智能型低壓開關(guān)柜

1、智能型低壓開關(guān)柜?l58?價值工程智能型低壓開關(guān)柜IntelligentLow-voltageSwitchgear劉曉華LiuXiaohua(廣東必達(dá)電器有限公司,順德528309)(GuangdongBidaElectricCompanyLimited,Shunde528309,China)摘要:智能型低壓開關(guān)柜可廣泛用于發(fā)電廠,變電站,開閉所,開關(guān)站等配電系統(tǒng),基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,工業(yè),制造業(yè)等,石油,煤炭等能源生產(chǎn)企業(yè),港口,鐵路,航空等交通運(yùn)輸企業(yè),工業(yè)區(qū),開發(fā)區(qū),商務(wù)區(qū)等公共建設(shè)項(xiàng)目,房地產(chǎn)業(yè),居民小區(qū)建設(shè)等建筑業(yè).智能型低壓開關(guān)柜的發(fā)展將保障電力系統(tǒng)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(guān)鍵詞:智能型;開關(guān)柜;通訊Keywords:intelligent;switchgear;communication中圖分類號:TM591文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1智能型低壓開關(guān)柜概述智能型低壓開關(guān)柜主要用于發(fā)電廠,石油化工,>臺金,紡織,高層建筑等公眾場合和工業(yè)領(lǐng)域,

4、在大型發(fā)電廠,石油化工等自動化程度高,要求與計(jì)算機(jī)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(fā),供電系統(tǒng)中的配電,電動機(jī)控制之用.智能型低壓開關(guān)柜是最新一代多用途智能型低壓開關(guān)柜成套設(shè)備,具有斷路器技術(shù),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(shù)包含了所有低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)形式,在設(shè)計(jì)上執(zhí)行IEC4391低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備,GB7215.1低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備,JB/T9661低壓抽出式成套開關(guān)設(shè)備和GB9466(壓成套開關(guān)設(shè)備基本試驗(yàn)方法等標(biāo)準(zhǔn).該設(shè)備采用最先進(jìn)的信息技術(shù)(SMA4.21系統(tǒng))工具進(jìn)行設(shè)計(jì),生

5、產(chǎn),符合型式試驗(yàn)的各項(xiàng)要求,進(jìn)線柜采用具有四遙功能的斷路器,饋線柜采用功能強(qiáng)大的智能控制器設(shè)有專門的通訊電纜通道和DP通信接口;智能型低壓開關(guān)柜通過采用模塊化設(shè)計(jì),組裝結(jié)構(gòu),技術(shù)參數(shù)高,具有智能的功能,符合國家對供電系統(tǒng)智能化的要求.2智能型低壓開關(guān)柜的組成2.1智能型低壓開關(guān)柜的基本要求是一種集組裝式結(jié)構(gòu),低壓配電,遠(yuǎn)程抄表,負(fù)荷監(jiān)測控制管理系統(tǒng),低壓配電監(jiān)測監(jiān)控制故障報(bào)警系統(tǒng)于一體的低壓配電成套裝置,其利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)光纖網(wǎng)絡(luò)及其他通訊網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)互聯(lián)建立通訊鏈路,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測配電設(shè)備的狀態(tài),在線監(jiān)測控制故障報(bào)警等主要功能.具有以下一系列突出優(yōu)點(diǎn):配備遠(yuǎn)程抄表,負(fù)荷監(jiān)測控制系統(tǒng);配備具有漏

6、電報(bào)警/試送電,斷相/偏相報(bào)警,斷零線報(bào)警,保險絲熔斷,盜竊報(bào)警,遠(yuǎn)程送電等功能的自動故障報(bào)警系統(tǒng).2_2傳統(tǒng)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(guān)控制柜來實(shí)現(xiàn)配電,控制,保護(hù),監(jiān)視等功能.這種傳統(tǒng)的開關(guān)柜需要配有多種模擬指針儀表及繼電器;給生產(chǎn),儲存,維修帶來極大不便,并且以人工直接操作為主,無法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能管理,對于較為復(fù)雜的控制邏輯實(shí)現(xiàn)起來比較困難.2.3智能型開關(guān)柜對儀表等元件的要求智能型開關(guān)柜是在現(xiàn)有的以模擬儀表,繼電器為監(jiān)測,控制設(shè)備的普通開關(guān)柜基礎(chǔ)上,與新型

7、的智能儀表(網(wǎng)絡(luò)電力儀表,智能配電監(jiān)控/保護(hù)模塊等,網(wǎng)絡(luò)I/0)進(jìn)行配合,通過其網(wǎng)絡(luò)通訊接口與中央控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),從而可以實(shí)現(xiàn)對各供配電回路的電作者簡介:劉曉華(1982一),男,廣東韶關(guān)人,本科學(xué)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(shù),頻率,電度量等電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測以及對斷路器的分合狀態(tài),故障信息進(jìn)行監(jiān)視,對斷路器的分合狀態(tài)進(jìn)行控制,配合各種完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,從而實(shí)現(xiàn)"四遙":遙測:通過計(jì)算機(jī)實(shí)時對系統(tǒng)進(jìn)行電壓,電流,有功功率,無功功率,功率因數(shù),頻率等進(jìn)行不斷的采集,分析,處

8、理,記錄,顯示曲線,棒圖,自動生成報(bào)表.遙信:可以實(shí)時對開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài),保護(hù)動作等開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視,計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示和自動報(bào)警,并對各柜內(nèi)開關(guān)的狀態(tài),事故跳閘,過流,速斷,溫度等動作進(jìn)行實(shí)時記錄,打印.遙控:通過計(jì)算機(jī)屏幕選擇相應(yīng)的站號,開關(guān)號,厶/分閘等信息,并在屏幕上將要選擇的開關(guān)的狀態(tài)反饋回來,確認(rèn)后執(zhí)行,實(shí)時記錄操作的時間,類型和開關(guān)號等.遙調(diào):用于設(shè)定各種智能模塊的運(yùn)行參數(shù),既計(jì)算機(jī)根據(jù)屏幕操作指令或計(jì)算機(jī)根據(jù)對系統(tǒng)分析判斷結(jié)果,對智能模塊的設(shè)定值和故障保護(hù)值進(jìn)行遠(yuǎn)程整定.智能配電系統(tǒng)就是各種智能型開關(guān)柜與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組合應(yīng)用,一般由若干面通過通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的智能型或非智能型低壓開關(guān)柜

9、組成.其配置可根據(jù)具體工程的需要,既可配置成全智能型器件及監(jiān)控裝置的開關(guān)柜,又可配置成全部使用傳統(tǒng)電器元件及監(jiān)控裝置的開關(guān)柜,同時也能混合配置.2.4低壓開關(guān)柜的監(jiān)測功能技術(shù)要求低壓開關(guān)柜監(jiān)測量采取經(jīng)CT或380V直接采樣經(jīng)計(jì)算獲得.2.4.1對于380V電源進(jìn)線斷路器和380V分段斷路器的監(jiān)測量:地監(jiān)測量:三相電流,開關(guān)柜內(nèi)應(yīng)配置相應(yīng)的A,B,C相外附電流互感器.對于380V電源進(jìn)線斷路器配電柜,還需監(jiān)測380V(I)段和(II)段母線電壓.表計(jì)采用數(shù)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(jìn)線斷路器開關(guān)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(nèi)三相CT)提供,母線電壓由380V直接提取.投標(biāo)商應(yīng)選擇相應(yīng)的測量模塊實(shí)現(xiàn)以上遙測量的監(jiān)測,投標(biāo)時應(yīng)提供測量模塊的型式和技術(shù)規(guī)范.測量模塊在引進(jìn)母線電壓時,應(yīng)設(shè)有三相熔斷器保護(hù).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(shù),有功電能;其三相電流由外附三相CT(或脫扣器內(nèi)三相CT)提供.就地不再監(jiān)測電量.電容器柜就地綜合測量儀表均采用數(shù)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(shù).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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集成柜.ValueEngineering2.4.4電度計(jì)量在路燈饋線供電回路,應(yīng)根據(jù)路燈供電的具體接線,配置三相四線有功電度表,并在開關(guān)柜上直接抄表,電度表不再送至微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng).2.4.5低壓開關(guān)柜的監(jiān)信功能技術(shù)要求低壓開關(guān)柜上均應(yīng)設(shè)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集成柜.2.4.6對于380V電源進(jìn)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(yuǎn)方控制切換開關(guān)"遠(yuǎn)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(hù),短路長延時保護(hù),短路瞬動保護(hù)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(gòu)成),其遙信量有:電容器組投切的組數(shù)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(bào)警信號(為此,斷路器應(yīng)裝設(shè)報(bào)警輔助接點(diǎn)):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(gòu)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(bào)警信號(為此,斷路器應(yīng)裝設(shè)報(bào)警輔助接點(diǎn)):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(bào)警信號(為此,斷路器應(yīng)裝設(shè)報(bào)警輔助接點(diǎn));對于裝設(shè)接地故障保護(hù)的斷路器,應(yīng)設(shè)有接地故障保護(hù)動作信號(信號引出方式可根據(jù)接地故障保護(hù)的方案來確定);脫扣器微處理器故障信號.2.4.10低壓開關(guān)柜的通訊功能技術(shù)要求:根據(jù)斷路器的遙控,遙測,遙信等功能技術(shù)要求,每臺斷路器應(yīng)配備通訊模塊,并以總線方式與本配電站的監(jiān)控集成柜以RS485串行口接口方式通信,380V開關(guān)柜上的模塊與監(jiān)控集成柜間的通信規(guī)約

14、應(yīng)能滿足MODBUSRTU規(guī)約.3智能型低壓開關(guān)柜的通訊實(shí)現(xiàn)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(jìn)線回路.3.1.2智能電力儀表一般用于低壓母聯(lián)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(jī)測控綜保單元,用于Modbus總線和ProfibusDP總線.3.1.5主機(jī)用于建立邏輯控制和RS一485/Modbus信息交換.3.1.6控制系統(tǒng)用于構(gòu)建通信管理中心.3-2智能型低壓開關(guān)柜的控制及實(shí)現(xiàn)一般低壓開關(guān)柜采用繼電器建立電氣邏輯控制關(guān)系,它存在繼電器較易損壞,觸點(diǎn)抖動,線路復(fù)雜和數(shù)據(jù)發(fā)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(diǎn)為:建立總線系統(tǒng),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(shù)字信息通過通信總線傳遞給電力監(jiān)控系統(tǒng);系統(tǒng)中設(shè)置手動和自動操作模式,方便操作控制;控制程序?qū)λ杉鞣N電參量進(jìn)行解讀,分析和處理,除供t搏魁靜NKML?159?圖1段進(jìn)線接線示意圖自身使用外,還可將各種信息加上SOE時間標(biāo)簽后發(fā)送給上位系統(tǒng):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(tǒng)的智能化及可靠性.3.3三進(jìn)線兩母聯(lián)智能型低壓開關(guān)柜固件配置3.3.1三進(jìn)線兩母聯(lián)低壓系統(tǒng).各路進(jìn)線回路和母聯(lián)回路采用萬能式斷路器,進(jìn)線回路,母聯(lián)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(bǔ)償開關(guān)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(bǔ)償控制器.饋電回路監(jiān)測開關(guān)和保護(hù)動作狀態(tài)及單相輸出電流,執(zhí)行遙控分閘操作.3.3.3系統(tǒng)中配置了發(fā)電機(jī)進(jìn)線斷路器.當(dāng)任兩路市電失壓時起動發(fā)電機(jī)對系統(tǒng)供電;當(dāng)兩路以上市電恢復(fù)后則由市供電,同時關(guān)閉發(fā)電機(jī).發(fā)電機(jī)的起停由備自投程序負(fù)責(zé).3.3.4在開關(guān)柜的母聯(lián)回路中安裝了CCU及HMI等設(shè)備.上位電力監(jiān)控系統(tǒng)需要采集開關(guān)柜中的所有信息,并通過以太網(wǎng)與CCU交換信息.開關(guān)柜內(nèi)的總線采用RS一485/M

17、odbusRTU接口和規(guī)約.3.4系統(tǒng)控制電氣邏輯說明I段進(jìn)線接線如圖1所示.QF1的DI/DO信息接入遠(yuǎn)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(jìn)線端經(jīng)繼電器互投構(gòu)成的工作電源.建立工作電源的目的是防止因?yàn)槟扯芜M(jìn)線出現(xiàn)失壓而使PLC系統(tǒng)掉電.通信接口接入COM3/COM4環(huán)形通信總線,而遠(yuǎn)程功能擴(kuò)展單元的通信接口則連接到總線.3.5現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中配置了2套命名為1CCU和2CCU的1CCU的COM2設(shè)置為RS一485/CS31總線接口,速率為187.5kb/s.COM2連接遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元,由此將6臺斷路器的自動操作互相關(guān)聯(lián)起來.常態(tài)下BZT將COM3設(shè)置為主用,而COM4設(shè)置為備用,故COM4處于高阻態(tài),此時的環(huán)狀總線實(shí)質(zhì)為起始于COM3的鏈狀總線;當(dāng)BZT偵測到COM3發(fā)生通信故障后,立即將COM3設(shè)置為備用,同時將COM4設(shè)置為主用,這樣,環(huán)狀通信總線變?yōu)槠鹗加贑OM4的鏈狀總線;當(dāng)通信回路的中間某處發(fā)生斷路時,BZT還可將COM3和C0M4同時設(shè)置為主用,