智能化配電綜合解決方案

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(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)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(wǎng)絡(luò)把眾多的帶有通信接口的低壓開關(guān)和控制設(shè)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(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控、集中分析和集中調(diào)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(wǎng)后能降低大量費用等優(yōu)點。可以預見，可通信智能電器設(shè)備將逐步取代傳統(tǒng)的電器設(shè)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系歹U等，這些都是智能化變配電技術(shù)的典型應(yīng)用

2、。常熟開關(guān)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)電力儀表、智能 I/O模塊、CN1系列通信適配器和 CN1EG以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等一大批產(chǎn)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，形成了一個完整的產(chǎn)品體系。Riyear - PowerNet 系統(tǒng)主要特點Riyear-Pow

3、erNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ) ， 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(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合， 集遙測、遙信、遙控與遙調(diào)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)布線方案， 支持包括Modbus、 ModbusTC、P PROFIBUS和 DeviceNet 等各種通信總線的連接。通過高效率的數(shù)據(jù)采集，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

4、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(shù)，直觀顯示電氣線路、運行曲線，并可實時更新數(shù)據(jù)。2) 遠程控制。可以在監(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(shè)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。4) 歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包含一個歷史數(shù)據(jù)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(shù)

5、據(jù)庫記錄。系統(tǒng)可對各種報警、故障以及操作進行記錄，經(jīng)ODBC接口存儲到各種通用數(shù)據(jù)庫中，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供包括各種數(shù)據(jù)報表、曲線分析、事件記錄和設(shè)備維護信息等方面的完善管理功能。Riyear - PowerNet 系統(tǒng)組網(wǎng)方案Riyear-PowerNet 的組網(wǎng)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(jù)系統(tǒng)的具體要求，進行靈活的調(diào)整。下面是兩個比較常用的組網(wǎng)方案(以Modbus總線為例)。1) 方案一 對于比較集中的小系統(tǒng)，可以通過串口直接連接的方案，將計算機和現(xiàn)場設(shè)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(shè)備接入以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，通過

6、以太網(wǎng)來構(gòu)筑監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，所示。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(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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?，F(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輕松瀏覽，幫助用戶在最短的時間內(nèi)建立起適合自己的完善的配電自動化網(wǎng)絡(luò)。Riyear-PowerNet系統(tǒng)支持各種最新的數(shù)據(jù)解決方案，包括支持遠程數(shù)據(jù)庫、OPC服務(wù)器及Web服務(wù)器等，大大減少用戶組織計算機系

7、統(tǒng)的成本和時間。比如通過安裝 Web服務(wù)器組件，用戶在網(wǎng)絡(luò)上無需任何附加軟件就可通過IE 瀏覽器進行數(shù)據(jù)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(shè)備通常智能型低壓成套設(shè)備是指：采用標準開放的現(xiàn)場總線通信技術(shù)將具有通信功能的低壓智能設(shè)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)

8、數(shù)據(jù)采集和運行狀態(tài)的遠程監(jiān)視、控制以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲分析和設(shè)備運行管理等功能的低壓成套設(shè)備。 智能型低壓成套設(shè)備是全新設(shè)計的總線式的智能化開關(guān)柜（如CGZ1）,也可以是GCK GCS MNS和GGD等傳統(tǒng)開關(guān)柜的智能化改造。智能型低壓成套設(shè)備相對于傳統(tǒng)低壓成套設(shè)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(shè)備取代了傳統(tǒng)熱磁保護設(shè)備、指針表及繼電器控制設(shè)備，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(shù)和現(xiàn)場總線通信技術(shù)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(shè)備相對于傳統(tǒng)低壓成套設(shè)備在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是采用了數(shù)字式可通信智能設(shè)備，增加了現(xiàn)場

9、總線通信網(wǎng)絡(luò)，為了保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，必須考慮如何提高設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)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(shè)同樣為了提高通信網(wǎng)絡(luò)的運行可靠性和系統(tǒng)可維護性，要求設(shè)立專用的通信電纜敷設(shè)通道，遠離強電環(huán)境。常熟開關(guān)制造有限公司的可通信配電柜均設(shè)計有專用的通信線小室。3. 通信電纜連接智能設(shè)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。4. 系統(tǒng)接地根據(jù)工程實際情況要求，通信接地方式有多

10、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(shè)備選型智能化電器設(shè)備的選型主要針對根據(jù)工程總體設(shè)計需要對現(xiàn)場層智能型保護設(shè)備、測控裝置等設(shè)備進行配置。在對設(shè)備功能 、 質(zhì)量穩(wěn)定性和外形進行選擇的同時， 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(shù)據(jù)量等） 。1. 進線、聯(lián)絡(luò)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(shè)備的相關(guān)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

11、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 CWZ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(shè)計為PROFIBUS - DP 現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)，則可以通過外加協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊來實現(xiàn) PROFIBUS - 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(zhuǎn)換模塊有CN1DP- MP（Modbus 轉(zhuǎn) PROFIBUS- DP 適配器 ）、 CN1DP- MD（Modbus轉(zhuǎn) DeviceNet 適配器）和 CN1EG10（Modbus TCP 網(wǎng)關(guān)）。CW2/P 型斷路器是常熟開關(guān)制造有限公司最

12、新的產(chǎn)品，相比普通的通信型CW2/H 斷路器，增加了電能參數(shù)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(shù)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(shè)計要求。CE1Z是常熟開關(guān)制造有限公司開發(fā)的多功能網(wǎng)絡(luò)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(shù)，具有精度

13、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系列等），同樣在考慮這些設(shè)備的相關(guān)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(shè)備配置符合系統(tǒng)設(shè)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(wǎng)絡(luò)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。

14、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(shè)計方案，設(shè)備通信接口規(guī)范必須符合現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)設(shè)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(shè)備的通信接口規(guī)范必須完全滿足設(shè)計要求。4. 雙電源切換自動轉(zhuǎn)換開

15、關(guān)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，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(jié)構(gòu)，CAP1 為 PC 級雙電源切換，切換速度快 （CAP1 - 32100在100 ms以內(nèi)，CAP1- 125400在200 ms以內(nèi)）， 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(guān)不使用遙控操作） 。 CA1、 CAP1 系列雙電源切換產(chǎn)品、5 所示。Riyear - PowerNet

16、 配電監(jiān)控系統(tǒng)支持的現(xiàn)場總線類型根據(jù)項目的實際需要和系統(tǒng)造價綜合考慮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和總線類型。 目前在國內(nèi)電力自動化系統(tǒng)中常用的總線協(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(shù)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(zhuǎn)換模塊 （RS485 轉(zhuǎn)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19.2Kbit/s 。2. PROFIBUS - DP 總線1） 優(yōu)點。通信速率高，通常情況下波特

17、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(zhuǎn)換器或PROFIBU濟繼器（最多9個 ）來實現(xiàn)距離的延伸。波特率與距離關(guān)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(zhuǎn)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(guān)系如表2 所示。2）缺點。CAN總線沒有定義應(yīng)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(shè)備來說，通信

18、效率就會降低。4. DeviceNet 總線1）優(yōu)點。在CAN總線基礎(chǔ)上定義了應(yīng)用層協(xié)議，統(tǒng)一了接口協(xié)議。波特率與距離關(guān)系如表3 所示。2） 缺點。目前國內(nèi)并未推廣開，只有少數(shù)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(jīng)濟型選擇方案PROFIBUS - DP總線通常應(yīng)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(wǎng)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(yīng)通信規(guī)約的支持。Riyear - PowerNet 配電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)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)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(shù)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