低压智能系统方案

1、低压智能系统方案1概述低压智能系统主要实现变电所低压断路器运行状态的监视，实现进线、母联、三级负荷总开关的监控；完成变电所备用电源的自动投切，即实现进线、母联、三级负荷总开关间的互锁；实现对智能断路器遥控、遥测、遥信等功能。变电所内进线开关、母联开关、三级负荷总开关、环控电控室馈出开关采用带PMU20OEPMU100逋信接口的智能开关，实时监测智能断路器的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、视在功率、电度、频率、功率因数和高达63次的谐波数据分析，实时监测智能断路器的分合状态、故障状态等信号，并对智能断路器实现远方遥控功能。PMU200EPMU100第有标准的RS485接口，采用开放的MO

2、DBUSRTU通讯协议，通过现场总线（屏蔽双绞线）连接到由电力监控设备供货商提供的智能接口模块上。低压智能系统主要实现对通风空调等设备的监视、测量、控制和保护；实现对智能模块的参数设定、复位等；通风空调设备通常设就地控制、环控电控室控制、上位监控系统（EMCS控制三级控制，低压智能系统实现三级控制转换及运行状态显示。风机回路、电动蝶阀回路、水泵回路、软启动等配置3UF5智能马达保护单元，实现对马达回路的过载保护、电流不平衡保护、相故障保护、接地故障保护、堵转保护等保护功能，实时监测马达的运行状况和运行电流值，同时通过3UF5智能马达保护单元所配置的RS485接口将所采集的电流值、开关的状态量和

3、马达的保护设定值和实时值向通讯管理机传送；风阀回路配置有AB公司小型PLC单元，采集风阀回路的状态值，实现相应风阀和风机回路的连锁功能，同时通过小型PLC上所配置的RS485接口将所采集的开关的实时状态量向通讯管理机传送；配置变频器的回路中变频器本体上带有RS48限口，通过现场总线直接与EMCS;现数据通讯和参数传输功能；两台通讯管理机通过现场总线与3UF5智能马达保护器、小型PLC实现数据通讯功能，具有网络冗余特性。每台通讯管理机均带有两个RS48源口，采用MODBUPLUSK场总线与EMC舔统实现数据通讯功能。同时两台通讯管理机配置一台工控机，显示相应的实时数据，遥控马达的分合，并实现相应

4、的报表打印和存储功能。2网络构成方案及主要技术要求2.1 网络构成方案(1) PC柜变电所智能元器件(智能接口模块)通过现场总线与SCADA的智能接口模块连接。智能接口模块包括PMU200E、PMU100E和PMU320。(2) MCC柜每个环控电控室设置两个互为热备的通信管理器；MCC柜内智能模块采用现场总线连接，现场总线采用单总线形式，每个环控电控室总线数量不少于3回，分散由于总线故障造成的风险从而保证总线的可靠性。2.2 主要技术要求(1)系统中采用的现场总线及与上位监控系统间的通信协议均满足通用、标准、开放。每个通讯管理器提供两个RS485接口，采用开放的MODBUSPLUS议与EMC

5、繇统实现数据通讯功能。(2)对于MCC巨，由通信管理器和其他智能元器件组成的系统事件响应时间为0.3秒。(3)所有智能元器件符合国际、国家有关电磁兼容性标准并取得有关认证。所有智能元器件符合国际IEC801、IEC61000和国家有关电磁兼容性标准。(4)系统采用成熟的工业软件，具有友好的用户功能。通讯管理器和工控机采用美国AB公司成熟的编程软件。(5)系统可靠性高，易于扩展和维护。通讯管理器采用美国AB公司的PLC系统，可以通过增加接口模块的方式增加现场总线的数量，每条现场总线上最多可以连上64个智能设备。3、智能元器件3.1通信管理器通信管理器主要设置在环控电控室、区间变电所、金山主变降压

6、所、供电的区间风机房、冷站、OCC等。(1)完成电机保护控制模块各种参数的设定。通过通信管理器ControlLogix的程序设置或通过人机界面可完成电机保护控制模块各种参数的设定。(2)电机保护控制模块、软启动、小PLC等通过总线与通信管理器连接。通信管理器ControlLogix与电机保护控制模块、软启动、小PLC等通过现场总线DeviceNet相连。(3)通信管理功能满足EMC劭能要求，完成与EMCS勺通信转换。通信管理器ControlLogix通过其机架上的1756-MVI模块完成与EMCS勺通信转换，通过1756-MVI模块提供两个RS485接口完成与EMCS勺通信转换。(4)完成智能

7、化模块(包括电机保护控制模块、软启动、PLC智能I/O等)与EMCS勺数据交换及管理，通信管理器ControlLogix通过其机架上的1756-MVI模块完成与EMCS的通信转换。同时通过1756-DNB模块完成智能化模块(包括电机保护控制模块、软启动、PLC智能I/O等)与EMCS的数据交换及管理。(5)两台通信管理器互为热备，切换时间不大于200毫秒。一旦主机发生故障，通过预先所作的相应的设定，备机会在200毫秒自动切换，(具体的时间与控制器之间传送的数据量大小有关，具体可参照ControlLogix冗余系统主/备切换时间估算图估算，保证ControlLogix冗余系统的切换时间在200毫

8、秒之内)。(6)通信管理器与上位监控系统控制器采用冗余总线连接。采用符合国际标准通讯协议，开放性的冗余网络介质MODBUSPL出行通讯。(7)通信管理器为工业型PLG采用A以司的ControlLogix系列冗余型工业PLC作为通信管理器，型号为：1756系列工业型PLG(8)EMCS保持时间同步。通信管理器上通过程序编写达到与EMCS保持时间同步功能。3.2 电机保护控制模块电机保护控制模块采用3UF50智能马达保护器，满足以下要求：(1)模块通过内置或外置电流互感器自动采集电机一次侧电流，完成过载保护、电流不平衡保护、相故障保护、接地故障保护、堵转保护等保护功能。3UF50智能马达保护器具有

9、内置的互感器，一次导线直接穿入模块实现电流监测功能。3UF50智能马达保护器能提供两种精度的接地故障保护功能，即如不配置零序互感器能够自动检测30%K定电流的接地故障电流，实现低精度的接地故障保护功能；也可以配置零序互感器，检测0.3A、0.5A和1A的接地故障电流，实现高精度的接地故障保护功能。如对马达只需提供实现低精度的接地故障保护功能，3UF50智能马达保护器还可以配置PTCNTC温度传感器，自动监测马达的运行温度，并将马达的温度信号传送到3UF50智能马达保护器中，实现对相应马达的热保护功能。(2)通过模块实现电机三级控制及控制转换，三级控制为：车站控制室控制、环控电控室控制、设备就地

10、控制，控制优先级顺序为：就地控制、环控电控室控制、车站控制室控制，即就地控制优先级别最高。三级控制均配有相应的转换开关实现三级控制方式之间的切换。当转换开关切换到就地控制方式时，通过抽屉面板上所配置的分、合闸按钮控制马达的启动和停止；当转换开关切换到环控电控室控制或车站控制室控制方式时，通过环控电控室或车站控制室控制马达的启动和停止。(3)在环控电控室、就地控制箱实现电机运行状态显示和故障显示。环控电控柜中马达回路的抽屉面板上和就地控制箱的面板上均配有指示灯，显示电机的运行状态和故障状o(4)将电机运行状态、故障信息(包括故障类型、参数)、电机一次侧电流值、控制状态等参数送通信管理器和EMCS

11、3UF50智能马达保护器上带有两个标准的RS48限口，通过现场总线的方式连接到通信管理器上，将电机运行状态、故障信息(包括故障类型、参数)、电机一次侧电流值、控制状态等参数传送到通信管理器上，实现数据的通讯功能；同时通过通信管理器上所配置的MODBU社US总线将所采集的数据向EMC恭送，实现数据遥信功能。(5)实现风机、风阀之间的联锁，即风机必须在其联动风阀开启后才能启动，风阀必须在其联动风机停机后才能关闭。由于3UF50智能马达保护器具有逻辑编程功能，通过风机回路所配置的3UF50智能马达保护器和风阀回路所配置的小型PLC实现实现风机、风阀之间的联锁。(6)具有存储功能，能存储最后一次故障有

12、关信息。3UF50智能马达保护器内部配置EEPROM能存储最后一次故障的有关信息和发生故障时的故障电流值，即使3UF50智能马达保护器本身处于失电状况下也能保存这些故障信息。(7)3UF50智能马达保护器具有两个RS485接口和1个RS232编程口。通过RS485®口实现与通信管理机的通讯功能，将电机运行状态、故障信息(包括故障类型、参数)、电机一次侧电流值、控制状态等参数通过现场总线上传到通信管理机和EMCSR统，同时接收通信管理机和EMC系统发送的控制指令。通过RS232口实现对3UF50智能马达保护器的参数提取和参数设定功能(例如马达的额定功率、马达的控制类型，马达的启动电流、

13、故障报警方式、复位方式等)(8)在总线故障或通信管理器故障时，通过3UF50智能马达保护器模块还能实现就地、环控电控室两级监控功能，同时实现风机风阀之间的联锁。即使由于现场总线故障或通信管理器故障导致3UF50智能马达保护器模块无法与通信管理器实现通讯功能，3UF50智能马达保护器模块本身的马达保护功能依然有效，仍能实现就地、环控电控室两级监控功能，同时实现风机风阀之间的联锁。(9) 3UF50智能马达保护器模块具有自动复位和远方复位功能、故障自动诊断功能。通过RS232口实现对3UF50智能马达保护器进行参数设定时可以将复位方式设定为自动复位、远方复位和就地复位三种方式，实现3UF50智能马

14、达保护器模块的复位功能和故障自动诊断功能功能；同时3UF50智能马达保护器模块上带有复位按钮，可以实现在就地复位和故障自动诊断功能，便于在系统调试初期对马达回路的调试。(10)电机保护控制模块采用工业型产品，可编程的I/O在满足监控功能条件下留有一定的裕量以便扩充和修改。3UF5晤能马达保护器本身带有四路数字量输入点和四路继电器输出点，实现马达运行状态的监视功能和控制功能，也可以通过增加3UF51扩展模块的方式增加I/O点，便于采集更多的I/O信号和将来的扩展。每个3UF51扩展模块带有八路开关量输入和四路继电器输出，八路开关量输入的可以采用24VDC或220VAC的方式，每路继电器输出的容量

15、为10A/220VAC。3.3 智能I/O或PLC智能I/O和PLC采用的是AB公司的工业小型PLC系统Micrologix1500,技术要求如下：(1)实现带手操器单体风阀的三级控制及控制转换，三级控制为：车站控制室控制、环控电控室控制、设备就地控制，控制优先级顺序为：就地控制、环控电控室控制、车站控制室控制，即就地控制优先级别最高。通过对Micrologix1500的编程控制，实现带手操器单体风阀的三级控制及控制转换并能达到控制优先级顺序选定。(2)实现不带手操器单体风阀、组合风阀、电动蝶阀等设备的两级控制及控制转换，两级级控制为：车站控制室控制、环控电控室控制，控制优先级顺序为：环控电控

16、室控制、车站控制室控制，即环控电控室控制优先级别较高。通过对Micrologix1500的编程控制，实现不带手操器单体风阀、组合风阀、电动蝶阀等设备的两级控制及控制转换并能达到控制优先级顺序选定。(3)在环控电控室实现设备运行状态显示和故障显示，由于环控电控室中的人机界面是通过MODBU&USW络与环控电控室控制管理器实时通讯，通过人机界面可实现监控设备运行状态显示和故障显示。(4)将设备运行状态、故障信息、控制状态等参数送通信管理器和EMCSMicrologix1500通过1761-NET-DNI模块与通信管理器进行通讯，通信协议为：现场总线DeviceNet设备网络.通信管理器将基

17、层的智能I/O和PLC勺数据(设备运行状态、故障信息、控制状态等参数)采集并上传至EMCS,同时将EMCS勺指令下载到基层的智能I/O和PLC实现现场设备的有效控制。(5)通过硬线连接方式实现风机、风阀之间的联锁，即风机必须在其联动风阀开启后才能启动，风阀必须在其联动风机停机后才能关闭。Micrologix1500是AB公司的工业小型PLC系统，具有独立的CPU,具备可靠的逻辑编程能力，通过对其进行编程，可实现风机、风阀之间的逻辑联锁控制。(6)具有存储功能，能存储最后一次故障有关信息。Micrologix1500自带8K的内存，具有存储能力，通过编程可记录故障相关信息.(7) Microlo

18、gix1500自带两个RS485接口，以便实现编程功能和通讯功能。通过连接外挂接口模块可连接多个通讯口进行通讯.(8)在总线故障或通信管理器故障时，通过模块还能实现就地、环控电控室两级监控功能，同时实现风机风阀之间的联锁。Micrologix1500通过检测现场总线和网络通讯状况，在总线故障或通信管理器故障时调用不同的预先编制的子程序可保持基层I/O正常运作，设备正常运行不受影响.风机风阀之间的联锁不受影响，还能实现就地、环控电控室两级监控功能。(9)基层的智能I/O和不同点数的小型PLC均采用AB公司的工业小型PLC系统Micrologix1500及其I/O系列工业型产品，同时PLC所提供的

19、I/O点数有30%勺余量。(10)为了提高控制可靠性，所有开关量输出均采用继电器输出并加中间继电器的方式。在工业小型PLC系统Micrologix1500的所有开关量继电器输出上并加中间继电器，接点容量为10A/220VAC,然后才连接到负，实现可靠的电气隔离。3.4智能断路器变电所内进线开关、母联开关、三级负荷总开关、环控电控室馈出开关配置带RS485通讯接口的电力智能模块PMU200EPMU100E变电所其他馈电回路配置带RS485通讯接口的电力智能模块PMU320PMU200EPMU100E口PMU320电力智能模块通过MODBUSRTU场总线连接并连接到由电力监控设备供货商提供的智能接

20、口模块。(1)智能断路器具有PMU200EPMU100整能对话单元，能与上位监控系统进行双向通信，通信协议通用开放，通信速率为19200bps。(2)智能对话单元可接收监控系统发送的开启或闭合命令，并动作断路器，实现远方遥控功能。(3)智能对话单元可以向监控系统传送断路器位置状态、运行状态和储能装置状态、保护动作、参数设定值、电流值、电压、频率、功率因素、有功电度、无功电度等。(4)智能对话单元具有友好的人机界面，便于进行参数设定、查看有关历史记录、显示运行参数及数字表计等，具有编辑、记忆、显示、预告、报警等功能。(5)变电所进线断路器在线监测电能质量，主要监测基波、畸变、直到第63次谐波的幅

21、值和相位，并具有功率测量功能。母联断路器、三级负荷总断路器、环控电控室馈出断路器具有电流测量功能。(6)智能断路器采用断路器加智能模块的形式，并保证功能和可靠性等性能指标不降低。(7)PMU200E口PMU32(fe力智能模块采用安全可靠的连续不间断的UPS空制电源，保证电力智能模块的工作的稳定性和可靠性。不间断的UPS空制电源同时也向由电力监控设备供货商提供的智能接口模块提供可靠电源。(8)PMU200EPMU100医口PMU320I?能电力监测仪均带有标准的RS485接口，采用开放MODBUSRTS讯协议，通讯速率为19200bps，实现PMI®能电力监测仪与智能接口模块的数据交

22、换和通讯功能。3.5软启动器电动机容量大于或等于75kW的电机采用软启动方式，设专用启动控制柜(外形与其它馈电柜相同)，内装断路器、接触器、快速熔断器、电机保护控制模块及软启动器，软启动器满足重载型设备的起动和运营要求，用于有正反转控制要求的电器元件保证设备载连续两次启动后继续运行(正转启动一自由停车一反转启动一连续运行)。为方便运营、管理和维护，电机保护用断路器采用固定抽出式的接线方式不同功率等级软启动器均采用施耐德电气ATS48Q系歹U、同一防护等级产品，符合下列主要技术要求：(1)满足系统电压、电流、频率等技术性能要求。电压：23015%至415+10%频率：50、60±5%(自动)，50、60±20%(必须进行设定)电流：额定电机电流In可以在启动额定电流的0.4至1.3倍范围内调整。(2)软启动器标称电流满足电机功率要求。最大的启动电流在额定电机电流In的1.5至7倍范围内调整，但限于启动器额定电流的5倍以内。(3)运行方式及参数现场可调，且有宽阔的启动电压、启动电流和