一种快速布线的固定式低压配电开关柜的制作方法

本发明涉及电力配电成套开关设备，具体涉及开关柜的配电回路方案和电动机保护回路方案，特别涉及一种快速布线的固定式低压配电开关柜。

背景技术：

1、固定式低压配电开关设备，作为配电网中设计极为灵活且广泛应用的关键组件，已成为配网系统、工业及居民用电领域中不可或缺的终端电力设备。其一次回路与二次回路的配置及布线设计，对于确保电力网配电系统的稳定运行至关重要，同时也深刻影响着设备制造商的产品设计和施工成本。

2、在传统的固定式低压开关设备中，常见两种回路设计。首先是常规配电回路，其一次部分主要由刀型隔离器、塑壳断路器及低压互感器组成；而二次部分则包括分合闸指示和电力仪表。这种设计导致一次与二次之间至少需要布置指示灯回路、电压采样回路以及电流采样回路，布线相对复杂。

3、另一种设计是电动机保护回路，其一次部分由刀形隔离器、塑壳断路器、交流接触器以及马达保护器采集单元或热继电器组成；二次部分则涵盖启动指示灯、停止指示灯、启动与停止按钮，以及马达保护采集和显示单元。因此，这种回路的一次与二次之间至少需要设置指示灯回路、接触器吸合(启动)及自保持控制回路，以及电流/电压采集闭锁和保护回路。

4、此外，根据设备的功率(容量)差异，每台开关设备可能包含1至n(n≤10)个这样的回路。由于二次线路相比一次线路更为复杂，这使得传统电力配电固定式低压开关设备内部的二次线路成为设备制造商和用户在设计、施工、检验及运维过程中面临的最大挑战。这种复杂性不仅推高了施工材料成本，降低了人工作业效率，还增加了检验和运维过程中出现故障的概率。

5、为此，本发明提出一种快速布线的固定式低压配电开关柜。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例希望提供一种快速布线的固定式低压配电开关柜。

2、(一)概述：

3、本发明旨在解决上述技术问题，与固定式低压开关设备内部的关键部件集成设计，特别是通过把二次器件分拆且与一次器件融合，并把控制和显示器件全部用触摸屏的图形化方式代替，进而从根本上解决开关设备二次线路设计复杂，制造、运维效率低的问题，并对此至少提供一种有益的选择。

4、(二)技术方案：

5、2.1设备构成：

6、本设备主要由以下几部分组成：

7、2.1.1刀型隔离器1：

8、用于在维修或检查时隔离电源，确保操作人员的安全。

9、2.1.2一次母线3：

10、作为设备的主要电流传输路径，负责将电能分配给各个回路。

11、2.1.3塑壳断路器5：

12、提供过载和短路保护，确保回路在异常情况下能够及时切断电源。

13、2.1.4测量保护模块4/8：

14、集成了测量和保护功能，用于实时监控回路的电气参数，并在异常情况下触发保护动作。

15、2.1.5交流接触器9仅电动机保护回路方案中包含：

16、用于控制电动机的启动和停止。

17、2.2回路配置：

18、根据实际需求，设备可配置为配电回路方案或电动机保护回路方案。配电回路方案主要由刀型隔离器1、一次母线3、测量保护模块4和塑壳断路器5串联组成。电动机保护回路方案则在配电回路的基础上增加了交流接触器9和相应的测量保护模块8。

19、2.3智能显控与通信：

20、2.3.1显控单元6：

21、安装于柜体外部，通过无线通讯与测量保护模块4/8连接。显控单元配备触摸屏，支持图形化操作界面，可实时显示各回路的电气参数和保护状态，并提供分合闸控制功能。

22、2.3.2信号输入输出模块2：

23、负责处理外部信号，通过预制线束7与测量保护模块4/8进行数据交互。该模块可根据需求扩展光耦合继电器的数量，以适应不同的外部信号接口。

24、2.4智能化功能：

25、2.4.1电气参数采集与处理：

26、测控保护模块4/8内置电流互感器和数字温度传感器，实时采集塑壳断路器的运行电流和触点温度，为配电测量显示和电动机保护提供基本信号。

27、2.4.2优先级显示模式：

28、显控单元6具备两种优先级固定显示模式，可根据采集电流与额定电流的占比或故障报警时间自动高亮显示关键回路，便于运维人员快速定位问题。

29、(三)方案实施原理：

30、3.1高度集成化与模块化配置：

31、将刀型隔离器1、一次母线3、塑壳断路器5、测量保护模块4或8以及交流接触器9关键部件有序地集成在开关设备柜体内部。同时设备采用模块化配置，根据不同的一次方案和负载数量，可以灵活配置不同数量的模块。配电回路方案和电动机保护回路方案均通过模块化设计实现，使得设备能够适应多种应用场景。

32、3.2无线通信与智能化监控保护：

33、显控单元6通过无线通讯方式与测量保护模块4或8进行数据交换，实现了远程监控和控制功能。摆脱了传统有线连接的束缚，提高了数据传输效率和设备使用的便捷性。测控保护模块内置了三个电流互感器和三个数字温度传感器，能够实时监测塑壳断路器的运行电流和触点温度。这些传感器采集的数据与三相电压采样线采集的电压值一起，构成了配电测量显示及电动机保护的基本信号。当检测到异常情况时，测量保护模块会立即触发保护动作，切断电源，并通过显控单元显示故障信息，实现了对设备的智能化监控和保护。

34、3.3优先级显示模式：

35、显控单元6的触摸屏界面支持两种优先级固定显示模式：一种是根据采集电流与预设额定电流的占比自动高亮显示占比最高的回路；另一种是根据故障报警回路的发生时间高亮显示最新发生故障的报警回路。此外，显控单元还可以分区或分屏图形化设置软按钮和指示灯，代替了传统的物理按钮和指示灯，使得操作更加便捷、直观。同时，显控单元还可以循环显示各个回路的三相电压、电流、功率因数等电气参数以及保护动作信息，为运维人员提供了全面的设备运行状态信息。

36、(四)解决技术问题的机制：

37、4.1二次器件分拆与一次器件融合：

38、传统开关设备的二次线路设计往往复杂且繁琐，本发明的技术方案通过将二次器件(如测量保护模块)分拆并与一次器件(如塑壳断路器)紧密融合，简化了布线结构。这种融合使得每个回路都具有独立的测量和保护功能，减少了二次线路的连接点和复杂度。

39、测量保护模块直接安装在塑壳断路器的进线侧，具有一一对应的物理和电气连接关系，不仅提高了设备的可靠性，还大大简化了制造和安装过程。

40、4.2使用触摸屏的图形化方式代替传统控制和显示器件：

41、传统开关设备通常使用大量的物理按钮、指示灯和仪表来显示设备的状态和控制其操作。这种方式不仅占用空间，而且操作和维护都相对复杂。

42、本发明的技术方案采用触摸屏作为人机交互的主要界面，通过图形化的方式展示设备的状态和控制选项。运维人员可以通过触摸屏直观地查看各个回路的电气参数、保护状态以及故障信息，同时也可以通过触摸屏进行分闸、合闸等操作。触摸屏的使用大大简化了设备的操作界面，提高了运维效率。运维人员无需熟悉大量的物理按钮和指示灯，只需通过简单的触摸操作即可完成对设备的监控和控制。

43、4.3提高制造和运维效率：

44、由于二次器件的分拆和与一次器件的融合，以及触摸屏图形化界面的应用，设备的制造过程得到了简化。生产厂家可以更快地组装和调试设备，提高了生产效率。对于运维人员来说，简洁直观的触摸屏界面减少了误操作的可能性，同时提供了更丰富的设备状态信息，使得故障排查和维修变得更加迅速和准确。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

46、一、简化布线并提升可靠性：本发明通过高度集成化和模块化设计，该技术方案显著简化了开关设备的布线过程。每个模块的连接点减少，布线更加直观和简洁。这不仅降低了安装过程中的错误率，还大大提高了安装效率。由于减少了复杂的二次线路和连接点，设备的整体可靠性得到了显著提升。同时，测量保护模块的内置传感器能够实时监测电气参数，一旦发现异常，会立即触发保护措施，从而确保设备和人员的安全。

47、二、智能化监控与故障诊断：本发明的技术方案融入了智能化监控功能，通过显控单元可以实时查看设备的运行状态、电气参数以及故障信息。这种智能化的管理方式有助于运维人员迅速定位和解决问题，减少停机时间，提高生产效率。

48、三、提高运维效率：本发明采用触摸屏作为人机交互界面，使得设备的操作更加直观和便捷。运维人员无需繁琐地查找和阅读大量的物理按钮和指示灯，只需通过触摸屏就能快速完成设备的监控和控制。此外，远程监控功能还允许运维人员在任何地点对设备进行监控和维护，进一步提高了运维效率。

49、四、灵活性与低成本：本发明的模块化设计使得设备具有很高的灵活性和可扩展性。根据不同的应用需求，可以轻松地增加或减少模块数量，以满足不同规模和复杂度的电力系统要求。简化的布线、安装和运维过程意味着减少了人力、物力和时间的投入，从而降低了整体成本。此外，高度集成化的设计还减少了材料的使用量，进一步节约了成本。