2022年智能化配电综合解决方案 .pdf

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1、智能化配电综合解决方案智能化配电系统是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备以及管理于一身的综合信息管理系统 ，通过各种通信网络把众多的带有通信接口的低压开关和控制设备与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度。智能化配电系统与传统的配电系统相比，具有稳定性好，可靠性高，利于集中控制，能实现无人值守，组网后能降低大量费用等优点。可以预见，可通信智能电器设备将逐步取代传统的电器设备。目前，国外多家著名电器制造商都推出了智能变配电系统综合性解决方案。例如施耐德的透明工厂、ABB 公司的 ESD3000 系列等，这些都是智能化变配电技术的典型

2、应用。常熟开关制造有限公司一直致力于智能低压电器的研究，通过不断努力， 也取得了一定的成绩。除原有的带有通信接口的CW 系列智能型万能式断路器、CM系列智能型可通信塑壳断路器外，公司还进一步开发出其他智能化产品如电动机保护器、电动机软起动器、双电源切换控制装置、网络电力仪表、智能I/O 模块、 CN1 系列通信适配器和CN1EG 以太网网关等一大批产品。公司在2006 年推出了Riyear- PowerNet 配电监控系统，系统集成了专业的Riyear-PowerNet配电监控组态软件，配合公司的智能配电元件，形成了一个完整的产品体系。Riyear - PowerNet 系统主要特点Riyea

3、r-PowerNet配电监控系统是以现场总线技术为基础，配合各种可通信智能配电元件，将现场的低压配电系统和计算机网络紧密结合，集遥测、遥信、遥控与遥调等功能于一体，大大提高了配电的智能化水平，是传统配电系统的理想升级替代解决方案。Riyear-PowerNet系统是一套完整的软、硬件产品体系，包括一系列具备自动化功能的工业级配电元件以及完整的上位机软件、网络布线方案 ，支持包括Modbus 、ModbusTCP 、PROFIBUS 和 DeviceNet 等各种通信总线的连接。通过高效率的数据采集，用户可以实时掌控整个配电系统的运行情况，即现场的工作状态、趋势曲线、历史记录、操作及报警记录等均

4、可方便浏览。Riyear-PowerNet配电监控系统主要可实现以下主要功能。1) 实时监视。用户可以即时察看现场配电系统的各种运行状态和电器参数，直观显示电气线路、运行曲线，并可实时更新数据。2) 远程控制。可以在监控主机或者远程的工程师站，对现场的各种配电元件进行操作，点击界面对象，方便实施远程操作，并对设备定值管理。3) 报警故障。如果现场发生报警或者故障，系统可以通过多种方式( 如语音、图形闪烁和GSM 短信息等 ) 将当前状态和故障原因通知值班人员，并且帮助维修人员快速排除故障。4) 历史数据。系统包含一个历史数据库，用于存储指定变量长时间的变化趋势，方便用户对现场情况进行分析。5)

5、 数据库记录。系统可对各种报警、故障以及操作进行记录，经ODBC 接口存储到各种通用数据库中，通过系统数据库提供包括各种数据报表、曲线分析、事件记录和设备维护信息等方面的完善管理功能。Riyear - PowerNet 系统组网方案Riyear-PowerNet的组网方案简便易行，能极大地减少用户现场布线的时间和成本，并可根据系统的具体要求，进行灵活的调整。下面是两个比较常用的组网方案 ( 以 Modbus总线为例 ) 。1) 方案一对于比较集中的小系统，可以通过串口直接连接的方案，将计算机和现场设备用双绞线直接连接起来，所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

6、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2) 方案二对于分散的大系统，可以将现场的Modbus设备接入以太网网关，通过以太网来构筑监控网络，所示。Riyear-PowerNet系统包括一系列具备自动化功能的工业级配电元件以及完整的上位机软件、网络布线方案，支持各种通信总线的连接，包括Modbus、ModbusTCP 、Profibus - DP 、DeviceNet 等。通过高效率的数据采集，用户可以在任何时间任何地点实时掌控整个配电系统的运行情况。现场的工作状态、趋势曲线、历史记录、

7、操作及报警记录等均可轻松浏览，帮助用户在最短的时间内建立起适合自己的完善的配电自动化网络。Riyear-PowerNet系统支持各种最新的数据解决方案，包括支持远程数据库、OPC 服务器及Web服务器等 ，大大减少用户组织计算机系统的成本和时间。比如通过安装Web服务器组件 ，用户在网络上无需任何附加软件就可通过IE 浏览器进行数据和画面的浏览。Riyear-PowerNet系统除支持本公司所有的可通信元件外，同时也支持各种不同厂商的可通信元件，并且可以无限升级扩充，是具有开放性、通用性的功能强大的监控系统。Riyear - PowerNet 配电监控系统中的智能型低压成套设备通常智能型低压成

8、套设备是指：采用标准开放的现场总线通信技术将具有通信功能的低压智能设备( 如智能型断路器、智能型保护控制装置、智能型测控装置及智能仪表等) 由通信电缆相互连接起来，通过后台主控系统 (PLC 或 PC 系统 ) 实现对整个配电系统数据采集和运行状态的远程监视、控制以及系统数据的存储分析和设备运行管理等功能的低压成套设备。智能型低压成套设备是全新设计的总线式的智能化开关柜( 如 CGZ1) ，也可以是GCK 、GCS 、MNS 和 GGD 等传统开关柜的智能化改造。智能型低压成套设备相对于传统低压成套设备，最主要的区别是前者采用可通信智能型保护、测量及控制设备取代了传统热磁保护设备、指针表及继电

9、器控制设备，提高了保护动作的准确性、 测量的精确性及控制的可靠性，同时运用计算机技术和现场总线通信技术很好地实现了配电系统的远程智能化监控管理功能。智能型低压成套设备相对于传统低压成套设备在结构上的主要区别是采用了数字式可通信智能设备，增加了现场总线通信网络，为了保证通信系统的稳定运行，必须考虑如何提高设备和通信网络的抗干扰能力和系统可维护性，主要体现在如下几个方面。1. 通信电缆选型考虑到配电柜正常运行后环境温升较高，电磁场干扰较大 ，所以通信电缆建议选用A类屏蔽双绞线。2. 通信电缆敷设同样为了提高通信网络的运行可靠性和系统可维护性，要求设立专用的通信电缆敷设通道，远离强电环境。常熟开关制

10、造有限公司的可通信配电柜均设计有专用的通信线小室。3. 通信电缆连接智能设备之间和配电柜之间通信电缆的连接，必须考虑连接的可靠性，并且通信电缆的屏蔽层不能在总线任何中间位置断裂，通信电缆连接所示。4. 系统接地根据工程实际情况要求，通信接地方式有多种( 通常采用单点接地)，但通信屏蔽层接地必须可靠，以提高系统通信的稳定性。Riyear - PowerNet 配电监控系统中的智能化电器设备选型智能化电器设备的选型主要针对根据工程总体设计需要对现场层智能型保护设备、测控装置等设备进行配置。在对设备功能、质量稳定性和外形进行选择的同时，必须充分考虑到现场总线通信接口规范( 物理接口、协议、传输速率和

11、数据量等) 。1. 进线、联络及馈线( 大电流 ) 回路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 采用智能型万能式断路器( 如 CW1 、CW2 系列等 ) ，在考虑这些设备的相关保护特性及分断指标的同时，还需考虑如何实现配电系统的远程监控功能( 四遥功能、管理维护功能等) 。1) 智能型断路器配置通信接口功能，直接实现回路的远程监控管理功能。需明确要求断路器通信接口规范，CW1 、CW2 系列断路器能够直接实现Modbu

12、s - RTU 现场总线通信。若系统设计为PROFIBUS - DP 现场总线通信网络，则可以通过外加协议转换模块来实现 PROFIBUS - DP 现场总线通信，DeviceNet 总线系统也采用相同的解决办法。目前支持的协议转换模块有CN1DP - MP(Modbus 转 PROFIBUS - DP 适配器 ) 、CN1DP - MD(Modbus 转 DeviceNet 适配器 ) 和 CN1EG10(Modbus TCP 网关 ) 。CW2/P 型断路器是常熟开关制造有限公司最新的产品，相比普通的通信型CW2/H 断路器，增加了电能参数测量功能，除原有的电流、线电压测量外，还能对有功、

13、无功、视在功率、电量及 231 次谐波等参数进行测量，可取代一般的多功能电力仪表。2) 智能型断路器未配置通信接口功能，采用外加智能电力仪表实现回路的远程监控管理功能。主要适用于不具备通信能力的断路器的回路，采用外配智能电力仪表( 如 CE1Z 、CE1AV 智能电力仪表等 ) 或远程 I/O 模块 ( 如 CI1-SCM423)，同时这些外配智能型可通信模块通信接口规范必须符合系统设计要求。CE1Z 是常熟开关制造有限公司开发的多功能网络电力仪表，可测量电流、电压、功率、频率、电能和谐波等电力参数，具有精度高，体积小，功能全等特点。CE1Z可加装专用的I/O扩展模块， 直接对断路器的合分状态

14、和报警状态进行采集，并且通过继电器输出控制断路器合分闸。2. 馈线及配电回路采用智能型塑壳断路器( 如 CM1 、 CM2系列等 ) ，同样在考虑这些设备的相关保护特性及分断指标的同时，还需考虑如何实现配电系统的远程监控功能。1) 智能型塑壳断路器配置通信接口功能，直接实现回路的远程监控管理功能。主要适用于大电流等级塑壳断路器回路，且需实现比较完善的远程监控管理功能。设备配置符合系统设计要求的标准开放现场总线通信接口。2) 智能型断路器未配置通信接口功能，采用外加智能网络仪表或者远程I/O 模块实现回路的远程监控管理功能。当系统中塑壳断路器不具备通信接口功能时，可通过智能电力仪表( 如 CE1

15、Z或 CE1AV) 或远程 I/O 模块 ( 如 CI1-SCM423)的方案来实现回路的远程监控管理功能。3. 电动机回路采用智能型电动机保护控制单元/ 智能型控制实现电动机的各种保护功能、测量功能、操作功能和事件记录功能等。配置通信接口功能可实现电动机回路的远程运行监控管理功能。它主要适合于传统电动机回路( 塑壳断路器 / 熔断器 +接触器 +保护装置 )设计方案，设备通信接口规范必须符合现场总线通信系统设计要求。该方案中的保护装置采用智能型电动机保护控制单元 ( 如 CD4等) 。同样设备的通信接口规范必须完全满足设计要求。4. 双电源切换自动转换开关适用于额定工作电压AC 400V50

16、 Hz、额定电流6800 A 的两路中性点接地的电源 ( 常用电源和备用电源或常用电源和发电电源)，因一路电源发生异常而进行电源之间的切换，保证其供电的可靠性和安全性。其中CA1为双断路器联锁结构，CAP1 为 PC 级双电源切换，切换速度快(CAP1 - 32100 在 100 ms 以内， CAP1 - 125400 在 200 ms以内 ) ，可适用于紧急供电系统。CA1 、CAP1 均有带通信功能的Z 型控制器，可实现四遥操作( 一般情况下，双电源切换开关不使用遥控操作) 。CA1 、CAP1 系列双电源切换产品、5 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

17、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - Riyear - PowerNet 配电监控系统支持的现场总线类型根据项目的实际需要和系统造价综合考虑系统的网络结构和总线类型。目前在国内电力自动化系统中常用的总线协议有以下几种。1. Modbus - RTU 总线1) 优点协议简单，成本低，大多数厂家均能供货，采用A 类屏蔽双绞线，实际通信距离可达到 1 km(理论值 1.2 km)，当通信距离大于1 km时，可通过增加中继器或采用光电转换模块 (RS485 转光接口 ) 实现距离的延伸。

18、2) 缺点通信速率不高，一般情况下，波特率小于100 Kbit/s，通常使用波特率为19.2 Kbit/s。2. PROFIBUS - DP 总线1) 优点。通信速率高，通常情况下波特率可达1.5 Mbit/s，最高波特率可达12 Mbit/s当现场通信距离超过标准要求时，可通过增加PROFIBUS 光电转换器或PROFIBUS 中继器 ( 最多9 个) 来实现距离的延伸。波特率与距离关系如表1 所示。2) 缺点。成本相对较高，协议复杂( 但提供协议转换芯片和开发工具包) 。3. CAN 总线1) 优点。相对于RS485传输距离和波特率都有很大改善。波特率与距离关系如表2 所示。2) 缺点。

19、CAN总线没有定义应用层协议，所以在项目实施的时候会因为通信协议的问题带来很大的麻烦，也不便于系统的维护另外，由于CAN总线采用短帧报文传输( 最长为 8 B) ，所以对于信息量较大的电力设备来说，通信效率就会降低。4. DeviceNet总线1) 优点。在CAN 总线基础上定义了应用层协议，统一了接口协议。波特率与距离关系如表3 所示。2) 缺点。目前国内并未推广开，只有少数厂家能供货，且成本很高。通过上述比较，可以看到，Modbus - RTU 总线不失为一种经济型选择方案PROFIBUS - DP总线通常应用在要求实时性较高的场合。除了对以上多种现场总线的支持外，Riyear-Power

20、Net 还提供了对Modbus TCP工业以太网的支持，并且具有很强的可扩展性，能按用户要求来增加对相应通信规约的支持。Riyear - PowerNet配电监控系统应用案例1. 某智能化配电监控管理系统方案简介某工业园区智能低压配电系统共由4 个变电站、 1 个测试中心和2 个箱式变电站组成。为了实现低压配电系统的保护、测控功能，在配电柜中安装智能型万能式断路器，在电容补偿柜上加无功补偿控制器及电量监控仪作为显示。由于各变电站分布较远，从站的节点数有100 多点，还需要为今后的发展和扩充留有余地，基本情况分两个阶段：第一阶段把1#、 4#变电站和生活区箱式变电站安排在一个主控站(主站 ) ，

21、把 2#、3#变电站和顶楼箱式变电站安排在一个主控站，生活水泵安排在一个主控站，5 台发电机控制和目前已运行的三期高压系统组成一个高压主控站，既方便操作又为以后发展留有余地，而各个主控站则通过工厂级以太网连接到中央控制室( 中央监控主机 )。在中央控制室通过以太网增加一个投影屏，实现对整个配电系统的显示。试验站变电站单独一个主控站，控制空压机、空调机。将在第二阶段安排实施。多主站这种方式适合配电站相对分散，从站设备相对较多，数量32 个的系统。采用多主站形式，多主站PC集中在中央控制室，进行集中监控，各个主站之间通过以太网与信息管理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

22、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 中心连接。系统网络结构所示。机组的运行以Riyear-PowerNet 系统的主机为监控中心，实现炉、机、风机和水泵集中控制 。在集中控制室内可完成机组正常运行工况的监视和调整、异常工况的报警和紧急事故处理，在少量就地运行人员的配合下，可实现机组的分阶段半自动起/ 停。集中控制室内的控制盘上布置大屏幕，显示重要参数的监视仪表和报警信号指示灯以及部分操作按钮，当系统出现全局故障时，可安全停机。控制室具有支持大范围的I/O 能力，具有功能强大的组

23、态能力，远程I/O 是执行控制逻辑、数据采集的控制模件，具有很高的可靠性和对工业过程的适用性。中控室设备包括人机接口站和显示终端，系统中的显示终端采用高性能的计算机，Windows操作系统作为平台。工程师站采用高性能的计算机，并兼操作员站。系统网络结构所示。结论针对目前智能型断路器的网络化控制的发展趋势，只有总线接口完备的产品，才能尽可能地满足各种用户的需要，也才能在市场上拥有更好的产品竞争力。精品文档考试教学资料施工组织设计方案名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -