高壓開關柜的電動搖把研制及應用分析

國網浙江青田縣供電公司 陳新安 唐建斌 王亮才

高壓開關柜是進行電能分配的重要設備，在配電系統中的應用十分廣泛。在對高壓開關柜的操作中采用電動搖把，可以保證操作過程中的安全性，并提高操作效率。本文詳細分析了高壓開關柜電動搖把的基本結構和實現原理，并介紹了高壓開關柜電動搖把的硬件和軟件開發技術，同時闡述了高壓開關柜電動搖把目前的應用情況。

高壓開關柜是變電站中的重要組成部分，生產廠家也較多，有的高壓開關柜采用手動搖把，有的采用電動搖把，一般而言高壓開關柜采用電動搖把的制造成本較高，但應用性能更好。高壓開關柜中集成了多種類型的電氣設備，包括斷路器、刀閘和測量設備等，并可以通過搖把實現對斷路器的操作。在傳統的高壓開關柜搖把中，普遍存在斷路器開斷操作過程中，出現搖把松動或脫落和斷路器分閘不到位的情況，并且沒有相關的提示信息，容易帶來較大的安全操作和運行風險。本文介紹通過研制出一種新型的高壓開關柜電動搖把，解決傳統高壓開關柜電動搖把中存在的不足問題，保證高壓開關柜的安全可靠操作和運行。

1 高壓開關柜的電動搖把

高壓開關柜的電動搖把是對高壓開關柜進行操作的重要設備，在對高壓開關柜進行分閘和合閘等操作的過程中，應快速果斷，采用高壓開關柜電動搖把能夠提高對高壓開關柜操作的效率和安全性，但生產制造的成本相對較高。目前在電網實際應用中，采用手動搖把對高壓開關柜進行操作依然占有較高的比例。這種高壓開關柜的操作方式容易出現脫把的情況，并且在操作的過程中需要攜帶多種不同類型的操作工具，降低操作的工作效率，還容易出現安全事故，因此有必要采用高壓開關柜電動搖把。

高壓開關柜電動搖把在電動操作過程中，電機首先進入到加速階段，之后再進入到全速階段，最后為了不對高壓開關柜的機械結構造成損傷，需要進入到減速階段，整個高壓開關柜電動操作過程中電機的啟動和停止如圖1所示。

圖1 電動操作中電機的啟動和停止

高壓開關柜的電動搖把中的控制模塊采用自適應控制算法，在操作的過程中，可以通過檢測電機電流的大小，判斷在操作過程中遇到的受力情況，從而調整電機的轉速，使得整個電動搖把在操作過程中都處于被控制的狀態下，降低操作失敗的風險。

2 高壓開關柜的新型電動搖把研制

2.1 高壓開關柜電動搖把研制的基本原則

為了滿足高壓開關柜的實際應用需求，我們可以采用新型高壓開關柜電動搖把，解決目前高壓開關柜在應用中遇到的問題。在電動搖把操控裝置中，基本工作原理是當電動操控裝置收到了高壓開關柜操作人員下發的指令之后，首先需要判斷高壓開關柜是否具備操作的條件，如果不滿足五防等基本的操作條件，則應閉鎖不動作，并發出相關的提示信息。當高壓開關柜具備操作條件時，則電動操控裝置執行指令，完成高壓開關柜的分合閘等操作。

在新型高壓開關柜電動搖把的研制過程中，可以采用分段變速的操作控制方式，首先電機以較高的速度運行，之后再以較低的速度運行，這樣可以防止高壓開關柜的機構出現變形，從而導致高壓開關柜使用壽命的降低。當高壓開關柜操作到位之后，可以控制電動操作搖把釋放應力，避免電動搖把出現變形。在整個操作控制的過程中，電動控制模塊都可以檢測搖把的工作狀態，當搖把在操作中出現故障時，控制模塊可以發生相關的指令，使得電動搖把退回到原來的位置，保證高壓開關柜在操作過程中的安全。

2.2 硬件結構

在新型高壓開關柜電動搖把的研制過程中，硬件結構可以采用模塊化的設計思想，同時應考慮到高壓開關柜電動搖把使用人員的操作習慣，在按鈕的設置上應強調友好性。當高壓開關柜電動搖把的操作人員按下按鈕時，電動搖把就可以根據操作人員下發的指令進行判斷和操作。在硬件系統的組成方面，其包括裝置電源、按鍵處理單元、數碼顯示模塊、光電隔離單元、驅動電機、傳感器、單片機、電機保護模塊、存儲器等。各類數據信息可以傳入到單片機控制系統中，進行控制系統的分析計算，下發控制指令給電動搖把中的驅動電機，實現對高壓開關柜的操作。

圖2 軟件控制流程圖

2.3 軟件控制系統

軟件控制系統是高壓開關柜電動搖把控制模塊中的關鍵部分，也是研制高壓開關柜電動搖把的重要部分。在軟件控制系統中，當系統初始化完成之后，電動搖把控制模塊收到高壓開關柜的操作指令之后，軟件程序會判斷高壓開關柜電動搖把是否滿足操作條件。當滿足操作條件時，則啟動電動搖把進行操作，圖2為高壓開關柜電動搖把軟件控制的基本流程圖。

圖2為高壓開關柜電動搖把的基本控制流程，還可以通過構建監控系統，對高壓開關柜的運行操作狀態進行實時遠程監控；同時，在軟件控制系統中還設置了電動電機堵轉保護模塊，保證當驅動電機在操作過程中出現堵轉情況時，能夠可靠保護設備不受損壞。對于電機轉速的控制，可以通過單片機控制系統改變PWM波的占空比來實現。

3 高壓開關柜電動搖把的應用

新型高壓開關柜電動搖把在投入實際應用前，需要先進行相關的試驗和測試，只有經過測試合格之后，才可以將該新型高壓開關柜電動搖把投入到實用中。一是高壓開關柜電動搖把的機械壽命試驗，不斷對高壓開關柜電動搖把進行操作試驗，觀察該電動搖把的機械操作次數是否滿足要求。二是電磁兼容試驗，高壓開關柜電動搖把在試驗的過程中，不應出現誤動作和異常復位的現象。當高壓開關柜電動搖把完成試驗之后，能夠恢復正常的應用功能，則試驗符合要求；同時，還需要對高壓開關柜電動搖把進行沖擊電壓試驗，觀察電動搖把是否會出現破壞性放電的現象。

此外，新型高壓開關柜電動搖把中涉及到較多的硬件電路模塊，需要通過焊接將各個模塊連接起來，應該對焊接之后的硬件模塊進行功能測試，保證焊接的正確性。在軟件測試方面，應對高壓開關柜電動搖把進行軟啟動、軟停止和急停等試驗。采用本文所述的高壓開關柜電動搖把技術，可以解決傳統手動搖把操作不安全的問題，并解決目前一般高壓開關柜電動搖把操作不可靠的問題，使得高壓開關柜的操作更加安全穩定，提高電力生產效率。

結論：為了解決目前高壓開關柜在操作過程中遇到的實際問題，本文具體介紹了新型高壓開關柜電動搖把的開發技術，包括高壓開關柜電動搖把的硬件結構和軟件控制系統，并闡述了高壓開關柜電動搖把在應用前需要進行的試驗。本文所分析的高壓開關柜電動搖把可以在實際中加以推廣應用，對于保證高壓開關柜的安全操作具有一定的價值。