智能化配電綜合解決方案(2)

1、智能化配電綜合解決方案智能化配電系統(tǒng)是一項集計算機技術、 數據傳輸、 控制技術、 現(xiàn)代化設備以及管理于一身的 綜合信息管理系統(tǒng)， 通過各種通信網絡把眾多的帶有通信接口的低壓開關和控制設備與主計 算機連接起來， 由計算機進行智能化管理，實現(xiàn)集中數據處理、集中監(jiān)控、 集中分析和集中 調度。智能化配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)相比， 具有穩(wěn)定性好， 可靠性高，利于集中控制，能實現(xiàn) 無人值守， 組網后能降低大量費用等優(yōu)點。 可以預見， 可通信智能電器設備將逐步取代傳統(tǒng) 的電器設備。 目前， 國外多家著名電器制造商都推出了智能變配電系統(tǒng)綜合性解決方案。 例 如施耐德的透明工廠、 ABB 公司的 ESD3000

2、 系列等，這些都是智能化變配電技術的典型 應用。常熟開關制造有限公司一直致力于智能低壓電器的研究， 通過不斷努力， 也取得了一定的成 績。除原有的帶有通信接口的 CW 系列智能型萬能式斷路器、 CM 系列智能型可通信塑殼 斷路器外， 公司還進一步開發(fā)出其他智能化產品如電動機保護器、 電動機軟起動器、 雙電源 切換控制裝置、網絡電力儀表、智能 I/O 模塊、 CN1 系列通信適配器和 CN1EG 以太網網 關等一大批產品。公司在 2006 年推出了 Riyear- PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了專業(yè) 的 Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控組態(tài)軟件，配合公司的智能配電元件，形成了

3、一個完整的產品 體系。Riyear - PowerNet 系統(tǒng)主要特點 Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)場總線技術為基礎， 配合各種可通信智能配電元件， 將現(xiàn)場的低壓配電系統(tǒng)和計算機網絡緊密結合， 集遙測、 遙 信、遙控與遙調等功能于一體， 大大提高了配電的智能化水平， 是傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的理想升級 替代解決方案。Riyear-PowerNet 系統(tǒng)是一套完整的軟、硬件產品體系，包括一系列具備自動化功能的工業(yè) 級配電元件以及完整的上位機軟件、網絡布線方案，支持包括Modbus、 ModbusTCP、PROFIBUS 和 DeviceNet 等各種通信總線的連接。通過高效率的數據采

4、集，用戶可以實時 掌控整個配電系統(tǒng)的運行情況， 即現(xiàn)場的工作狀態(tài)、趨勢曲線、歷史記錄、操作及報警記錄 等均可方便瀏覽。Riyear-PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)主要可實現(xiàn)以下主要功能。1) 實時監(jiān)視。用戶可以即時察看現(xiàn)場配電系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)和電器參數，直觀顯示電氣 線路、運行曲線，并可實時更新數據。2) 遠程控制?？梢栽诒O(jiān)控主機或者遠程的工程師站，對現(xiàn)場的各種配電元件進行操作，點 擊界面對象，方便實施遠程操作，并對設備定值管理。3) 報警故障。如果現(xiàn)場發(fā)生報警或者故障，系統(tǒng)可以通過多種方式(如語音、圖形閃爍和GSM 短信息等 )將當前狀態(tài)和故障原因通知值班人員，并且?guī)椭S修人員快速排除故障

5、。4) 歷史數據。系統(tǒng)包含一個歷史數據庫，用于存儲指定變量長時間的變化趨勢，方便用戶 對現(xiàn)場情況進行分析。5) 數據庫記錄。系統(tǒng)可對各種報警、故障以及操作進行記錄，經 ODBC 接口存儲到各種通 用數據庫中， 通過系統(tǒng)數據庫提供包括各種數據報表、 曲線分析、 事件記錄和設備維護信息 等方面的完善管理功能。Riyear - PowerNet 系統(tǒng)組網方案 Riyear-PowerNet 的組網方案簡便易行，能極大地減少用戶 現(xiàn)場布線的時間和成本， 并可根據系統(tǒng)的具體要求， 進行靈活的調整。 下面是兩個比較常用 的組網方案 (以 Modbus 總線為例 ) 。1) 方案一 對于比較集中的小系統(tǒng)，

6、可以通過串口直接連接的方案， 將計算機和現(xiàn)場設備用 雙絞線直接連接起來，所示。2） 方案二 對于分散的大系統(tǒng)，可以將現(xiàn)場的 Modbus 設備接入以太網網關，通過以太 網來構筑監(jiān)控網絡，所示。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃。Riyear-PowerNet 系統(tǒng)包括一系列具備自動化功能的工業(yè)級配電元件以及完整的上位機 軟件、網絡布線方案， 支持各種通信總線的連接， 包括 Modbus 、ModbusTCP 、Profibus - DP、 DeviceNet 等。通過高效率的數據采集，用戶可以在任何時間任何地點實時掌控整個配電系 統(tǒng)的運行情況。現(xiàn)場的工作狀態(tài)、趨勢曲線、歷史記錄、操

7、作及報警記錄等均可輕松瀏覽， 幫助用戶在最短的時間內建立起適合自己的完善的配電自動化網絡。Riyear-PowerNet 系統(tǒng)支持各種最新的數據解決方案，包括支持遠程數據庫、 OPC 服務器及Web服務器等，大大減少用戶組織計算機系統(tǒng)的成本和時間。比如通過安裝Web服務器組件，用戶在網絡上無需任何附加軟件就可通過IE 瀏覽器進行數據和畫面的瀏覽。Riyear-PowerNet 系統(tǒng)除支持本公司所有的可通信元件外，同時也支持各種不同廠商的可通 信元件，并且可以無限升級擴充，是具有開放性、通用性的功能強大的監(jiān)控系統(tǒng)。Riyear - PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)中的智能型低壓成套設備通常智能型低

8、壓成套設備是指： 采 用標準開放的現(xiàn)場總線通信技術將具有通信功能的低壓智能設備（如智能型斷路器、智能型保護控制裝置、智能型測控裝置及智能儀表等）由通信電纜相互連接起來，通過后臺主控系統(tǒng)（PLC或PC系統(tǒng)）實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)數據采集和運行狀態(tài)的遠程監(jiān)視、控制以及系統(tǒng)數據的存儲分析和設備運行管理等功能的低壓成套設備。 智能型低壓成套設備是全新設計的總 線式的智能化開關柜（如CGZ1），也可以是 GCK、GCS、MNS和GGD等傳統(tǒng)開關柜的智 能化改造。智能型低壓成套設備相對于傳統(tǒng)低壓成套設備，最主要的區(qū)別是前者采用可通信智能型保 護、測量及控制設備取代了傳統(tǒng)熱磁保護設備、 指針表及繼電器控制設備，

9、 提高了保護動作 的準確性、 測量的精確性及控制的可靠性， 同時運用計算機技術和現(xiàn)場總線通信技術很好地 實現(xiàn)了配電系統(tǒng)的遠程智能化監(jiān)控管理功能。智能型低壓成套設備相對于傳統(tǒng)低壓成套設備在結構上的主要區(qū)別是采用了數字式可通信 智能設備， 增加了現(xiàn)場總線通信網絡， 為了保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行， 必須考慮如何提高設 備和通信網絡的抗干擾能力和系統(tǒng)可維護性，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。1. 通信電纜選型考慮到配電柜正常運行后環(huán)境溫升較高，電磁場干擾較大，所以通信電纜建議選用A 類屏蔽雙絞線。2. 通信電纜敷設 同樣為了提高通信網絡的運行可靠性和系統(tǒng)可維護性，要求設立專用的通信電纜敷設通道， 遠離強電環(huán)境。

10、常熟開關制造有限公司的可通信配電柜均設計有專用的通信線小室。3. 通信電纜連接智能設備之間和配電柜之間通信電纜的連接， 必須考慮連接的可靠性， 并且通信電纜的屏蔽 層不能在總線任何中間位置斷裂，通信電纜連接 所示。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴 凈禍。4. 系統(tǒng)接地根據工程實際情況要求，通信接地方式有多種（通常采用單點接地 ），但通信屏蔽層接地必須可靠，以提高系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。Riyear - PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)中的智能化電器設備選型智能化電器設備的選型主要針對 根據工程總體設計需要對現(xiàn)場層智能型保護設備、 測控裝置等設備進行配置。 在對設備功能、 質量穩(wěn)定性和外形進行

11、選擇的同時，必須充分考慮到現(xiàn)場總線通信接口規(guī)范（物理接口、協(xié)議、傳輸速率和數據量等 ）。1. 進線、聯(lián)絡及饋線 （大電流 ）回路 采用智能型萬能式斷路器 （如 CW1 、CW2 系列等 ），在考慮這些設備的相關保護特性及分斷 指標的同時，還需考慮如何實現(xiàn)配電系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能（四遙功能、管理維護功能等 ）。1） 智能型斷路器配置通信接口功能，直接實現(xiàn)回路的遠程監(jiān)控管理功能。 需明確要求斷路器通信接口規(guī)范， CW1、CW2 系列斷路器能夠直接實現(xiàn) Modbus - RTU 現(xiàn) 場總線通信。若系統(tǒng)設計為 PROFIBUS - DP 現(xiàn)場總線通信網絡，則可以通過外加協(xié)議轉換 模塊來實現(xiàn) PROFIB

12、US - DP 現(xiàn)場總線通信， DeviceNet 總線系統(tǒng)也采用相同的解決辦法。 目前支持的協(xié)議轉換模塊有 CN1DP - MP（Modbus 轉 PROFIBUS - DP 適配器 ）、 CN1DP - MD（Modbus 轉 DeviceNet 適配器 ） 和 CN1EG10（Modbus TCP 網關 ）。CW2/P 型斷路器是常熟開關制造有限公司最新的產品， 相比普通的通信型 CW2/H 斷路器， 增加了電能參數測量功能，除原有的電流、線電壓測量外，還能對有功、無功、視在功率、電量及231次諧波等參數進行測量，可取代一般的多功能電力儀表。2） 智能型斷路器未配置通信接口功能，采用外加

13、智能電力儀表實現(xiàn)回路的遠程監(jiān)控管理功能。主要適用于不具備通信能力的斷路器的回路，采用外配智能電力儀表（如 CE1Z、CE1AV 智能電力儀表等）或遠程I/O模塊（如CI1-SCM423），同時這些外配智能型可通信模塊通信接口 規(guī)范必須符合系統(tǒng)設計要求。CE1Z 是常熟開關制造有限公司開發(fā)的多功能網絡電力儀表，可測量電流、電壓、功率、頻 率、電能和諧波等電力參數， 具有精度高， 體積小， 功能全等特點。 CE1Z 可加裝專用的 I/O 擴展模塊， 直接對斷路器的合分狀態(tài)和報警狀態(tài)進行采集， 并且通過繼電器輸出控制斷路器 合分閘。2. 饋線及配電回路采用智能型塑殼斷路器 （如 CM1 、CM2 系

14、列等 ），同樣在考慮這些設備的相關保護特性及分 斷指標的同時，還需考慮如何實現(xiàn)配電系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能。1）智能型塑殼斷路器配置通信接口功能，直接實現(xiàn)回路的遠程監(jiān)控管理功能。 主要適用于大電流等級塑殼斷路器回路， 且需實現(xiàn)比較完善的遠程監(jiān)控管理功能。 設備配置 符合系統(tǒng)設計要求的標準開放現(xiàn)場總線通信接口。2）智能型斷路器未配置通信接口功能，采用外加智能網絡儀表或者遠程I/O 模塊實現(xiàn)回路的遠程監(jiān)控管理功能。當系統(tǒng)中塑殼斷路器不具備通信接口功能時，可通過智能電力儀表（如CE1Z或CE1AV）或遠程I/O模塊（如CI1-SCM423）的方案來實現(xiàn)回路的遠程監(jiān)控管理功能。3. 電動機回路采用智能型電動

15、機保護控制單元 /智能型控制實現(xiàn)電動機的各種保護功能、測量功能、操作 功能和事件記錄功能等。 配置通信接口功能可實現(xiàn)電動機回路的遠程運行監(jiān)控管理功能。它主要適合于傳統(tǒng)電動機回路 （塑殼斷路器 /熔斷器+接觸器+保護裝置 ）設計方案，設備通信接 口規(guī)范必須符合現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)設計要求。 該方案中的保護裝置采用智能型電動機保護控 制單元 （如 CD4 等）。同樣設備的通信接口規(guī)范必須完全滿足設計要求。4. 雙電源切換自動轉換開關適用于額定工作電壓AC 400V50 Hz、額定電流6800 A的兩路中性點接地的電源 （常用電源和備用電源或常用電源和發(fā)電電源），因一路電源發(fā)生異常而進行電源之間的切換，

16、保證其供電的可靠性和安全性。其中 CA1 為雙斷路器聯(lián)鎖結構， CAP1 為 PC 級雙 電源切換，切換速度快（CAP1 - 32100在100 ms以內，CAP1 - 125400在200 ms以內）, 可適用于緊急供電系統(tǒng)。CA1 、 CAP1 均有帶通信功能的 Z 型控制器，可實現(xiàn)四遙操作 （一般情況下，雙電源切換開關不使用遙控操作）。CA1、CAP1系列雙電源切換產品、5所示。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。殘騖樓 諍錈瀨濟溆塹籟婭。Riyear - PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)支持的現(xiàn)場總線類型根據項目的實際需要和系統(tǒng)造價 綜合考慮系統(tǒng)的網絡結構和總線類型。 目前在國內電力自動化系統(tǒng)中常用的

17、總線協(xié)議有以下 幾種。1. Modbus - RTU 總線1）優(yōu)點 協(xié)議簡單，成本低，大多數廠家均能供貨，采用 A 類屏蔽雙絞線，實際通信距離 可達到1 km（理論值1.2 km），當通信距離大于1 km時，可通過增加中繼器或采用光電轉換 模塊（RS485轉光接口）實現(xiàn)距離的延伸。2）缺點 通信速率不高，一般情況下，波特率小于100 Kbit/s，通常使用波特率為19.2 Kbit/s。2. PROFIBUS - DP 總線1）優(yōu)點。通信速率高，通常情況下波特率可達 1.5 Mbit/s ，最高波特率可達 12 Mbit/s 當現(xiàn) 場通信距離超過標準要求時，可通過增加 PROFIBUS 光電轉

18、換器或 PROFIBUS 中繼器 （最 多 9 個）來實現(xiàn)距離的延伸。波特率與距離關系如表 1 所示。2）缺點。成本相對較高，協(xié)議復雜 （但提供協(xié)議轉換芯片和開發(fā)工具包 ）。3. CAN 總線1）優(yōu)點。相對于 RS485 傳輸距離和波特率都有很大改善。波特率與距離關系如表 2 所示。2）缺點。 CAN 總線沒有定義應用層協(xié)議，所以在項目實施的時候會因為通信協(xié)議的問題帶 來很大的麻煩，也不便于系統(tǒng)的維護另外，由于 CAN 總線采用短幀報文傳輸 （最長為 8 B）， 所以對于信息量較大的電力設備來說，通信效率就會降低。4. DeviceNet 總線1） 優(yōu)點。在 CAN 總線基礎上定義了應用層協(xié)議

19、，統(tǒng)一了接口協(xié)議。 波特率與距離關系如表 3 所示。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧。2） 缺點。目前國內并未推廣開，只有少數廠家能供貨，且成本很高。 通過上述比較，可以看到， Modbus - RTU 總線不失為一種經濟型選擇方案 PROFIBUS - DP 總線通常應用在要求實時性較高的場合。除了對以上多種現(xiàn)場總線的支持外， Riyear-PowerNet 還提供了對 Modbus TCP 工業(yè)以太網 的支持，并且具有很強的可擴展性，能按用戶要求來增加對相應通信規(guī)約的支持。Riyear - PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)應用案例1. 某智能化配電監(jiān)控管理系統(tǒng)方案簡介某工業(yè)園區(qū)

20、智能低壓配電系統(tǒng)共由 4 個變電站、 1 個測試中心和 2 個箱式變電站組成。為了 實現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的保護、 測控功能， 在配電柜中安裝智能型萬能式斷路器， 在電容補償柜 上加無功補償控制器及電量監(jiān)控儀作為顯示。由于各變電站分布較遠，從站的節(jié)點數有 100 多點，還需要為今后的發(fā)展和擴充留有余地， 基本情況分兩個階段：第一階段把 1#、 4#變電站和生活區(qū)箱式變電站安排在一個主控站（主站），把 2#、 3#變電站和頂樓箱式變電站安排在一個主控站，生活水泵安排在一個主控站，5 臺發(fā)電機控制和目前已運行的三期高壓系統(tǒng)組成一個高壓主控站， 既方便操作又為以后發(fā)展留有余地， 而各個主 控站則通過工廠級以太網連接到中央控制室（中央監(jiān)控