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0 引 言
变配电站微机监控系统是目前电力建设中比较热门的一个话题,由于其可对供配电系统各种运行的开关设备的运行状态和各回路的实际参数进行实时采集和过程显示,对设备进行遥控和自动连锁操作,对参数越限报警、事故报告操作、事件记录和设备的远程配置等功能,从而极大改善配电设备的运行管理,为实现无人值守提供条件,可明显提高配电系统的安全性、提高供电质量、节省能源消耗、减少配电设备的运用费用。因此,目前变配电系统的集成应用已成为趋势。
变电站微机监控系统一般采用分散、分层、分布式结构,整个系统可分为3 层式结构:现场层(由智能型可通信设备组成) 、网络管理层(由安装在各个配电中心或功能段的通信管理单元组成) 、系统管理层主站层(由监控中心计算机系统组成) 。本文对应用于现场层的现场总线型低压成套开关设备进行分析,探讨如何更好地采用元器件和进行低压成套开关设备网络系统的设计。
分布式的结构,保持原有的电气系统设计的设备间隔划分,单元化、模块化设计,各间隔独立处理。各设备不依赖网络可独立完成各自的电气功能,而通过网络的集中的控制设备能实现设备间协调和连锁控制及系统监控功能。具体来讲,可进行如下比较:
(2) 现场总线型低压成套开关设备的电气控制方式。现场总线型低压开关设备完全摒弃了以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的传统型开关设备的管理观念和模式,代之以大量的智能型元器件(智能型网络仪表、网络I/O、智能型断路器、智能型分散功能模块等)和极少量普通型控制设备,是一种新型的网络集成式全分布控制设备。
总线型低压开关设备可对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度等电参数进行监测,对断路器的分合状态、故障
现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。现场总线技术是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术,采用现场总线技术可迅速、简单、低成本地实现自动化。现场总线技术的出现打破了原有控制系统的结构与模式,使控制系统趋向分散化、网络化、智能化,其最明显的特点为:信号传输数字化、标准统一全开放、控制单元独立。现场总线中,各种模拟信号在现场就被转换成标准的数字信号,采用全数字式、双向传输,传送时不易受周围环境的干扰,并可克服模拟信号在传输过程中衰减的问题,从而使数据有很好的完整性、可靠性和抗干扰性,延长了信号传输距离系统从上到下全开放,采用公开化的通信协议,遵守同一通信标准的不同厂商设备之间可互联和实现
每种现场总线都有其优势,也有其不足。大部分专家认为,从目前技术水平看,没有绝对先进的现场总线。从技术特征看, Profibus与CC-Link比较类同,这两种总线通信速率较高,但协议较复杂,成本较高,简单的主从通信方式相对单一、效率低 DeviceNet总线通信速率低于以上两种总线,但协议相对简单、成本较低、通信方式相对灵活Modbus总线协议更为简洁、成本低,但功能相对较弱 Asi总线主要适用于开关量传送和低压控制电器通信。
据低压电器产品特点及我国低压电器行业和市场实际情况,我国可通信低压电器发展主要跟踪DeviceNet、Profibus、Modbus、Asi 4种总线。
监控计算机或PLC按安装位置可分为前置机和监控机。据系统设计前置机为可选方式,按实际需要可直接安装在现场的总线柜上或安装现场,用户可在现场直接查看各种参数并进行修改。前置机连接总线柜内所用的可通信元件,这些可通信元件的数据均由前置机负责采集并可通过TCP / IP网络与其他监控计算机连接,起到数据搜集、中转的作用。考虑到现场的工作环境及可靠性的要求,前置机必须具备工作于恶劣环境的运行能力。前置机一般采用工业控制计算机,其防护等级高、可工作于变电站高温环境。
配电自动化监控软件采用组态软件,可方便地按照现场的配置,结合各种总线标准和用户需求形成人机界面。通过连接总线柜的智能设备,用户可在任何时间、任何地点实时掌控整个配电系统的运行情况。如常熟开关制造有限公司的Riyear-PowerNet配电监控系统软件,通过高效率的数据采集,现场的工作状态、趋势曲线、历史记录、操作及报警记录等均可远程显示。该系统可支持Profibus-DP、Device Net、Modbus等总线协议,并具备有以下主要功能:
(6) 用户管理功能。能对不同的用户设定不同的权限,具有相应的安全检查性。
2. 3 现场总线型低压成套开关设备与元件和系统的关系
现场总线型低压成套开关设备就是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(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、保护参数的调整、控制(四遥功能)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。作为现场层的总线型低压成套开关设备处于配电室高温、强电磁场干扰等恶劣环境下,为保证系统的稳定运行,必须考虑如何提高元件设备和通信系统的可靠性和抗干扰能力,主要体现在如下几个方面:
(1) 采用保护与测控功能一体的元件,各保护监控装置可独立完成测量、保护和控制功能,其功能的实现不依赖于通信层及变电站监控系统层。智能化电器元件的选型主要根据工程总体设计需要进行,考虑到应用在无人值守场所,故其高可靠性成为更重要的指标,目前相对优秀的国产元件有常熟开关制造有限公司的CM1、CM2、CM1Z、CW1、CW2、CW3等各类开关设备。
3 结 语
现场总线型低压成套开关设备是实现变配电监控系统的重要基础,它采用标准开放的现场总线通信技术将具有通信功能、高度智能化的低压智能设备同计算机网络紧密结合,让监控系统的底层装置在可通信管理方面形成标准化、模块化和简单化,从而使配电站的管理更为方便和实用,是传统配电开关设备的理想升级替代产品。
