采用網(wǎng)絡(luò)電力儀表實現(xiàn)對現(xiàn)有變配電設(shè)施的智能化改造
日期: 2018-12-18一、現(xiàn)有變配電設(shè)施的狀況
在工礦、企業(yè)及樓宇中， 電力的供應(yīng)對生產(chǎn)、工作的正常進行有著非常重要的作用。而傳統(tǒng)的開關(guān)柜不僅配有數(shù)十個或更多的模擬指針儀表，大量繼電器的使用使生產(chǎn)、儲存、維修極不方便，并且以人的操作為主，無法實現(xiàn)計算機智能管理， 對于較為復(fù)雜的控制邏輯實現(xiàn)起來比較困難。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對電氣設(shè)備控制自動化和智能化程度的要求越來越高，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電力設(shè)備在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、電力計量同工廠集散控制系統(tǒng)DCS、企業(yè)資源計劃ERP融合在一起， 以達到良好的管理， 已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向。
從20世紀80年代末到90年代初，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、抗干擾技術(shù)等新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用使得自動化技術(shù)得到了空前發(fā)展。各大公司開始把這些技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)， 也就是所謂的把強電控制與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，從而出現(xiàn)了智能型開關(guān)柜。這些智能元器件都是以微處理器為核心，具有測量、變換、保護、控制等功能，實際上就是一個現(xiàn)場控制計算機。 同時都具有通信接口，可連接通信網(wǎng)絡(luò)與上位計算機通信形成智能型開關(guān)柜，從而組成智能配電系統(tǒng)。智能型配電系統(tǒng)不僅可以使企業(yè)減員增效，而且使上位管理更簡單、便捷，與傳統(tǒng)的低壓配電柜組成的自動配電系統(tǒng)相比， 并不增加太多成本，智能型配電系統(tǒng)逐步替代傳統(tǒng)配電系統(tǒng)將是市場趨勢。
從20世紀80年代末到90年代初，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、抗干擾技術(shù)等新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用使得自動化技術(shù)得到了空前發(fā)展。各大公司開始把這些技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)， 也就是所謂的把強電控制與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，從而出現(xiàn)了智能型開關(guān)柜。這些智能元器件都是以微處理器為核心，具有測量、變換、保護、控制等功能，實際上就是一個現(xiàn)場控制計算機。 同時都具有通信接口，可連接通信網(wǎng)絡(luò)與上位計算機通信形成智能型開關(guān)柜，從而組成智能配電系統(tǒng)。智能型配電系統(tǒng)不僅可以使企業(yè)減員增效，而且使上位管理更簡單、便捷，與傳統(tǒng)的低壓配電柜組成的自動配電系統(tǒng)相比， 并不增加太多成本，智能型配電系統(tǒng)逐步替代傳統(tǒng)配電系統(tǒng)將是市場趨勢。
二、現(xiàn)有變配電設(shè)施實現(xiàn)智能配電管理改造的方法和特點
? 1．為實現(xiàn)智能配電管理需要對現(xiàn)有變配電設(shè)施進行改造。這時需要考慮以下特點
· 現(xiàn)有變配電設(shè)施在生產(chǎn)生活中運行正常，起到了重大作用，還有著較長時間的使用壽命，完全更換既不經(jīng)濟，也不可能。
· 對現(xiàn)有的變配電設(shè)施進行改造，并且盡可能不要改動現(xiàn)有的變配電設(shè)施結(jié)構(gòu)。
· 智能配電系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開放性和適應(yīng)性。
? 2．實現(xiàn)智能配電功能需要采用先進的網(wǎng)絡(luò)電力儀表技術(shù)
在智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)電力儀表是目前最重要的系統(tǒng)組成之一。網(wǎng)絡(luò)電力儀表是一種由計算機控制，具有通信接口，通過連接開關(guān)柜中的電壓互感器、電流互感器，可對配電回路的電參量進行采集測量，通過連接斷路器中的狀態(tài)觸點可對開關(guān)柜的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，并依據(jù)關(guān)開狀態(tài)可控制配電回路的通斷動作的一種智能元器件。這種網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要用于采用普通斷路器的開關(guān)柜和配電柜中，使得配電柜中的各配電回路具有智能功能，并能使各配電回路連接到智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。與現(xiàn)有開關(guān)柜系統(tǒng)結(jié)合， 由計算機進行智能化管理，從而實現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控、集中分析及集中調(diào)度的中低壓智能配電系統(tǒng)。典型的網(wǎng)絡(luò)電力儀表有瑞士DAE公司的ACUVIM系列、GE公司的POM系列等。一個完善的中低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)電力儀表有著較高要求，主要功能及性能指標(biāo)如下：
· 電參數(shù)測量方式：交流采樣，真有效值測量。
· 輸人及測量精度：輸人電壓，最大線電壓750V；輸人電流等級，5A；測量精度，0．5％；頻率范圍，45～65Hz。
· 測量和顯示功能：能夠測量并顯示配電回路的相電壓、線電壓、線電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)及運行狀態(tài)。也應(yīng)該有多種系列產(chǎn)品單獨測量部分參數(shù)，如電壓、電流等，以適應(yīng)不同需要。
· 溫度范圍：考慮到現(xiàn)場的環(huán)境因素， 應(yīng)該為一20。I=～70。I=。
· 儀表電源：應(yīng)該具備從220V到12V，交流到直流的多種供電方式，并具備多種抗干擾措施，如瑞士DAE公司的系列產(chǎn)品就具備電源軟啟動的功能，以保護儀表不受電源沖擊。
· 通信功能：具有網(wǎng)絡(luò)接口，可以與上位計算機進行數(shù)據(jù)交換，并接受上位機的控制命令來控制斷路器的操作。可選的網(wǎng)絡(luò)接口一般有RS232、RS485、CAN—BUS等等；通信協(xié)議有Modebus—RTU等較為普及，并且各大廠商均支持的方式為RS485、Modebus協(xié)議。這種網(wǎng)絡(luò)電力儀表特別適用于對原先已有的配電柜和采用普通斷路器的配電柜進行智能化的改造，大大提高配電柜的原有層次。以上產(chǎn)品應(yīng)既可以盤面分散安裝，也可以集中組屏安裝。
· 現(xiàn)有變配電設(shè)施在生產(chǎn)生活中運行正常，起到了重大作用，還有著較長時間的使用壽命，完全更換既不經(jīng)濟，也不可能。
· 對現(xiàn)有的變配電設(shè)施進行改造，并且盡可能不要改動現(xiàn)有的變配電設(shè)施結(jié)構(gòu)。
· 智能配電系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開放性和適應(yīng)性。
? 2．實現(xiàn)智能配電功能需要采用先進的網(wǎng)絡(luò)電力儀表技術(shù)
在智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)電力儀表是目前最重要的系統(tǒng)組成之一。網(wǎng)絡(luò)電力儀表是一種由計算機控制，具有通信接口，通過連接開關(guān)柜中的電壓互感器、電流互感器，可對配電回路的電參量進行采集測量，通過連接斷路器中的狀態(tài)觸點可對開關(guān)柜的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，并依據(jù)關(guān)開狀態(tài)可控制配電回路的通斷動作的一種智能元器件。這種網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要用于采用普通斷路器的開關(guān)柜和配電柜中，使得配電柜中的各配電回路具有智能功能，并能使各配電回路連接到智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。與現(xiàn)有開關(guān)柜系統(tǒng)結(jié)合， 由計算機進行智能化管理，從而實現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控、集中分析及集中調(diào)度的中低壓智能配電系統(tǒng)。典型的網(wǎng)絡(luò)電力儀表有瑞士DAE公司的ACUVIM系列、GE公司的POM系列等。一個完善的中低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)電力儀表有著較高要求，主要功能及性能指標(biāo)如下：
· 電參數(shù)測量方式：交流采樣，真有效值測量。
· 輸人及測量精度：輸人電壓，最大線電壓750V；輸人電流等級，5A；測量精度，0．5％；頻率范圍，45～65Hz。
· 測量和顯示功能：能夠測量并顯示配電回路的相電壓、線電壓、線電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)及運行狀態(tài)。也應(yīng)該有多種系列產(chǎn)品單獨測量部分參數(shù)，如電壓、電流等，以適應(yīng)不同需要。
· 溫度范圍：考慮到現(xiàn)場的環(huán)境因素， 應(yīng)該為一20。I=～70。I=。
· 儀表電源：應(yīng)該具備從220V到12V，交流到直流的多種供電方式，并具備多種抗干擾措施，如瑞士DAE公司的系列產(chǎn)品就具備電源軟啟動的功能，以保護儀表不受電源沖擊。
· 通信功能：具有網(wǎng)絡(luò)接口，可以與上位計算機進行數(shù)據(jù)交換，并接受上位機的控制命令來控制斷路器的操作。可選的網(wǎng)絡(luò)接口一般有RS232、RS485、CAN—BUS等等；通信協(xié)議有Modebus—RTU等較為普及，并且各大廠商均支持的方式為RS485、Modebus協(xié)議。這種網(wǎng)絡(luò)電力儀表特別適用于對原先已有的配電柜和采用普通斷路器的配電柜進行智能化的改造，大大提高配電柜的原有層次。以上產(chǎn)品應(yīng)既可以盤面分散安裝，也可以集中組屏安裝。
三、智能配電管理系統(tǒng)的典型實現(xiàn)方案
本方案以瑞士DAE公司生產(chǎn)的智能配電系統(tǒng)方案為例，選用DAE網(wǎng)絡(luò)電力儀表及智能配電網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)智能配電管理系統(tǒng)，該方案在上海中科集團的IDCS智能開關(guān)柜系統(tǒng)上已得到實現(xiàn)。
? 1．針對不同供電回路實現(xiàn)智能化的方法
11主進線回路或重要回路
這些回路電流一般較大、分支較多，在配電系統(tǒng)中處于主要地位。需要監(jiān)測三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度和無功電度等主要的電量參數(shù)；另外需要監(jiān)視斷路器的分合閘狀態(tài)、報警信號等信息量，并對斷路器的
分合閘動作進行控制。該類回路選用瑞士ACUVIM網(wǎng)絡(luò)自動儀表增強型，能實現(xiàn)以上全部功能。21一般進線回路或支路
這些回路電流不大，在配電系統(tǒng)中處于一般地位。一般只需監(jiān)測一相或三相電流的變化情況，對于斷路器、開關(guān)一般進線回路或支路主要為狀態(tài)監(jiān)視。
該類回路選用瑞士DAE公司經(jīng)濟型網(wǎng)絡(luò)電力儀表配合完成，能實現(xiàn)以上全部功能。瑞士DAE網(wǎng)絡(luò)電力儀表可適用國內(nèi)、國外斷路器，如與西門子、施耐德、ABB、GE等公司的產(chǎn)品以及DW 系列可以很好的連接。
? 2．現(xiàn)場總線在開關(guān)柜上選用不同的網(wǎng)絡(luò)電力儀表后，通過現(xiàn)場總線，這些儀表將開關(guān)柜的運行信息傳到中央主機，計算機中的智能配電軟件實現(xiàn)下面提到的具體功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1。
? 1．針對不同供電回路實現(xiàn)智能化的方法
11主進線回路或重要回路
這些回路電流一般較大、分支較多，在配電系統(tǒng)中處于主要地位。需要監(jiān)測三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度和無功電度等主要的電量參數(shù)；另外需要監(jiān)視斷路器的分合閘狀態(tài)、報警信號等信息量，并對斷路器的
分合閘動作進行控制。該類回路選用瑞士ACUVIM網(wǎng)絡(luò)自動儀表增強型，能實現(xiàn)以上全部功能。21一般進線回路或支路
這些回路電流不大，在配電系統(tǒng)中處于一般地位。一般只需監(jiān)測一相或三相電流的變化情況，對于斷路器、開關(guān)一般進線回路或支路主要為狀態(tài)監(jiān)視。
該類回路選用瑞士DAE公司經(jīng)濟型網(wǎng)絡(luò)電力儀表配合完成，能實現(xiàn)以上全部功能。瑞士DAE網(wǎng)絡(luò)電力儀表可適用國內(nèi)、國外斷路器，如與西門子、施耐德、ABB、GE等公司的產(chǎn)品以及DW 系列可以很好的連接。
? 2．現(xiàn)場總線在開關(guān)柜上選用不同的網(wǎng)絡(luò)電力儀表后，通過現(xiàn)場總線，這些儀表將開關(guān)柜的運行信息傳到中央主機，計算機中的智能配電軟件實現(xiàn)下面提到的具體功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1。
備案號：滬ICP備18025528號-1