1、智能型低壓開關柜?l58?價值工程智能型低壓開關柜IntelligentLow-voltageSwitchgear劉曉華LiuXiaohua(廣東必達電器有限公司,順德528309)(GuangdongBidaElectricCompanyLimited,Shunde528309,China)摘要:智能型低壓開關柜可廣泛用于發電廠,變電站,開閉所,開關站等配電系統,基礎設施建設項目,工業,制造業等,石油,煤炭等能源生產企業,港口,鐵路,航空等交通運輸企業,工業區,開發區,商務區等公共建設項目,房地產業,居民小區建設等建筑業.智能型低壓開關柜的發展將保障電力系統更安全,更可靠.Abstract:

2、Intelligentlowvoltageswitchgearcanbewidelyusedinpowerplant,substation,openandclose,switchpowersystem,infrastructureprojeets,industrialandmanufacturing,petroleum,coalenergyproductionenterprise,ports,railway,aviation,etc,thetransportationenterprise,industrialdevelopmentdistrict,andotherpublicconstruct

3、ionprojects,realestate,constructionofresidentialareaconstruction,etc.Thedevelopmentofintelligentlow-voltageswitehgearwillsafeguardpowersystemsaferandmorereliable.關鍵詞:智能型;開關柜;通訊Keywords:intelligent;switchgear;communication中圖分類號:TM591文獻標識碼:A1智能型低壓開關柜概述智能型低壓開關柜主要用于發電廠,石油化工,>臺金,紡織,高層建筑等公眾場合和工業領域,

4、在大型發電廠,石油化工等自動化程度高,要求與計算機接口的場所.作為三相交流頻率為50(60)Hz,額定工作電壓為400V(690V)的發,供電系統中的配電,電動機控制之用.智能型低壓開關柜是最新一代多用途智能型低壓開關柜成套設備,具有斷路器技術,固定式安裝,條型插入式安裝,插入式安裝和抽出式安裝,這五種形式的安裝技術包含了所有低壓開關柜的結構形式,在設計上執行IEC4391低壓成套開關設備和控制設備,GB7215.1低壓成套開關設備和控制設備,JB/T9661低壓抽出式成套開關設備和GB9466(壓成套開關設備基本試驗方法等標準.該設備采用最先進的信息技術(SMA4.21系統)工具進行設計,生

5、產,符合型式試驗的各項要求,進線柜采用具有四遙功能的斷路器,饋線柜采用功能強大的智能控制器設有專門的通訊電纜通道和DP通信接口;智能型低壓開關柜通過采用模塊化設計,組裝結構,技術參數高,具有智能的功能,符合國家對供電系統智能化的要求.2智能型低壓開關柜的組成2.1智能型低壓開關柜的基本要求是一種集組裝式結構,低壓配電,遠程抄表,負荷監測控制管理系統,低壓配電監測監控制故障報警系統于一體的低壓配電成套裝置,其利用無線通訊網絡光纖網絡及其他通訊網絡與計算機互聯建立通訊鏈路,實現遠程監測配電設備的狀態,在線監測控制故障報警等主要功能.具有以下一系列突出優點:配備遠程抄表,負荷監測控制系統;配備具有漏

6、電報警/試送電,斷相/偏相報警,斷零線報警,保險絲熔斷,盜竊報警,遠程送電等功能的自動故障報警系統.2_2傳統的低壓配電控制方式主要是通過斷路器,接觸器,熱繼電器,熔斷器,控制繼電器,各種主要電器,互感器及各種電工儀表(電流表,電壓表,功率表,電能表等)組合成的低壓開關控制柜來實現配電,控制,保護,監視等功能.這種傳統的開關柜需要配有多種模擬指針儀表及繼電器;給生產,儲存,維修帶來極大不便,并且以人工直接操作為主,無法實現計算機智能管理,對于較為復雜的控制邏輯實現起來比較困難.2.3智能型開關柜對儀表等元件的要求智能型開關柜是在現有的以模擬儀表,繼電器為監測,控制設備的普通開關柜基礎上,與新型

7、的智能儀表(網絡電力儀表,智能配電監控/保護模塊等,網絡I/0)進行配合,通過其網絡通訊接口與中央控制室的計算機系統聯網,從而可以實現對各供配電回路的電作者簡介:劉曉華(1982一),男,廣東韶關人,本科學歷,助理工程師,研究方向電氣工程.文章編號:10064311(2010)15015802壓,電流,有功功率,無功功率,功率因數,頻率,電度量等電參數進行監測以及對斷路器的分合狀態,故障信息進行監視,對斷路器的分合狀態進行控制,配合各種完善的遠程監控軟件,從而實現"四遙":遙測:通過計算機實時對系統進行電壓,電流,有功功率,無功功率,功率因數,頻率等進行不斷的采集,分析,處

8、理,記錄,顯示曲線,棒圖,自動生成報表.遙信:可以實時對開關的運行狀態,保護動作等開關量進行監視,計算機實時顯示和自動報警,并對各柜內開關的狀態,事故跳閘,過流,速斷,溫度等動作進行實時記錄,打印.遙控:通過計算機屏幕選擇相應的站號,開關號,厶/分閘等信息,并在屏幕上將要選擇的開關的狀態反饋回來,確認后執行,實時記錄操作的時間,類型和開關號等.遙調:用于設定各種智能模塊的運行參數,既計算機根據屏幕操作指令或計算機根據對系統分析判斷結果,對智能模塊的設定值和故障保護值進行遠程整定.智能配電系統就是各種智能型開關柜與計算機監控系統的組合應用,一般由若干面通過通信網絡聯接的智能型或非智能型低壓開關柜

9、組成.其配置可根據具體工程的需要,既可配置成全智能型器件及監控裝置的開關柜,又可配置成全部使用傳統電器元件及監控裝置的開關柜,同時也能混合配置.2.4低壓開關柜的監測功能技術要求低壓開關柜監測量采取經CT或380V直接采樣經計算獲得.2.4.1對于380V電源進線斷路器和380V分段斷路器的監測量:地監測量:三相電流,開關柜內應配置相應的A,B,C相外附電流互感器.對于380V電源進線斷路器配電柜,還需監測380V(I)段和(II)段母線電壓.表計采用數字式儀表,精確度不低于0.5級(四位半).一遙測量:對于380V電源進線斷路器開關柜,需遙測三相電流,有功功率,無功功率,380V(I)段或(

10、II)段母線電壓,電壓不平衡度及電流/電壓的諧波分量(THD):對380V分段斷路器柜,遙測三相電流.其三相電流由外附三相CT(或脫扣器內三相CT)提供,母線電壓由380V直接提取.投標商應選擇相應的測量模塊實現以上遙測量的監測,投標時應提供測量模塊的型式和技術規范.測量模塊在引進母線電壓時,應設有三相熔斷器保護.2.4-2對于其他饋線斷路器柜(包括電容器柜和路燈饋線柜),均遙測三相電流,功率因數,有功電能;其三相電流由外附三相CT(或脫扣器內三相CT)提供.就地不再監測電量.電容器柜就地綜合測量儀表均采用數字式儀表,精確度不低于O.5(四位半),包括三相電流,三相電壓,有功功率,無功功率和功

11、率因數.2.4.3凡遙測量均通過RS485串行口以總線方式通訊至本站微機監控系統集成柜.ValueEngineering2.4.4電度計量在路燈饋線供電回路,應根據路燈供電的具體接線,配置三相四線有功電度表,并在開關柜上直接抄表,電度表不再送至微機監控系統.2.4.5低壓開關柜的監信功能技術要求低壓開關柜上均應設有紅,綠燈,以指示斷路器的跳,合閘位置信號,并有以下遙測量通過RS485串行口以總線方式通訊至本站微機監控系統集成柜.2.4.6對于380V電源進線斷路器和380V分段斷路器,其遙信量有:斷路器合閘位置信號;斷路器跳閘位置信號;斷路器就±也/遠方控制切換開關"遠方位

12、"信號;斷路器控制電源消失及控制回路斷線信號;斷路器脫扣器跳閘事故總信號(包括脫扣器因何原因而脫扣,如因短路短延時保護,短路長延時保護,短路瞬動保護動作等而脫扣,脫扣器微處理器故障等);備用電源自動投入裝置動作信號.2.4.7對于380V電容器柜(由塑殼斷路器和接觸器構成),其遙信量有:電容器組投切的組數信號,即接觸器合,斷的位置信號;接觸器控制電源消失及控制回路斷線信號;斷路器合閘位置信號;斷路器跳閘報警信號(為此,斷路器應裝設報警輔助接點):脫扣器微處理器故障信號.2.4.8對于路燈饋線回路(由塑殼斷路器和接觸器構成),其遙信量有:路燈投切信號,即接觸器合,斷的位置信號;接觸器控

13、制電源消失及控制回路斷線信號;斷路器合閘位置信號;斷路器跳閘報警信號(為此,斷路器應裝設報警輔助接點):脫扣器微處理器故障信號.2.4.9對于其他380V饋線回路,其遙信量有斷路器合閘位置信號;斷路器跳閘報警信號(為此,斷路器應裝設報警輔助接點);對于裝設接地故障保護的斷路器,應設有接地故障保護動作信號(信號引出方式可根據接地故障保護的方案來確定);脫扣器微處理器故障信號.2.4.10低壓開關柜的通訊功能技術要求:根據斷路器的遙控,遙測,遙信等功能技術要求,每臺斷路器應配備通訊模塊,并以總線方式與本配電站的監控集成柜以RS485串行口接口方式通信,380V開關柜上的模塊與監控集成柜間的通信規約

14、應能滿足MODBUSRTU規約.3智能型低壓開關柜的通訊實現3.1主要工控元器件3.1.1智能電力儀表,它一般用于0.4kV的進線回路.3.1.2智能電力儀表一般用于低壓母聯和低壓饋電回路的遙測.3.1.3帶通訊的智能控制器用于低壓饋電回路的遙測,遙信和遙控.3.1.4電動機測控綜保單元,用于Modbus總線和ProfibusDP總線.3.1.5主機用于建立邏輯控制和RS一485/Modbus信息交換.3.1.6控制系統用于構建通信管理中心.3-2智能型低壓開關柜的控制及實現一般低壓開關柜采用繼電器建立電氣邏輯控制關系,它存在繼電器較易損壞,觸點抖動,線路復雜和數據發送困難等問題.利用PLC能

15、夠徹底地解決上述問題.解決的要點為:建立總線系統,解決"四遙"前端信號的采集,傳遞的通道問題:利用智能儀表采集各種電參量,各種數字信息通過通信總線傳遞給電力監控系統;系統中設置手動和自動操作模式,方便操作控制;控制程序對所采集各種電參量進行解讀,分析和處理,除供t搏魁靜NKML?159?圖1段進線接線示意圖自身使用外,還可將各種信息加上SOE時間標簽后發送給上位系統:利用PLC可建立冗余的控制邏輯,總線體系和通信管理,提升了系統的智能化及可靠性.3.3三進線兩母聯智能型低壓開關柜固件配置3.3.1三進線兩母聯低壓系統.各路進線回路和母聯回路采用萬能式斷路器,進線回路,母聯回

16、路采用電力儀表.QF4等斷路器的均采用可編程邏輯控制器控制.3.3_2在每段母線中配套安裝了多路塑料外殼式斷路器饋電回路和1套電容補償開關柜.饋電回路的采用信息采集裝置,電容回路的測控儀表采用帶通訊的補償控制器.饋電回路監測開關和保護動作狀態及單相輸出電流,執行遙控分閘操作.3.3.3系統中配置了發電機進線斷路器.當任兩路市電失壓時起動發電機對系統供電;當兩路以上市電恢復后則由市供電,同時關閉發電機.發電機的起停由備自投程序負責.3.3.4在開關柜的母聯回路中安裝了CCU及HMI等設備.上位電力監控系統需要采集開關柜中的所有信息,并通過以太網與CCU交換信息.開關柜內的總線采用RS一485/M

17、odbusRTU接口和規約.3.4系統控制電氣邏輯說明I段進線接線如圖1所示.QF1的DI/DO信息接入遠程單元中,KC和KO為合閘與分閘出口繼電器.PLC的工作電源由3套市電進線端經繼電器互投構成的工作電源.建立工作電源的目的是防止因為某段進線出現失壓而使PLC系統掉電.通信接口接入COM3/COM4環形通信總線,而遠程功能擴展單元的通信接口則連接到總線.3.5現場通信網絡系統中配置了2套命名為1CCU和2CCU的1CCU的COM2設置為RS一485/CS31總線接口,速率為187.5kb/s.COM2連接遠程擴展單元,由此將6臺斷路器的自動操作互相關聯起來.常態下BZT將COM3設置為主用,而COM4設置為備用,故COM4處于高阻態,此時的環狀總線實質為起始于COM3的鏈狀總線;當BZT偵測到COM3發生通信故障后,立即將COM3設置為備用,同時將COM4設置為主用,這樣,環狀通信總線變為起始于COM4的鏈狀總線;當通信回路的中間某處發生斷路時,BZT還可將COM3和C0M4同時設置為主用,