低压配电系统_P_CC_计算机监测_与控制系统的电气设计

收稿日期:2002 - 10 - 08 本文得到安徽省教育厅重点科研计划项目以及安徽省高等学校省级重点教学研究项目经费共同资助 第10卷第4期安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Vol. 10 No. 4 2002Journal of Anhui Institute of Architecture2002 低压配电系统PCC计算机监测 与控制系统的电气设计 杨奎山 (安徽建筑工业学院计算机与信息工程系 合肥 230022) 摘 要:介绍了智能建筑低压配电教学系统PCC计算机监测与控制系统的设计原则,系统的主要组成部分及各 组成部分的主要功能,介绍了供配电子系统基于CAN总线开放式通信平台所实现的监控原理。 关键词:低压配电系统,可编程计算机控制器,监测与控制 中图分类号:TP273 +15 在智能建筑的建筑设备自动化系统(BAS)中,变配电系统的主要功能是通过系统管理中心提供对建 筑物内的高、 低压配电房及所有的变、 配电设备的监测、 监视报警和管理控制,提供对于重要电气设备的 控制程序、 时间程序和相应的联动程序。 1 供电系统的主结线 现代智能化楼宇的自动化程度很高,有很多复杂的电气设备,供电系统变压器的装机容量也较大,为 了保证供电的可靠性,应至少有两个独立的电源。通常,两路独立电源的运行方式有两种,一种是两路电 源同时供电,互为备用的方案;另一种是一用一备供电的方案,正常时一路电源供电,另一路作为备用电 源,当运行电源发生事故停电时,另一路备用电源投入运行。此外,必要时还装设应急备用发电机组,以 便在主电源停电时保证向楼内消防设备如消防水泵、 消防电梯、 应急照明等重要负荷供电。 2 供配电系统的监测 供配电系统是智能化楼宇的命脉,因此对供配电设备和其他电力设备运行状况的监控和管理是至关 重要的。由监控系统对供配电设备的运行状况进行监视,并对电流、 电压、 频率、 有功功率、 功率因数、 用 电量、 开关状态等参量进行测量。控制中心根据测量所得的数据进行统计、 分析,以查找异常情况,发出 告警信号或相应的控制信号。由于供电系统的供电状况随时受到监视和控制,一旦发生事故断电的情 况,控制系统便作出相应的控制措施,如控制应急发电机自动投入,确保消防、 保安、 电梯及各通道应急照 明的用电,切除次要负荷。复电时控制系统再作出相应的复电控制措施。 供配电系统的监测有以下内容: (1)各自动开关、 断路器的分、 合状态监测; (2)三相交流电压、 电流监测,与额定值比较,发现故障报警,并能显示相应的电压、 电流数值; (3)有功、 无功功率及功率因数监测; (4)电网频率、 变压器油温监测及故障状态报警等1。 3 系统设计 为配合我院智能建筑课程的教学而建立的智能建筑实验室,首期开发了建筑设备自动化系统 (BAS)。该智能楼宇自动化系统包括电梯、 暖通空调、 给排水、 消防、 供配电、 通信、 照明、 安防等8个子系 统,供配电系统是其中的一个系统。根据实际情况的需要,本系统设计成一个实际的低压配电中心,同时 又是一个教学实验室,因此是一个实用的教学实验系统。该系统能配合智能建筑课程进行有关供配电子 系统低压部分的教学实验,包括验证性、 综合性实验,还可以供学生进行毕业设计。 311 系统组成 整个系统包括低压配电柜、 控制台以及计算机。低压配电柜负责电能的分配,控制台主要由低压电 量变送器组和可编程计算机控制器(PCC)组成,担负本系统的监控任务。 本系统与其他子系统如消防、 给排水子系统相联,实现系统联动。此外,还通过CAN总线与上位机 相连,实现系统的集中监控。 312 一次主结线 系统的一次主结线方案如图1。 图1 供配电子系统一次主结线方案 如上所述,本系统设计主结线为单母线分段一用一 备运行方式。QF1、QF3为A、B两路独立低压电源的进 线开关,QF2为母联开关。设正常运行时,系统由电源A 供电,此时,合上开关QF1和母联开关QF2 ,电源A就可 以向整个系统供电,因为控制电路的联锁作用,电源B的 开关QF3不能合上。当电源A出现故障时,断开该电源 的进线开关QF1 ,电源B的开关QF3就可以合上,整个 系统由电源B供电,此时,因为控制电路的联锁作用,电 源A的开关QF1不能合上。 313 系统监控方案和原理2 电量变送器是一种将各种电量如电压、 电流、 功率、 频率因数、 频率等转换为标准输出信号(电流420mA、 电压0 10V) 的变换器件,用于对智能楼宇内变 配电系统各种电量的监测记录。根据需要,可以与电压互感器和电流互感器配套使用。本实验系统采用 了上海浦江电表厂生产的UFP系列低压电量变送器,完成电量的转换。变送器输入电压为380/ 220V , 输入电流最大为5A ,其电流输入端需经电流互感器接入主回路,变送器输出电流为420mA。 本系统所用的控制器是奥地利(B 各路进线开关和出线开关的通、 断状态,作为开关量信号,送入PCC的开关量输入模块,经过 可编程控制器处理后,由PCC输出监测和控制信号,监测信号可以在PC机显示器上显示,控制信号去控 制配电柜上有关开关的动作。与此同时,本系统通过CAN总线与中央监控机相连,由中央控制台实行集 中监控。 系统监控总表见表1。 表1 供配电系统监控总表 项目 开关量输入DI模拟量输入AI开关量输出DO 合闸跳闸电流电压有功功率功率因数合闸跳闸 配电柜33332233 86安徽建筑工业学院学报(自然科学版)第10卷 314 编程 B (2)在控制台上对开关柜进行手动遥控操作; (3)现场PCC可编程自动控制,实现可编程计算机控制,完成监控功能; (4)实现与其他子系统联动控制; (5)利用CAN总线与中央监控机相连,实现计算机集中监控。 参考文献 1 杨绍胤.智能建筑实用技术.北京:机械工业出版社,2002 :178181 2 张瑞武 1 智能建筑.北京:清华大学出版社,1996 :329332 3 齐蓉 1 新一代可编程计算机控制技术.西安:西北工业大学出版社,2000 :931 ELECTRICAL DESIGN OF PCC COMPUTER MONITORING AND CONTROL SYSTEM OF LOW VOLTAGE DISTRIBUTION SYSTEM Yang Kuishan (Anhui Institute of Architecture , Heifei ,230022) Abstract :This paper introduces the design principle of PCC computer monitoring and control system of low voltage distribution teaching system in the intelligent building , the major parts of the system and the major function of each part. It also introduces the monitoring and controlling principle that makes distribution sub2 system realize