总线型低压成本电路设计

总线型低压成本电路设计

0智能化是采用新技术的低压制约单元式压延式开关设备采用标准现场总线或其他数字通信模式，连接具有通信能力的设备，并通过标准或中央台站（主站）对现场设备、电网或其他控制器（站）的测量、远程控制、可靠远程信息结构或部分或全部功能的低压组开关设备。随着电力工业的不断发展,对配电系统的数据量传输、远程控制、故障检修等提出了更高的要求;另一方面,国产智能化电器元件品种日益增多、功能日益完善、价格日趋合理,广大用户已开始逐渐接受,故研发和推广总线型低压成套开关设备的条件日趋成熟。总线型低压成套开关设备适用于配电系统中作为电能分配、转换和电动机控制之用。设备的各个部分均可配备具有通信功能的智能化元器件,元器件自身的性能直接影响设备的性能,优选智能化低压元器件,达到技术上先进和经济上合理是总线型低压成套开关设备设计的基本要求。不同场合应选配不同性能的智能化元器件,以下就低压配电系统各功能回路针对智能化元器件的选择加以阐述。1智能电力采集自适应作为低压配电系统的基础,应采用带通信功能的智能型万能式断路器(不考虑个别系统容量很小时应用塑料外壳式断路器的情况),能轻松实现对回路的“四遥”,即遥测、遥调、遥控、遥信。目前万能式断路器智能化已成主流,其内置的智能控制器集保护、报警、测量、维护、运行管理等功能于一体,各类参数在线可调。不同受电回路可选择相应的智能控制器,且每类智能控制器均有基本功能和可选功能,可满足选配。缺点是市场上多数智能型万能式断路器采用保护和测量共用的内置式电流互感器,其精度有限,导致电力参数测量精度受到制约,一般只能达到1.0级甚至更低,那么在测量精度达0.5级及以上的场合则应另外配置测量用电流互感器和智能电力仪表而放弃断路器的测量功能,增加了一定的费用。智能型断路器和仪表的各项参数均能被上位机读取,总体来说实现了以下目标:运行操作全面可控;电能质量和设备数据透明化;停电、事故跳闸、故障原因可分析。作为配电系统的重要部分,受电回路和母联回路可额外配置短消息通知模块,用于监视智能型万能式断路器运行状态,当断路器发生预先设置的事件时发送短消息到一部或多部手机提示用户及时处置,预设的事件可以是各种故障脱扣和电力参数异常报警。2实现不同智慧状态的元件“四遥”馈电回路应根据不同的控制和监测要求合理配置元件,满足配电系统总体要求(“二遥”、“三遥”、“四遥”)。容量较大时,则回路相对重要,一般应实现“四遥”,与受电回路相似当配置智能型万能式断路器,并选择合适的智能控制器,在测量精度达0.5级及以上的场合则应另外配置测量用电流互感器和智能电力仪表。更多场合是回路容量较小,按不同的监测要求,配置不同智能化程度的元件可实现“四遥”全部或部分功能:(1)选用智能型塑料外壳式断路器并配电动操作机构、控制器,可遥控分合闸、遥调回路参数、上传开关状态及三相电流等信息,可实现“四遥”。(2)在测量精度达0.5级及以上的场合则选用普通塑料外壳式断路器并配电动操作机构,配置测量用电流互感器和智能电力仪表,智能电力仪表通过通信接口接入现场总线不仅可测量现场电力参数,还可配置网络I/O模块用以控制断路器分合闸,采集开关状态等开关量,从而实现“三遥”,即遥测、遥控、遥信。(3)若选用普通塑料外壳式断路器并配电动操作机构,再配置网络I/O模块用以控制断路器分合闸,采集开关状态等开关量,则实现“二遥”,即遥控、遥信。(4)最简单的情况是,只需知道现场回路通断状况,即只实现遥信,那么只需配置普通塑料外壳式断路器,手动操作,另额外增加网络DI模块对断路器状态进行采集即可,这种情况下一只网络DI模块可采集多路断路器状态。3控制板及控制装置的设计对于直接起动、可逆起动、星-三角起动等控制方式,特别要指出的是电动机保护控制器,选取功能强大的电动机保护控制器是实现电动机控制“四遥”的基础,电动机保护控制器除了各类保护功能和不同的电机控制方式外,还应具有如电气参数监测、电量监测、多路开关量输入等功能。若只需对电动机进行简单起停控制且对电量监测不作要求,则只需配置I/O模块完成回路的控制和开关量的采集,即实现遥控、遥信。对于软起动控制方式,由于软起动器(如CR2)具有完善的功能,再以I/O模块完成回路其他部分的控制和开关量的采集,就能满足“四遥”要求。在采用电动机保护控制器或软起动器的方式下,应易于通过软件实现各电动机的联锁控制、顺序控制要求,易于按用户要求修改控制功能。4相电流监测和遥感显示(1)采用智能无功补偿控制器(如AEC4700),可实现遥测、遥调、遥信功能。功率因数自动补偿控制:循环投切、过零投切、共补分补相结合;测量:三相电压、三相电流、功率、功率因数、频率、谐波;通信:全部参数远程监视和设定;本地显示:投切状态、电量参数。(2)采用无功功率自动补偿控制器、DI模块、可通信三相电流表相结合的方式,可实现遥测、遥信功能。由DI模块采集总开关和各路接触器状态,由电流表监测三相电流。功率因数由受电柜综合表采集。(3)副屏实现与主屏的联动控制,同时配置I/O模块、可通信三相电流表,实现遥测、遥信功能。5电源选型选择为满足对系统的实时监控要求,提高电磁兼容能力,根据强弱电隔离的原则,总线型低压成套开关设备应另行设置与主电源隔离的操作电源和通信电源,并应满足以下要求:①保证各类操作顺利完成,如断路器的合闸和分闸、接触器的接通和断开;②保证通信畅通,系统停电时仍能对各回路进行监控;③应设专用回路对现场工控机供电;④满足系统容量和供电时间要求;⑤需要时提供必要的事故照明电源。操作电源采用AC220V、通信电源采用DC24V便于二次元件选型,为优选方案。具体可采用在线式不间断电源(UPS)+开关电源的形式:UPS输入为AC220V,输出为AC220V,输入电源取自低压受电柜进线侧,当有两台变压器时,宜设自动切换装置。而利用开关电源可很方便地取得DC24V电源,需注意的是开关电源输入电源取自UPS。如有必要,UPS可支持通信功能,利用监控软件实时了解电源的工作情况。在10kV系统和0.4kV系统处于同一变配电所而10kV系统设有直流屏的情况下,可采用用直流屏+直流变换器的形式:由直流屏提供DC220V电源,由直流变换器将DC220V电源变换为DC24V电源,比较经济。不足之处是由于相对于10kV及以上的配电系统,低压配电系统对二次元件的配套要求不同,导致采用DC220V控制电源时二次元件的选型有较大局限,可供选择的二次元件品种少、体积大。6现场工作状态及参数查询功能整个总线柜的通信系统是由上位计算机通过特定的通信线路与这些智能型设备连接而成。上位计算机通过读取这些现场的可通信设备来获得整个总线柜的现场工作状态及参数,并将这些数据即时显示到用户界面上供用户查询使用。采用相同标准协议的元件组网成本最为经济,虽然其他标准协议的元件可通过通信适配器转换挂接到总线上,但势必增加费用,而非标准协议的元件,须设独立的通信线路,并须开发专用的驱动程序,不但增加成本而且浪费系统资源。7事故工况,可实现故障自动报警,降低了设备和电网的和网由于采用新型的总线传输技术及可通信元器件的广泛应用,使总线型低压成套开关设备的综合技术性能指标有较大幅度的提高,为提高供电可靠性提供了有力的保障,可实现故障自动报警、快速定位和隔离,缩短了故障停电时间,而对设备状态和电网参数进行的经常性监测,则降