析
智能电网的优势体现在以下方面：向用户提供实时的电价信息，利用多种方案的定时定价政策来引导用户形成良好的用电习惯，确保电价的优化运行；兼容所有的发电和储能方式，极大地提高了对可再生能源的利用效率；促进电力市场交易主体向多元化方向发展，从而促进电能产品的多元化和服务水平的提高；能够及时对故障进行查找和检修，提高对自然灾害和突然袭击的反应能力；提高电能质量，可以让用户对多种质量/价格方式进行选择；使用先进的控制、信息和测量技术，能够优化资产并降低线损。
3 电力电子技术在智能电网中的应用
3.1 高压直流输电技术在智能电网中的应用
在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。交流电在输电线路的送端经换流变压器送到整流器，将其变为高压直流电后送上直流输电线路，直流电通过输电线路送到受端换流站的逆变器，将高压直流电又转变回交流电，在经过环流变压器将电能输送到交流系统。
高压直流输电技术对于远距离输电具有独特的优势，发生故障时对电网产生的影响较小，因此特别适合用于长距离点对点的大功率输电。将高压直流输电技术应用于智能电网，能够满足智能电网远距离和大容量输电的要求，并且有助于解决清洁能源上网稳定性问题。
3.2 柔流输电技术在智能电网中的应用
柔流输电技术是实现新能源和清洁能源大规模并网的关键性技术，其综合了现代微电子技术、电力电子技术、控制技术和通信技术，实现对交流输电的灵活快速控制，能够极大地提高电力系统的可靠性和反应速度，提高电网的输送能力。
我国的智能电网以特高压输电为基础，因此需要对新能源和清洁能源的隔离和接入进行综合考虑，这使得柔流输电技术近年来受到了越来越多的关注和重视。通过将现代控制技术和柔流输电技术相融合，智能电网能联系调节控制各种电力系统参数，极大地降低线损，确保安全和稳定的输送电能。
3.3 智能开关技术在智能电网中的应用
智能开关技术是在电流或电压的指定相位断开或闭合电路。智能开关包括壳体、总电源开关和多个分开关，其中总电源开关具有过压和总过流保护作用，多个分开关为整体结合式，具有过流和防触漏电保护功能，能够充分保证用电的安全和可靠，保护家用电器及用电仪器和设备不受损坏。随着智能电网建设的推进，高品质和高性能开关设备也随着信息传感技术、计算机技术和微电子技术等的发展日益智能化。
3.4 高压变频技术在智能电网中的应用
高压变频技术最大的优势就是节电率一般可达到30%，缺陷是成本较高且容易产生高次谐波污染，将其应用于电力系统，节能效果特别明显，是工业用户实现节能减排的主要手段。国内高压变频器生产厂商多采用功率单元串联多电平技术，其他一些结构形式的高压变频器也在发展之中，如混合结构技术和中压三电平技术，它们具有工艺密度高、结构紧凑、控制灵活和四象限运行的优势，是未来高压变频技术的发展方向。
3.5 需求侧技术在智能电网中的应用
需求侧技术又称为用户电力技术，是指以用户对电力可靠性和电能质量要求为依据，将大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，为用户提供其特定要求的电力供应技术。
近年来电力负荷与日俱增，电力行业必须在满足经济和社会对大量能源需求的基础上，满足越来越高的环保要求。需求侧技术和大功率电力电子技术，能源确保清洁能源并网和解决故障限流保护问题，为解决上述问题提供了新的思路和方法。
4 结语
智能电网的建设有着积极的经济效益和社会效益，有助于对环境和资源的保护，有助于我国可持续发展战略的实施，然而目前我国智能电力建设的过程中仍然存在不少问题，这就需要我们对电力电子技术和信息管理技术等进行深入探讨，确保智能电网建设的顺利开展。
参考文献
[1]常泳.智能电网涉及的关键技术分析[J].价值工程，2010，29（9）.
关键词 数字化变电站 设计 电气设备 过渡方案
引言
目前，变电站综合自动化技术已经在我国得到广泛的应用，但是，变电站综合自动化技术的运用还存在一些技术上的局限性。另外，随着电力系统的结构越来越复杂，电压等级越来越高，对系统运行管理也提出了更高的要求。随着数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的日臻成熟并开始实用化，以及计算机高速网络在电力系统实时网络中的开发应用，数字化变电站技术开始在我国逐步得到应用。数字化变电技术代表着变电站自动化技术的发展方向。IEC61850标准为数字化变电站技术奠定了技术标准。数字化一次设备以及数字化通信技术的发展及实用化，也使得按IEC61850建设数字化变电站成为可能。
1 数字化变电站的关键技术
就目前技术发展现状而言，数字化变电站是建立于IEC61 850通信规范基础上， 由电子式互感器(ECT、EVT)、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备按变电站层、间隔层、过程层分层构建而成，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。它的关键技术主要包括以下几个方面。
1.1 IEC61850标准
就概念而言，IEC61850标准主要围绕以下4个方面展开：
(1)功能建模。从变电站自动化通信系统的通信性能(PICOM)要求出发，定义了变电站自动化系统的功能模型(Part5)。
(2)数据建模。采用面向对象的方法，定义了基于客户机／服务器结构的数据模型(PartT-3／4)。
(3)通信协议。定义了数据访问机制(通信服务)和向通信协议栈的映射，如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到MMS(IEC61850-8-I)，在间隔层和过程层之间的网络映射成串行单向多点或点对点传输网络。
(IEC61850-9-1)或映射成基于IEEE802，3标准的过程总线(IEC61850-9-2)(Part 7-2，Part8／9)。
(4)变电站自动化系统工程和一致性测试。定义了基于XML(Extensible Make up Language)的结构化语言(Part6)，描述变电站和自动化系统的拓扑以及IED结构化数据。为了验证互操作性，Part10描述了IEC 61850标准一致性测试。
1.2电子式互感器
电子式互感器分为两大类：有源电子式互感器和无源电子式互感器。有源电子式互感器利用Rogowski空芯线圈或低功率铁心线圈感应被测电流，利用电容(电阻、电感)分压器感应被测电压。远端模块将模拟信号转换为数字信号后经通信光纤传送。无源电子式互感器利用Faraday磁光效应感应被测电流信号，利用Pockels电光效应感应被测电压信号，通过光纤传输传感信号。
1.3智能化一次设备
根据IEC62063：1999的定义，智能开关设备是指具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。
1.4网络化二次设备
将IEC61850应用于变电站内的通信，以充分利用网络通信的最新技术，实现二次设备的信息共享、互操作和功能的灵活配置。
2 系统设计原则
按照数字化变电站的要求和各层所需要达到的功能，针对一个典型接线的35kV变电站，建立数字化变电站模型，并给出系统结构及配置方案。设计方案应具有先进性，同时作为一种实际应用，还应充分考虑目前国内外高压电气设备和二次设备(IED)的发展情况和运行经验。
设计过程分以下几个步骤实现：
(1)建立35kV变电站模型，给出电气主接线和IED配置。
(2)分析数字化变电站的分层网络特点，建立全数字化变电站自动化系统网络。
(3)针对已建立全数字化变电站自动化系统网络，选择数字化变电站高压电气设备和二次设备。
3 系统设计方案
3.1变电站主接线及IED配置
以下设计中按照常规的35kV变电站考虑：配备有载调压变压器2台；35kV单母线分段，两路进线一主一备，1号进线所带35kV直配变一台，作为所用备用电源，10kV单母线分段，每段母线各五路出线，集中无功补偿分两台，分别接于10kV I、Ⅱ母线，电气接线如图1所示。
本方案中，35kV变电站采用保护及测控一体化设计，1、2号主变压器各配置一台主变差动保护测控装置，提供双斜率双拐点差动制动特性的比率式电流差动保护和差流速断保护功能。此外，这两台保护还可为变压器高、低压侧提供过流后备保护功能。测控方面的功能包括差动和制动电流、2次和5次谐波、电流等测量值，以及事件及故障录波、数据记录等功能。35kV1、2号进线、母联配置一台线路保护装置，主要提供完整的过流、速断和线路差动保护。两台主变保护各组一个屏，两条进线和母联的保护组一个屏。
对于10kV馈线系统(含进线、变压器、电动机、母联等)，有两种配置方式，第一种是分散安装模式，在每条10kV馈线上配置一台综合馈线保护装置，提供过流和速断保护，其它保护功能包括电压和频率保护、断路器失灵保护等。测控方面的功能包括重合闸、故障测距、断路器操作次数及开断电流统计、同期检测、事件及故障录波、各种电量及需量的测量功能，10RV馈线保护安装在相应的馈线开关柜上。第二种方式是组屏方式安装模式，在10kV每段母线处各配置一台多馈线保护装置，一台这样的保护可同时为5条10kV馈线提供监控保护功能，并为母联提供保护，我们选用后一种安装方式，多馈线保护通过组屏安装在35kV主控室或10kV配电室，10RV I、Ⅱ两段母线只需两台多馈线保护装置，各组一个屏。
变电站层配置主、备两个远动主机和主、备两个后台监控主机以及工程师站、人机工作站等设备，整个系统共组五个屏放在主控室。
为了使得变电站可以兼容部分不支持IEC61850的智能设备(女IIUPS、直流屏、消弧系统，电度表等)，所以方案中设置了单独的IEC61850通信管理机、对时等辅助设备，其功能是将这些智能设备转换成符合IEC61850规范，同时实现统一对时。
3.2变电站网络组网
3.2.1过程层网络
过程层上最大的数据流出现在电子式互感器和保 护、测控之间的采样值传输过程中，采样值传输有很高的实时性要求。此外，保护、测控装置之间的互锁，保护和智能开关之间的跳合闸命令也有很高的实时性和可靠性要求。因此，过程层通信的实时性和可靠性是最为关键的问题。
过程层组网有四种方案，分别为面向间隔原则、面向位置原则、单一总线原则和面向功能原则。其中面向间隔组网方案结构清晰，易于维护，互操作性甚至互换性既可在IED层面获得，也可在间隔层面获得。在IEC61850实施初期，由于缺乏足够的互操作性实践经验，该方案使间隔层的互操作性更容易得到保证，所以在本设计中采用此方案组网，并采用100MB光纤冗余的过程总线环网，保证采样值报文和跳闸GOOSE报文传输的实时性、可靠性，具体构建如下：
35kV部分和10kV部分各为一间隔进行组网，这两部分的ECT／EVT从一次侧采集到电流／电压信号后，分别接入本间隔内设置的合并单元中，合并单元采用IEC61850-9-2标准对采样值进行处理，处理后的采样信息经过本间隔内的一台工业以太网交换机接入过程层环网中，这样，采样值信息就可以在过程层环网上被共享，传至保护和测控设备里。智能开关设备如同合并单元一样，经本间隔内的一台工业以太网交换机接人过程层环网中，传至保护和测控设备中，合并单元及智能开关设备分别接入这两台交换机中，这样的话，同一间隔内的两台交换机可达到网络冗余功能，如果有其中一台交换机故障也不会影响过程层重要数据的传输安全。
3.2.2变电站层网络
变电站站级网络主要处理间隔层之间IED的通信，同时要与后台人机工作站、工程师站进行信息交换，并通过远动装置与各级调度进行双向信息交换，变电站网络也可以通过网络设备直接接入电力数据网。
由于间隔层设备之间以及间隔层和变电站层之间需要共享电压、电流值及状态信号，而且间隔层IED数量较多，数据传输量大，为避免出现网络堵塞，保证通信可靠性，变电站层网络采用1000MB~光纤交换式以太环网结构，来保证带宽和可靠性。间隔层为支持IEC61 850标准的数字式智能电子设备保护、控制、测量，集中组屏安装。分别有1号主变屏、2号主变屏，35kV两条进线、母联屏，2面10kV馈线保护屏，每一单元为一独立网络单位，相互之间可以交换信息，基于IEC61850标准规范与环网总线相连，与其它各单元、主站和调度系统进行交换信息。后台控制室通过变电站网络向保护和测控装置下达控制命令，GPS装置也通过变电站网络向全站统一授时，另外，远动系统也由变电站层网络经路由器与外部电力调度网络相连。
根据以上对35kV数字化变电站过程层和变电站层的组网分析，具体网络构建如图2所示。
4 电气设备的配置
4.1电流／电压互感器及合并单元
电子式电流／电压互感器分为有源和无源两种，由于有源互感器简单可靠，稳定性较好，国内外已经进入商业运行的以有源互感器居多，光学互感器在超高压系统中优势较大，但还处在不断改进过程中。因此在目前的技术条件下，35kV变电站各电压等级的互感器选用有源互感器。具体选择配置方案如下：
(1)在35kVI号、2号进线部分和在35kV I、Ⅱ段馈线部分各选择一对带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器；在35kV I、Ⅱ段母线处设置带有一个保护级(测量)和一个用于零序电压的电子式电压互感器；35kV母联部分选择带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器。
(2)在10kV I、Ⅱ段母线进线部分各选择有一个保护级和一个测量级的电子式电流互感器；在10kV I、Ⅱ段母线的每条馈线部分同样选择有一个保护级和一个测量级的电子式电流互感器l在10kV I、Ⅱ段母线部分各选择有一个保护级(测量)和一个用于零序电压的电子式电压互感器；10kV母联部分选择带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器。
合并单元负责将有源互感器采集的35kV和10kV线路上电流、电压信号按IEC61850-9-2标准经光纤以太网传输至过程总线所需保护，具体配置方案如下：
(1)在35kV I、Ⅱ段母线处各设置一台合并单元，采集35kV1、2号进线和出线部分的三相线路保护和测量电流值，同时采集35kV I、Ⅱ段母线的单相线路电压值和零序电压值，其中35kVⅡ段母线处的合并单元也负责采集35kV母联部分电流值。
(2)在10kV I、Ⅱ段母线处各设置一台合并单元，采集10kV I、Ⅱ段母线的进线和10条馈线部分的三相线路保护和测量电流值，同时采集10kV I、Ⅱ段母线的单相线路电压值和零序电压值，其中10kVⅡ段母线处的合并单元也负责采集10kV母联部分电流值。
4.2智能断路器
在数字化变电站中，智能开关设备的研究和现场应用相对滞后一步。因此在目前的技术条件下，可供选择的智能开关设备不是很多，目前主要的还是一些国外厂家生产的产品，国内的厂家也已经在开发适用于各种电压等级的智能开关设备，其中35kV和10kV的智能开关柜已经开始试用。
本方案中，35kV和10kV智能开关设备选用智能化的成套开关柜，配备智能保护(控制)装置，这种装置应具有自动采集交流量和监视断路器状态等功能，并以IEC61850标准与站内其它IED进行通信。另一种方案是采用常规的开关柜，再在开关柜上加装基于IEC61850标准的保护、测控一体化装置及智能操作箱来实现智能开关柜的功能。
4.3交换机
以太网交换机在过程层通信的主要网络部件，由于过程层通信所处的恶劣电磁环境，以及采样值和GOOSE信息对实时性的要求，方案中选择工业以太网交换机。
关键词：保护配置；GOOSE；SV；直采直跳；网采网跳
作者简介：汤磊（1984-），男，山东莒南人，山东青岛供电公司，工程师。（山东 青岛 266000）解晓东（1985-），男，山东沂南人，山东临沂供电公司，工程师。（山东 临沂 276003）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0166-03
目前智能变电站均采用DL/T860变电站通信网络和系统标准，实现全站信息采集、传输、处理、输出数字化和光纤化。智能变电站二次设备网络化主要针对GOOSE、SV、MMS三条网络的建立实现二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令信息。光电互感器以及智能开关设备的应用使得变电站的组网方式以及保护配置更为网络化、多样化，这也给相关保护的可靠性和快速性带来相应影响，其较为突出的问题为保护网络跳闸之后以及多数据流量的网络响应问题。本文针对当前110kV智能变电站继电保护装置运行情况，对变电站组网方式和保护配置方式进行分析。
一、智能变电站组网方式分析
智能变电站采用开放式分层分布式系统，按照DL/T860规约标准，智能变电站系统可以划分为“三层两网”结构，即变电站层、间隔层、过程层、站控层网络和过程层网络，变电站内信息具有共享性和唯一性，保护故障信息和远动信息不重复采集。[1]与传统变电站相比，在继电保护硬件方面主要有以下三点不同：[2]电子式互感器、合并单元、开关智能终端的应用；过程层光纤以太网网络交换机大量应用；二次系统设计建设采用大量光缆敷设。
智能变电站网络传输主要有三种信息，即：MMS、SV和GOOSE。由于电压等级不同，智能变电站内站控层网络及过程层网络的信息数据量传输差别较大，对网络的要求也不尽相同。110kV及以下电压等级的智能变电站站控层网络和过程层网络均采用双星型以太网，过程层SV网络、过程层GOOSE网络、站控层网络应完全独立配置，但对于数据传输量较小的变电站可采用GOOSE、SV统一组网的方式。
110kV电压等级配置单独的合并单元和智能终端装置。变压器各侧智能终端单套配置，本体智能终端单套配置。35（10）kV及以下采用户内开关柜布置的设备不配置智能终端（主变低压侧除外），对于常规互感器间隔，宜采用合并单元与智能终端一体化装置，对于35（10）kV的出线线路间隔可采用合并单元、智能终端、测控装置、保护装置一体化智能终端如图1所示。
图1 一体化智能终端
二、智能变电站保护配置
由于各变电站一次设备的配置方式的不同，其保护配置也不尽相同，对于重要保护例如主变保护、母线保护采用直采直跳的组网方式，即采样SMV和GOOSE都通过直接光纤点对点连接；而对于低周低压减载、备自投装置等采用网采网跳的组网方式，即通过GOOSE、SMV网络接收采样信息和输出跳闸信息。
1.主变保护配置
以110kV三圈变压器为例，由于主变保护可靠性和快速性要求非常高，采用主、后保护分开，单套配置的方案。考虑主变保护的采样同步性、跳闸快速性的要求，主变保护采用光纤直接采样直接跳闸的组网方式，如图2所示。智能单元通过二次硬接线与开关连接，合并单元可根据现场一次配置接入，110kV侧配置单独的智能终端和合并单元，35kV、10kV采用合并单元及智能终端一体化配置。配置后，SV、GOOSE信息传输准确快速，无网络延时，保护可靠，动作迅速。
由于主变后备保护需动作于母联及分段开关，考虑到母联及分段与多套保护相连，直采直跳硬件冗余度较小，对于较低电压等级的变电站，其GOOSE网络传输信息较少，网络冗余度较大，因此主变保护动作于分段及母联可采用网络跳闸的方式，其配置方式如图3所示。主变保护跳母联、分段断路器、闭锁备自投及启动失灵等可采用GOOSE网络传输。变压器保护可通过GOOSE网络接收失灵保护跳闸命令，并实现失灵联跳三侧断路器。
图3 主变保护动作于母联分段开关及闭锁备自投
主变智能终端、非电量保护及主变本体测控整合为主变本体智能终端下放到主变旁的户外柜，非电量遵循直采直跳方式，硬接线跳闸，测控信息通过光纤经过程层总线与间隔层设备相连，如图4所示。
图4 主变本体智能终端
2.线路保护配置
110kV线路保护每回线路宜配置单套完整的主、后备保护功能的线路保护装置，含三相一次重合闸功。采用保护测控一体化装置，合并单元、智能终端均采用单套配置，如图5所示。对于电压采样，保护电压可设计为本间隔合并单元整合母线电压合并单元的电压采样信号，电压电流信号经组合后一并传入保护间隔，这种方式无网络间隔延时。但若存在多个间隔线路保护，母线电压合并单元的光输出端口受限较大需通过SV网采集电压信号，节省资源空间。
图5 110kV线路保护技术实施方案
35kV及以下间隔保护采用保护测控一体化设备，保护按间隔单套配置。当一次设备采用开关柜时，保护测控一体化设备安装于开关柜内，宜使用常规互感器，电缆直接跳闸。
3.母线保护配置
在“三层两网”的组网方式下，过程层交换机之间传输GOOSE跳闸命令、联跳闭锁信号、各间隔失灵启动开入及开关状态信息。因此，过程层通信的可靠性和实时性至关重要，且母线保护同样对网络可靠性要求非常高，各间隔采样实时性、同步性要求较严格。因此对于间隔较多变电站，数据传输量较大难免存在以下问题：网络延时不稳定，影响保护动作的快速性；交换机故障时母线保护存在误动和拒动危险；同步信号丢失时，会造成各间隔的采样不同步，产生差流造成保护误动。[3]
基于以上不利因素，国家电网公司《智能变电站继电保护技术规范》提出了母线保护采用直采直跳方式，如图6所示。母线保护装置通过专用的光纤接收各间隔的电流采样值信息SV，通过专用光线接收母线的电压采样值，通过专用光线接收各间隔智能单元所发送的开关量信息，经母线保护的保护逻辑判断后，经专用光纤发送GOOSE信息，动作于各出线间隔、主变间隔及母联间隔。而对于母线保护动作后的闭锁备自投GOOSE信息可通过过程层光纤以太网进行传输，从而节省智能装置的光纤网络连接资源。
图6 母线保护配置方式
母线保护装置工作方式为：[4]
母线保护下发GOOSE报文，确定当前各个智能开关的状态；智能单元向间隔层母线保护发送GOOSE报文传送智能开关状态量信息，包括开关间隔的隔离开关所连接的母线单元；母线保护接收各间隔的采样信息SV；母线区内故障时，母线保护发送GOOSE报文到相应的故障母线间隔及母联开关的智能终端跳闸；智能单元接收GOOSE报文跳开关，备用电源自投装置接收到母线保护GOOSE动作报文后闭锁备自投；开关跳闸后，智能单元发送GOOSE报文，确定当前开关的新状态；保护接收开关新状态，确认跳闸成功。
4.低频低压减载保护配置
为保障系统的安全稳定运行，变电站需配置低频低压减载保护装置，智能变电站低频低压减载装置可按照网络采样网络跳闸的方式进行配置，其配置方案如图7所示。
图7 低频低压减载保护配置方式
低频低压减载保护通过SV网接收母线PT合并单元电压采样信息，经逻辑判断后通过GOOSE网发送各母线开关的跳闸GOOSE信息，各开关智能终端接收GOOSE信息动作于各开关间隔。
网采网跳的配置方式节省较多的光缆，更使得原来较多的二次电缆消失，符合智能变电站的绿色、环保理念。为保证低频低压保护装置的可靠动作，可配置双SV网络及双GOOSE网络。
5.备用电源自投装置配置
（1）分段备自投装置配置。当母线配置为单母分段方式，运行时甲乙分段开关断开，母线分裂运行，两条母线互为备用；当一侧失电时，需合分段开关，保证用户供电可靠性。
备自投装置采用光纤网络采样网络跳闸的配置方式，如图8所示。智能分段备自投装置通过光纤以太网接收甲、乙分段PT电压采样值、#1、#2进线、甲乙分段开关的电流采样值等SV信息；通过光纤以太网接收#1进线开关、#2进线开关、甲乙分段开关的跳闸位置、合闸位置及手合继电器的位置情况；当备自投装置动作时，通过光纤以太网发送各开关的跳合闸GOOSE命令。
图8 分段备自投装置配置
（2）母联备自投装置配置。双母线配置时，母线上若有三条进线，母联备自投工作需投退三条进线及母联开关， 对于传统变电站需接入开关刀闸位置进行逻辑判断，而对于智能变电站，刀闸位置、开关跳合位及手合继电器位置均可通过智能终端经GOOSE网络采集。
图9为母联备自投的配置方式，备自投装置采用网采网跳的配置方式。智能分段备自投装置通过光纤以太网接收各母线电压、各进线及母联电流、各开关的跳、合闸位置、手合继电器位置及刀闸位置等情况；当备自投装置动作时，根据各进线及母线的运行方式，通过光纤以太网发送相应开关的跳合闸GOOSE命令。智能变电站的信息共享能较好的实现备自投装置在各种运行方式下的自适应运行。
图9 母联备自投装置配置
主变后备保护中的后备保护动作及母差保护时，可通过光纤以太网发送闭锁备自投GOOSE信息，备自投装置接收后放电闭锁备自投。
进线备自投的配置方案、GOOSE及SV信息传出方式与分段备自投基本相同。
三、结语
主变保护宜采用直采直跳配置，主变保护可靠快速，闭锁母联分段备自投、跳母联分段开关均采用网络跳闸，非电量保护采用硬接线的方式动作与主变各侧开关；线路纵联保护采用直采直跳配置，对于较低电压等级线路保护可采用测控、保护、合并单元、智能终端一体化线路保护装置；母线保护也采用直采直跳方式，闭锁备自投信号可通过网络传输；低频低压减载保护及备自投装置可采用网采网跳的配置方式，对于备自投装置采用网采网跳，配置灵活，可较好的解决多条进线下的母联备自投运行方式多变，配置难的问题，实现备自投装置的自适应运行。智能变电站作为智能电网的重要组成部分，是智能电网的物理基础，智能变电站保护配置方案研究工作应结合工程应用实际进行。
参考文献：
[1]国家电网公司.110（66）kV～220kV智能变电站设计规范（Q/GDW 393-2009）.
[2]李秀红，赵莉，沈敬华，等.110kV智能变电站继电保护配置方案[J].中国水力发电工程学会继电保护学术研讨会，2011.
关键词:智能网络 3C 控制监测 居住安全
0前言
住宅的智能网络随着社会信息化的发展已进入了日常生活，使人们的工作、生活与信息紧密连在一起。智能网络应用正在改变人们生活与工作习惯，也对传统住宅提出了新的居住方式。社会的进步使人们的观念产生了变化，人们对住宅居家不只是生成空间需求，更关注的是安全、舒适的住宅环境。
以3 C(Computer Communication, Consumer)网络为主体的智能网络住宅居家系统逐步进入了居住者的生活，已成为衡量住宅居住安全性和生活舒适度的主要标准，对当前推进城镇化住宅建设中倡导和谐社会住区起到重要作用。
1智能居家3C网络
智能家居3c网络是在家居建立一个家庭网络，为居家的生活提供必要的信息通路。在家庭网络的操作系统控制下，通过相应软硬件和操作系统，实现对所有在家庭网络上的白色家电和家用电器设备的控制与监测。其次，能通过的媒介构成与外界的通讯通道，实现居家与外界的世界沟通信息，满足远程控制、监测和交换信息。再次，能满足对安全、舒适、方便和绿色环境保护的居家生活需求。
智能家居是一个典型的集计算机、通讯和消费在一起的3C ( Computer,Communication和Consumer)系统，形成了一个全球性的网络终端，俗称是“网络的最后100m"o智能家居的最起始构思是将电话、电视、光盘影碟机、数码相机、计算机以及白色家电及家用电器设备的互联，对其实现信息交换机远程控制及监测。但随着智能家居的内容扩展，网线把各个家居子系统的灯光、空调、日照、水电煤，安保等有机地联接在一起，构成一个3C网络空间，并通过中央控制面板进行集中控制与监测，对各种的居家场景进行各种子系统的预设。
在推进城镇化住宅建设中，已将3C智能网络作为衡量住宅居住安全性和生活舒适度主要依据。近期来，北京的万通、望京家园，大连的星海人家等与国内IT企业合作，建立了智能家居系统的住宅建设。此外，一些对科技发展动向和市场趋势敏感的研发机构，也正对性的研发相关的3C系统产品，进行了前期部署和规划介入住宅的智能家庭网络。
2智能家居的“智能”化
2.1智能家居的功能
智能家居的“智能”化在于实现家居生活设施有系统性的自动化。从技术上讲，智能家居所要实现智能的主要功能有:
(1)对白色家电和其他家电设备的控制、调节和监测。如对微波炉、洗衣机、灯光照明、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温度和湿度控制器、风量调节器及手动开关等的控制、调节和监测。
(2)对黑色家电和其他视频设备之间并与外部世界之间的信息通道。如对电脑、电视机、室内监控摄像机、DVD和数码相机等的控制和监测。
(3)通过对外的接口，实现远程控制和信息交换。如对电话线、有线电视电缆和无线通讯等的远程控制和信息交换。
2.2智能居家的特征
在3C智能网络的功能中牵涉到各种信息采集、控制和监测。如常用的照明灯具的开关、电脑信息的采集、居家的安保探测的辑录等，对3C智能网络的组成有着不同的区分与特征。
2.2.1控制网络
3C智能网络控制居家各种家用电器设备的运行。如照明灯具的开关和光照度控制，空调的启闭以及温度、风量的控制;居家安防系统的讯号采集和执行，各种开关量的输入，电动窗帘的启闭控制，室内温度、湿度，各种气体含量等物理量的探测，煤气表、电表、水表和暖气的用量数据的输出与指示等。
控制网络的特征在于网络上传输信息，主要是控制信息以及一些物理量的参数。当信号频率相对比较低时，传输的速率可以比较低，但对信息传输的可靠性要求比较高。由于传输的信息是各种设备的控制信息，一旦有误不仅可能导致设备的非正常工作，而且可能导致设备的损坏。因此，对控制网络在技术上主要解决问题是传输的可靠性。
2.2,2信息网络
信息网络连接的设备有计算机、电视、音响系统，录像机、数码相机以及手机等。在信息网络上主要传输的是音频和视频信号，信号频率带宽一般要高达数兆赫兹。因此，要求信息网络上的信息传输速率比较高，普遍应达到10Mbps以上。相对说来，信息网络的可靠性要求没有控制信息那么高。视音频信息在传输的前后都作一定的处理，如信号的压缩和编码、解压缩和解码，这些处理都有一定的容错能力。即使有瞬时的错误，也只是影响瞬时的声音或图像的错误，而对设备以后的运行几乎没有影晌。信息网络在技术上需要解决的主要问题是传输速率(即带宽)，在可能的条件下，尽可能提高信息网络的带宽。
3实现家居智能网络
实现智能家居对在居家环境中的各个子系统控制，相当于人体的各器官功能一样。如联结各个子系统的网线，相当于人的神经系统。再如控制子系统的中央控制器，又称为中央控制面板，则相当于人的大脑系统。
在勾画出智能家居控制的全貌时，应是控制数据流通过网线来实现智能开关的作用，由智能开关接受信息指令后再通过强电线来调节各个子系统来实现的:中央控制器(面板)一网络线一智能开关各个子系统。
其中，核心技术是集中在中央控制面板上便于操作控制。目前，国内生产中央控制面板的相当多，核心技术多数采用通过程序把3C系统整合在内部程序上。中央控制面板具有相当于一台小型电脑的功能，通过遥控器操作中央控制面板的功能，就可以调节家居电气设备的各个功能运行。同时，要实现各个功能的场景运用时，如打开电视时按需要可以自动把室内灯光调暗，或设定是窗帘何时自动打开或关闭，这些都可以预先设定将这些场景程序模式设置在中央控制面板上，并确定键纽选择的操作。
在进行住宅室内装修时，应将各个子系统的综合布线考虑进去，并选用适当的自动化家居设备，通过中央控制面板和智能调节开关，就可以轻松实现家居智能化控制，从而达到程序系统一体化化的控制。
