1、    民用智能配電箱的發(fā)展概況與趨勢    趙訓銘摘要本文介紹了民用智能配電箱的概念以及國內(nèi)市場需求，對傳統(tǒng)配電箱與智能配電箱進行了比較。描述了智能配電箱需要實現(xiàn)的各個功能。最后從數(shù)字化、集成化以及智能化角度闡述了民用智能配電箱發(fā)展趨勢。關鍵詞智能配電箱；功能；發(fā)展趨勢隨著生活水平的提高，人們對電力的使用要求及配電方式的要求也越來越高，多功能的智能配電箱的廣泛應用是大勢所趨。本文就智能配電箱的發(fā)展概況與和趨勢作一綜述，以期拋磚引玉。1民用智能配電箱介紹1.1智能配電箱的概念智能配電箱是能源終端的數(shù)據(jù)中心，全面收集所有的能源數(shù)據(jù)，它的內(nèi)部結(jié)構復雜并且精密

2、。借助于顯示單元，實時觀察電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并利用數(shù)字通訊技術上載至后臺環(huán)境控制中心，從而完成分銷體系和進行有效的實時監(jiān)控，幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心，提高運行效率，強化能源管理，達到全方位的綠色idc的宗旨。由此可見，智能配電箱用于供電可靠性要求高、不間斷供電的地方和領域顯得特別合理而重要。1.2智能配電箱在我國的需求按照國家相關要求，電力行業(yè)應當做到以下四點：安全、可靠、高效和經(jīng)濟。同時隨著生活水平的改善和科技素質(zhì)的提高，百姓對用電有了更高的需求。現(xiàn)在民用的配電箱，一般是結(jié)構較為簡單的盒式配電箱，只具有配電功能，出現(xiàn)過載或者短路時只有簡單的保護功能。在傳統(tǒng)的配電模式中，居民用戶被視為單純的功耗單

3、元，顯然該種配電箱及附屬設備不能滿足當前發(fā)展的需求。因此，迫切需要設計出一種新的，在用戶側(cè)不僅提供實時測量、記錄用電量和電能的信息服務，并且可以與系統(tǒng)進行通信的測量設備，電力公司己成為與用戶溝通的互動平臺。用戶不僅能得到更好的服務，還能更安全、可靠地使用和管理電能。2智能配電箱的研究現(xiàn)狀關于多功能和多指標的智能配電箱的制造技術，無論在國內(nèi)還是在國外，都有了很大的發(fā)展和提高，但是國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術差距還是較大的。特別是與國外的部分高端產(chǎn)品相比，各項性能指標不夠高，例如被監(jiān)控參數(shù)不全面，測量精度相對較低等等。還有一些產(chǎn)品，部分功能達不到國外產(chǎn)品的功能，最明顯的是人機界面設計并不人性化和智能化，國

4、內(nèi)產(chǎn)品使用可靠性不夠高。2.1設計原理采用tn-s配電方式進行設計，在配電箱的電源進線端（即主開關室）設置1個電源總斷路器、1個剩余電流保護器及1個繼電器，繼電器采用低功耗的磁保持繼電器，主要功能是通過以太網(wǎng)的信號，遠程控制總電路的開關。按照現(xiàn)有的成熟技術方式，在箱內(nèi)布置相線、中性線n和接地保護線pe，為確保配電箱的安全，將pe直接與箱體外殼連接并接入大地。配電輸出部分可以根據(jù)居民平時生活中的用電功率大小和用電情況配置，可劃分為臥室、衛(wèi)生間、廚房、客廳、空調(diào)等配電回路，這樣可以實現(xiàn)更加有效、明確的用電管理，避免出現(xiàn)一個回路短路等故障影響其他回路的現(xiàn)象。同時在檢修一個回路時，可以斷開其他回路，做

5、到方便檢修。弱電部分是智能配電箱的核心部分，左側(cè)配有3個通信接口。以太網(wǎng)接口可以和互聯(lián)網(wǎng)相連，rs485接口可提供擴展功能，如智能抄表、監(jiān)控等功能。右側(cè)顯示屏和鍵盤組成hmi人機界面，可以讓用戶進行互動。電能檢測部分選用att7026a型電能檢測與計量專用芯片。這種芯片不僅成本低，而且功能齊全，能測量功率、功率因素、電壓、電流等數(shù)據(jù)，是民用配電箱最理想的芯片選擇。2.2智能配電箱結(jié)構從科學性、合理性角度出發(fā)，智能配電箱的設計遵照同一標準，采用功能獨立、分層分布式的結(jié)構。包含幾個主要模塊：主開關、智能無功補償、計量及負荷管理、主進電纜通道等等。整個箱體分為前后兩個區(qū)，前區(qū)主要功能是主開關室補償，

6、后區(qū)主要功能是計量和負荷管理，另外還包括主進電纜通道。下面從四個主要分區(qū)或模塊介紹智能配電箱結(jié)構。主開關部分：主開關區(qū)配有總斷路器、剩余電流保護開關和磁保持繼電器三個功能儀器。顯然總斷路器負責配電箱的總開關；剩余電流保護開關可以防止觸電及火災；磁保持繼電器可與以太網(wǎng)接口連接，通過處理中心發(fā)出的信號，提供遠程開合功能。計量及負荷管理部分：計量及負荷管理室采用模塊化設計，一般家庭用戶可分為照明、空調(diào)、電腦和廚房等用電區(qū)域，每個模塊分工明確。配備單獨的開關，這樣不僅保證了用電的安全性，同時便于檢修。每個回路配備單獨的檢測模塊，這樣可以統(tǒng)計每個區(qū)域的特定用電量，比如日用電量、年用電量、日最大用電量等數(shù)

7、據(jù)；防止一個回路故障影響另一個回路，也便于檢修。同時，用戶可以自己選擇是否配備檢測模塊，靈活性高。智能無功補償部分：為保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和高效供電，實現(xiàn)就地平衡，采用了低壓補償方式，從而減少從用電設備到各級別電網(wǎng)之間因遠距離傳輸無功而產(chǎn)生的電能損耗，達到節(jié)約電力資源的目的。無功補償設備位于配電箱低壓側(cè)，采用共補加分補方式，即智能分級補償與三相混合補償。裝備包括智能無功功率補償控制器、三相共補電容器、三相分補電容器等等。利用無觸點控制方式，碰到諧波嚴重時可采用濾波器濾去諧波。混合補償方式也可進行單相補償，使a，b，c三相無功功率趨于平衡。主進電纜通道部分：主進電纜通道為電纜的進出口，通道室位于智能

8、綜合配電箱右后側(cè)，采用下進線方式。3智能配電箱的發(fā)展趨勢采用科學技術發(fā)展的成果，為配電箱等設備注入更多的人性化、智能化元素。民用配電箱前景廣闊，其可與計算機技術和網(wǎng)絡通信技術結(jié)合起來，并且逐步趨于數(shù)字化、集成化和智能化。3.1數(shù)字化目前市場上應用的主要有三大公司生產(chǎn)的dsp芯片，3家公司即ti、adi和motorola。它們制造的芯片各有長短，應用范圍也有別，其中ti公司生產(chǎn)的tms系列芯片應用最為廣泛。tms系列芯片優(yōu)點顯著：架構設計優(yōu)異，無論在數(shù)學運算方面還是數(shù)據(jù)移動方面；事件響應時間超短，實時操作系統(tǒng)支持提供10ns以下的響應時間，并且配有專門為復雜單周期的處理而提供的專用指令；此外，確

9、定性的處理可選擇使用緩存，并通過dma安排數(shù)據(jù)移動，占用空間小而且效率高。3.2集成化前己述及，當前的智能配電箱存在以下主要缺點：測量的數(shù)據(jù)量小、精度低，占用的體積大，一體化程度有限。可編程asic技術發(fā)展自20世紀90年代，它能快速并行處理asic器件，具有較強的靈活性，大體上解決了智能配電箱的以上短板。asic軟件可以集成在內(nèi)部，有一定程度的模塊化設計，因而asic在體積縮減方面、運行可靠性方面、運行速度等方面皆有上好的表現(xiàn)。近年來，ti公司又推出了dsps，此項技術在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等領域的產(chǎn)品開發(fā)方面應用越來越廣泛。3.3智能化隨著現(xiàn)代通信技術和計算機網(wǎng)絡技術的日益發(fā)展，隨著現(xiàn)場總線控制技術以及數(shù)字化技術的發(fā)展與日臻完善，網(wǎng)絡和信息技術已經(jīng)深度融入人們的生活，與此同時智能配電箱配電網(wǎng)絡終端智能化也已經(jīng)變得越來越重要。智能配電箱除了能實現(xiàn)人機互動，還能智能切斷