mlsdsz型智能低压成套配电系统功能及配置要求pdf

  电工电气(206No.8)MLSD-SZ型智能低压成套配电系统功能及配置要求(福建森达电气股份有限公司，福建福州350002)引言随只能电网对国民经济影响的加大和配电智能网络的研究深入，要求系统监控能提供关于电能质量更为准确的实时信息，实现对配电和监控设备和智能型元器件监控、保护和控制通信。20纪80年代，系统电参数的测量、系统运作状况的监测开始采用电量变送器加PLC或工控机的方案，这种方案较传统的方案已经有了质的提高。但其存在稳定性与精度差、故障率高、调试困难等缺点，不能适应系统的要求。从20世纪90年代起，随着微机技术的发展，以及“大数据”、“物联网”的概念逐步兴起，能源互联网逐步推动了智能电网的产业高质量发展和革新。智能电网的发展首先必须要有智能元器件为基础，在推出智能型元器件的同时，功能越来越强大的低压系统监控也快速地发展。通过智能仪表系统与低压电气系统的现场设备配合，保证仪表系统与环境、负载等对象进行各种信息的交换，通过现场总线技术实现变配电系统信息的交换和管理，提高整个变配电系统的运行可靠性。2005国家发布了GB/T7251.8—2005《低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术方面的要求》，规定智能低压配电设备的通信方式、功能、控制、柜体结构、系统配置、试验方式等有关要求，从而使智能配电设备的开发、生产有了统一的依据。目前，国内推出多种产品，均是采用简单的现场总线经过控制电缆将现场元器件和上位机(主站)连接起来，仅按标准中要求实现普通的“四遥”功能，不具备有GPRS无线通信、现场在线实时温度测量、现场故障预警等现代智能电网所需特点。国内外厂家的产品功能都有限，产品都不进行重要参数的瞬态特性的测试(电能质量频率变化、电压偏差、谐波和三相不平衡及电压骤降等)，并给出分析结果；没提供如被测部位运行的温度、断路器触头磨损等非电量参数；更没有实现短路故障的早期检测与保护等高水平的智能保护，以及可实现GPRS无线传输等功能。系统功能及配置要求MLSD-SZ型智能低压成套配电系统由低压开关设备和具有通信功能的智能化元件经GPRS无线网络与计算机网络连接，通过特殊软件系统运行控制，可实现低压成套开关设备正常运行管理的智能化和自动化；系统具有负荷控制和运行管理为一体，可实现实时数据采集、数字通信、整定值管理、在线监测、故障诊断与分析，以及事件记录与告警、各类报表等功能，本系统的原理如图1所示。采用现场设备层、通信管理层和监控管理层，通过GPRS无线网络连接形成智能系统。现场设备层包括：智能型断路器(带检测触头磨损和电力参数功能监测)、温度监测模块、智能功率因数补偿控制器、多功能仪表、智能电动机控制器等组成。通信管理层有智能监控前端机和GPRS终端，此层设备和现场设备层均直接安装在低压配电柜上，实现传输发射功能。监控管理层设置有：GPRS接收端、远程管理机、监控主机、监控从机及UPS和打印机等配套设备，实现对现场设备层的监控、监测、诊远程管理机监控从机监控主机打印机UPSGPRS终端InternetGPRS终端GPRS终端交换机以太网TCP/IPGPRS终端智能监控前端机RS485MODBUS系统应用方案原理图信息与交流MLSD-SZ型智能低压成套配电系统功能及配置要求60电工电气(206No.8)断、控制等功能，以此来实现整套的智能系统。智能低压成套配电系统可能运用于各类配电场合，具有现场条件复杂、分布广泛、设备操作频繁、经常性故障脱扣、电磁或谐波干扰等很多问题，因此系统应具有强抗干扰的能力、故障响应迅速等特点，能实现参量获取和处理数字化、自我监测和诊断能力、自适应控制能力和决策优化等要求。系统基于分层分布式结构，主要控制功能由设备层的智能化元器件完成，采用现场总线技术实现变配电系统信息的交换和管理，形成网络集成式全分布控制管理系统，系统中的智能化元器件并不完全依赖互联网网络，在必要的情况下可进行独立运行，以满足系统运行的实时、快速及可靠性的要求，并确保在智能网络本身故障时仍可安全运作，满足低压电器设备正常运行管理的需要及工厂生产的全部过程控制的要求。1.1成套开关柜体选用和要求智能低压成套开关设备在内部结构上应满足电气产品性能的要求，并要把自动化系统的安装与调试考虑其中，除了考虑其运行的可靠性，还应该要考虑导电主母线与控制总线分开布置，同时还应设置有专用通信电缆隔室或通道，使总线尽可能远离母线或与母线垂直走向，电缆隔室中还应留有安装电源模块、连接端子等空间。在主进线柜或其他柜体设计中，预留有专门隔室用于安装控制管理系统中的器件，同时作为新一代的配电产品还应从“智能环保”、能减排”、“系统工程”、“生产制造”、“市场应用”五个方面和“智能性、环保性、安全性、可靠性”四个特性考虑，致力于设计、生产、用户、工程的投入与产出等提供了一整套系统的解决方案，提高智能化程度及减少能源的排放等方面的浪费和污染，达到环保与节能并行的目的。本智能低压成套配电系统柜体采用某公司的MLSD型柜体，其在研发过程中采用计算机模拟仿线的要求，建立可体现相互关系的三维模型，通过模拟、优化设计，产品结构是采用C型型钢和专用结构件组成的柜架，C钢为开口形，材料前处理容易，克服了以前开关柜柜体前处理存在死角，局部无法达到前处理的要求，同时采用进口覆铝锌板经过槽弯工艺制作而成，免去电镀、喷漆等工艺，不仅环境保护效果好，最关键是在于能增强柜体的机械强度和有效地防止因电流过大而引起涡流产生的柜体发热现象。内部结构采用标准模块化紧凑型布置，在不改变外框的情况下可任意选用组装成抽屉式、间隔式、固定式及混装式，同一系统可满足多种等级用电的要求，且最多可配置36个馈出回路，各回路的配备有符合网络通信要求通信电缆的接插头，并设立专用的电缆隔室，使通信电缆和控制电缆与动力电缆完全分开，防止电磁干扰。柜顶母线室采用可翻盖的封盖，要安装母线系统时直接打开顶盖，放入母线即可，实现用户快速现场安装；另由于水平母线置于柜顶，散热条件好，因此可大幅度的提升动稳定性和热稳定性。开关柜配有可分离式的底框，方便装配过程中的工序转道和对现场施工的防护，体现人性化功能设计。柜门为金属门外加钢化玻璃门的双层结构，在外层钢化玻璃门的内框采用了特制密封条，不仅外观美观而且防护等级可达到IP40～IP65。1.2智能断路器的选用和要求现有的智能化断路器可实时地显示电流、电压、功率、功率因数、频率、能量、温度等各种特征参数并可对维护事件、故障参数进行储存和分析，具有自诊断能力；并采用小型化和模块化结构，集测量、保护、监控于一体，具备过载、过流、速断、漏电、接地等常规控制、保护、报警、整定功能外，还具备人机对话显示、记忆、分析、判断和选择以及网络通信等功能。这些智能化断路器的使用不仅简化现场总线的布线，也为后期运行维护人员进行一定的信息查询和故障判断处理提供现场的实际运 行资料，为系统运行方式的优化奠定了基础。 1.3 智能仪表及控制器的选用和要求 智能仪表及控制器为现场设备层终端设备的一 部分，包含有测量仪表、马达控制器、功率因数补 偿控制器、温度在线测量装置等。智能仪表及控制 器应可对采集到的数据来进行实时运算、分析和处理， 分析监测到的结果，对提取电能质量做评估，为 用户更好的提供决策，它集测量、监控、电能质量分析于 一身，可通过总线通信接口与互联网或通过GPRS 络，将系统有关的信号及电能质量信息提供给中央控制计算机。在配电成套设备温度监测方面，基于 载波通信的低压开关柜温度在线监测装置解决了低 压配电设备所需监测温度接点多的问题，特别是在 一个或多个控制器中，所有的温度监测点必需连网， 采用载波通信的方式大大减小了布线的麻烦，并且 减少了由于布线不当引起的干扰等方面的因素。 MLSD-SZ型智能低压成套配电系统功能及配置要求 电工电气(206 No.8) 1.4 智能监控前端的功能及技术方面的要求 智能监控前端机是低压智能配电系统数据信 息交换的桥梁，负责对现场配电设备的数据信息进 行实时采集、存储、传送、分析和显示等功能，并 传达上位机对现场配电设备的各种控制命令；采用 ARM9 高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统 为软件支撑平台；内置超大非易失性内存及RAM 储器；支持RS485/RS232、CAN、GPRS和以太网等多 种通信方式，满足现场设备互联要求；通信接口通 过光电隔离，抗干扰能力强；支持103/104/MODBUS/ TCP 等多种通信规约；配置大屏幕彩色图形液晶显 示器，触摸屏输入，人机对话友善；在前端机上可 完成对现场所有智能仪表的设置，实时数据的读取、 分析，并以图形、文字等方式予以实现；具有历史 数据记录、查询功能；完善的报警功能。 1.5 后台监控系统的功能及技术方面的要求 实现远程对开关柜上的现场设备做控制和现 场的监测功能技术，具体如下： 实时数据采集：通过现场低压柜上的智能元器件采集各进出线回路的电流、电压、功率、功 率因数、频率、能量、谐波等电参量，对配电回路 中的设备正常运行状态进行检测，并能把这些状态和数 据在上位机进行处理、分析、判断和显示。 事件顺序记录及处理：事件顺序记录包括：各断路器合分闸信号、保护动作信号、控制 操作信号、设备报警信号等。当事件顺序记录数 据发生变化时，系统应将事件发生的时间、性质、 名称记录在实时数据库，使用方认为有必要时， 可方便地选定范围输出到打印机上。 数据处理：系统对实时所采集的数据进行处理及监测，根据电流、电压、功率、功率因数、 频率、能量等变化情况，进行电量的累加及峰、平、 谷的计算，以及最大值、最小值、限值的比较计算。 异常事件报警：系统对采集到的各实时数据进行比较处理，所检测数据与定义的正常参数状 态不相符时予以报警和反馈信号。报警有声、光闪 烁及报警条文显示等形式，当报警状态返回正常并 经人工复位时，报警信号自动消失，而报警条文存 入历史数据库中。 数据历史记录：系统将保护动作、受控对象的控制操作、测量参数等作为历史记录数据，按 类型分别分类储存，以便对历史事件的追忆或分析。 运行监测和管理：配电后监控系统能够在监控平台界面显示系统主接线、设备型号规格、设 备状态、实时测量参数、故障报警信号等。并可根 据需要进行事故、历史数据和事件记录查询。 屏幕显示：在后台监控平台上可以选择屏幕的各种显示方式，屏幕显示采用多窗口方式或单 窗口方式，画面在局部可放大或缩小。屏幕显示的 内容包括：主接线图( 实时显示开关状态、电压、 电流、功率等主要运行参数)；以及各种运作时的状态 包括各重要参数的趋势曲线图、日负荷曲线图、电流、功率的曲线图)；事故及报警信息；控制操 作过程记录；各类运行日报表、月报表及运行日志 等；系统可根据要求形成各种各样的形式的文字报表。 结语低压成套开关设备的智能化研究是智能电网发 展的主要方向。智能化低压成套开关设备是智能低 压配电与控制管理系统中最关键、核心的设备，它将大 幅度提高总系统的运行质量与水平。MLSD-SZ 智能低压成套配电系统可实现GPRS无线传输，以 无线智能网络替代传统的控制电缆接线，节约了大 量的线缆及现场I/O 模块，大幅度减少了现场调试所 需的人力、物力，节约前期投资；可实现实时在线 重要点位温度测量，确保设备的可靠运行；可实现 对电能质量频率变化、电压偏差、谐波和三相不平 衡及电压骤降等指标的监测；可实现短路故障的早 期检测与保护，实现故障预警，让用户可实时解决 即将发生的问题，进而大幅度的降低故障带来的设备损 失、人员受伤或死亡以及停电的风险和成本；可实现对电 能质量实时分析，并提取电能质量评估信息，记录 故障有关数据，便于分析、查找故障原因，为用户 提供决策，构成智能化监控保护与信息管理系统。 MLSD-SZ 型智能低压成套配电系统主要是以 MLSD 型低压配电柜基础上配备智能模块和智能断 路器形成，智能仪表、控制器、智能断路器、前后 端监测系统可灵活配置，并不局限于文中介绍的模 块功能产品，用户可根据项目要求和特点以及成本

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