總線(xiàn)型低壓成本電路設(shè)計(jì)

總線(xiàn)型低壓成本電路設(shè)計(jì)

0智能化是采用新技術(shù)的低壓制約單元式壓延式開(kāi)關(guān)設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或其他數(shù)字通信模式，連接具有通信能力的設(shè)備，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)或中央臺(tái)站（主站）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、電網(wǎng)或其他控制器（站）的測(cè)量、遠(yuǎn)程控制、可靠遠(yuǎn)程信息結(jié)構(gòu)或部分或全部功能的低壓組開(kāi)關(guān)設(shè)備。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量傳輸、遠(yuǎn)程控制、故障檢修等提出了更高的要求;另一方面,國(guó)產(chǎn)智能化電器元件品種日益增多、功能日益完善、價(jià)格日趨合理,廣大用戶(hù)已開(kāi)始逐漸接受,故研發(fā)和推廣總線(xiàn)型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的條件日趨成熟。總線(xiàn)型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備適用于配電系統(tǒng)中作為電能分配、轉(zhuǎn)換和電動(dòng)機(jī)控制之用。設(shè)備的各個(gè)部分均可配備具有通信功能的智能化元器件,元器件自身的性能直接影響設(shè)備的性能,優(yōu)選智能化低壓元器件,達(dá)到技術(shù)上先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上合理是總線(xiàn)型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)的基本要求。不同場(chǎng)合應(yīng)選配不同性能的智能化元器件,以下就低壓配電系統(tǒng)各功能回路針對(duì)智能化元器件的選擇加以闡述。1智能電力采集自適應(yīng)作為低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ),應(yīng)采用帶通信功能的智能型萬(wàn)能式斷路器(不考慮個(gè)別系統(tǒng)容量很小時(shí)應(yīng)用塑料外殼式斷路器的情況),能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)回路的“四遙”,即遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信。目前萬(wàn)能式斷路器智能化已成主流,其內(nèi)置的智能控制器集保護(hù)、報(bào)警、測(cè)量、維護(hù)、運(yùn)行管理等功能于一體,各類(lèi)參數(shù)在線(xiàn)可調(diào)。不同受電回路可選擇相應(yīng)的智能控制器,且每類(lèi)智能控制器均有基本功能和可選功能,可滿(mǎn)足選配。缺點(diǎn)是市場(chǎng)上多數(shù)智能型萬(wàn)能式斷路器采用保護(hù)和測(cè)量共用的內(nèi)置式電流互感器,其精度有限,導(dǎo)致電力參數(shù)測(cè)量精度受到制約,一般只能達(dá)到1.0級(jí)甚至更低,那么在測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合則應(yīng)另外配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表而放棄斷路器的測(cè)量功能,增加了一定的費(fèi)用。智能型斷路器和儀表的各項(xiàng)參數(shù)均能被上位機(jī)讀取,總體來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo):運(yùn)行操作全面可控;電能質(zhì)量和設(shè)備數(shù)據(jù)透明化;停電、事故跳閘、故障原因可分析。作為配電系統(tǒng)的重要部分,受電回路和母聯(lián)回路可額外配置短消息通知模塊,用于監(jiān)視智能型萬(wàn)能式斷路器運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)斷路器發(fā)生預(yù)先設(shè)置的事件時(shí)發(fā)送短消息到一部或多部手機(jī)提示用戶(hù)及時(shí)處置,預(yù)設(shè)的事件可以是各種故障脫扣和電力參數(shù)異常報(bào)警。2實(shí)現(xiàn)不同智慧狀態(tài)的元件“四遙”饋電回路應(yīng)根據(jù)不同的控制和監(jiān)測(cè)要求合理配置元件,滿(mǎn)足配電系統(tǒng)總體要求(“二遙”、“三遙”、“四遙”)。容量較大時(shí),則回路相對(duì)重要,一般應(yīng)實(shí)現(xiàn)“四遙”,與受電回路相似當(dāng)配置智能型萬(wàn)能式斷路器,并選擇合適的智能控制器,在測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合則應(yīng)另外配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表。更多場(chǎng)合是回路容量較小,按不同的監(jiān)測(cè)要求,配置不同智能化程度的元件可實(shí)現(xiàn)“四遙”全部或部分功能:(1)選用智能型塑料外殼式斷路器并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、控制器,可遙控分合閘、遙調(diào)回路參數(shù)、上傳開(kāi)關(guān)狀態(tài)及三相電流等信息,可實(shí)現(xiàn)“四遙”。(2)在測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合則選用普通塑料外殼式斷路器并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表,智能電力儀表通過(guò)通信接口接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)不僅可測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù),還可配置網(wǎng)絡(luò)I/O模塊用以控制斷路器分合閘,采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量,從而實(shí)現(xiàn)“三遙”,即遙測(cè)、遙控、遙信。(3)若選用普通塑料外殼式斷路器并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),再配置網(wǎng)絡(luò)I/O模塊用以控制斷路器分合閘,采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量,則實(shí)現(xiàn)“二遙”,即遙控、遙信。(4)最簡(jiǎn)單的情況是,只需知道現(xiàn)場(chǎng)回路通斷狀況,即只實(shí)現(xiàn)遙信,那么只需配置普通塑料外殼式斷路器,手動(dòng)操作,另額外增加網(wǎng)絡(luò)DI模塊對(duì)斷路器狀態(tài)進(jìn)行采集即可,這種情況下一只網(wǎng)絡(luò)DI模塊可采集多路斷路器狀態(tài)。3控制板及控制裝置的設(shè)計(jì)對(duì)于直接起動(dòng)、可逆起動(dòng)、星-三角起動(dòng)等控制方式,特別要指出的是電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器,選取功能強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)控制“四遙”的基礎(chǔ),電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器除了各類(lèi)保護(hù)功能和不同的電機(jī)控制方式外,還應(yīng)具有如電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、多路開(kāi)關(guān)量輸入等功能。若只需對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單起?？刂魄覍?duì)電量監(jiān)測(cè)不作要求,則只需配置I/O模塊完成回路的控制和開(kāi)關(guān)量的采集,即實(shí)現(xiàn)遙控、遙信。對(duì)于軟起動(dòng)控制方式,由于軟起動(dòng)器(如CR2)具有完善的功能,再以I/O模塊完成回路其他部分的控制和開(kāi)關(guān)量的采集,就能滿(mǎn)足“四遙”要求。在采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器或軟起動(dòng)器的方式下,應(yīng)易于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)各電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖控制、順序控制要求,易于按用戶(hù)要求修改控制功能。4相電流監(jiān)測(cè)和遙感顯示(1)采用智能無(wú)功補(bǔ)償控制器(如AEC4700),可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙調(diào)、遙信功能。功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制:循環(huán)投切、過(guò)零投切、共補(bǔ)分補(bǔ)相結(jié)合;測(cè)量:三相電壓、三相電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波;通信:全部參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)視和設(shè)定;本地顯示:投切狀態(tài)、電量參數(shù)。(2)采用無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器、DI模塊、可通信三相電流表相結(jié)合的方式,可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能。由DI模塊采集總開(kāi)關(guān)和各路接觸器狀態(tài),由電流表監(jiān)測(cè)三相電流。功率因數(shù)由受電柜綜合表采集。(3)副屏實(shí)現(xiàn)與主屏的聯(lián)動(dòng)控制,同時(shí)配置I/O模塊、可通信三相電流表,實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能。5電源選型選擇為滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控要求,提高電磁兼容能力,根據(jù)強(qiáng)弱電隔離的原則,總線(xiàn)型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)另行設(shè)置與主電源隔離的操作電源和通信電源,并應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:①保證各類(lèi)操作順利完成,如斷路器的合閘和分閘、接觸器的接通和斷開(kāi);②保證通信暢通,系統(tǒng)停電時(shí)仍能對(duì)各回路進(jìn)行監(jiān)控;③應(yīng)設(shè)專(zhuān)用回路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)供電;④滿(mǎn)足系統(tǒng)容量和供電時(shí)間要求;⑤需要時(shí)提供必要的事故照明電源。操作電源采用AC220V、通信電源采用DC24V便于二次元件選型,為優(yōu)選方案。具體可采用在線(xiàn)式不間斷電源(UPS)+開(kāi)關(guān)電源的形式:UPS輸入為AC220V,輸出為AC220V,輸入電源取自低壓受電柜進(jìn)線(xiàn)側(cè),當(dāng)有兩臺(tái)變壓器時(shí),宜設(shè)自動(dòng)切換裝置。而利用開(kāi)關(guān)電源可很方便地取得DC24V電源,需注意的是開(kāi)關(guān)電源輸入電源取自UPS。如有必要,UPS可支持通信功能,利用監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)了解電源的工作情況。在10kV系統(tǒng)和0.4kV系統(tǒng)處于同一變配電所而10kV系統(tǒng)設(shè)有直流屏的情況下,可采用用直流屏+直流變換器的形式:由直流屏提供DC220V電源,由直流變換器將DC220V電源變換為DC24V電源,比較經(jīng)濟(jì)。不足之處是由于相對(duì)于10kV及以上的配電系統(tǒng),低壓配電系統(tǒng)對(duì)二次元件的配套要求不同,導(dǎo)致采用DC220V控制電源時(shí)二次元件的選型有較大局限,可供選擇的二次元件品種少、體積大。6現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)及參數(shù)查詢(xún)功能整個(gè)總線(xiàn)柜的通信系統(tǒng)是由上位計(jì)算機(jī)通過(guò)特定的通信線(xiàn)路與這些智能型設(shè)備連接而成。上位計(jì)算機(jī)通過(guò)讀取這些現(xiàn)場(chǎng)的可通信設(shè)備來(lái)獲得整個(gè)總線(xiàn)柜的現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)及參數(shù),并將這些數(shù)據(jù)即時(shí)顯示到用戶(hù)界面上供用戶(hù)查詢(xún)使用。采用相同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件組網(wǎng)成本最為經(jīng)濟(jì),雖然其他標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件可通過(guò)通信適配器轉(zhuǎn)換掛接到總線(xiàn)上,但勢(shì)必增加費(fèi)用,而非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件,須設(shè)獨(dú)立的通信線(xiàn)路,并須開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)程序,不但增加成本而且浪費(fèi)系統(tǒng)資源。7事故工況,可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警,降低了設(shè)備和電網(wǎng)的和網(wǎng)由于采用新型的總線(xiàn)傳輸技術(shù)及可通信元器件的廣泛應(yīng)用,使總線(xiàn)型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的綜合技術(shù)性能指標(biāo)有較大幅度的提高,為提高供電可靠性提供了有力的保障,可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警、快速定位和隔離,縮短了故障停電時(shí)間,而對(duì)設(shè)備狀態(tài)和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行的經(jīng)常性監(jiān)測(cè),則降