安科瑞 鮑靜君

　　摘 要：本文基于電力電子技術(shù)與工業(yè)智能控制技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)目前電力系統(tǒng)供電需求，詳細介紹智能低壓系統(tǒng)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點以及由智能可編程邏輯控制器、智能器件（電動機保護器、智能 I/O、變頻器、軟起動器等）、觸摸屏等組成的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：智能低壓系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通信；可編程邏輯控制器系統(tǒng)；智能監(jiān)控

　　0 引言

　　隨著人們的生活水平不斷提升，對電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求越來越高。為提升用戶體驗滿意度，確保供電系統(tǒng)的連續(xù)性、穩(wěn)定性以及高可靠性，低壓配電設(shè)備逐漸由傳統(tǒng)型向集成化、智能化轉(zhuǎn)變。2016 年，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》文件發(fā)布，國家明確提出建設(shè)智能電網(wǎng)，智能互聯(lián)，提升電力系統(tǒng)的智能化水平。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，越來越多的智能化電力設(shè)備投運到供電系統(tǒng)中，低壓配電系統(tǒng)的智能控制技術(shù)得到較快的發(fā)展。

　　1 智能低壓系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備的特點

　　1）開關(guān)柜的構(gòu)成

　　智能開關(guān)柜顛覆傳統(tǒng)開關(guān)柜設(shè)備配置方式，以智能儀表、智能斷路器、智能馬達保護器、軟起動器及可編程邏輯控制器（programmable logic controller,PLC）等智能器件組成的配電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)以主令器件（普通指針儀表、斷路器、繼電器、接觸器、熔斷器、熱繼電器）組成的配電系統(tǒng)。

　　2）開關(guān)柜的操作和控制方式

　　傳統(tǒng)的開關(guān)柜僅適合現(xiàn)場人為操作，全部由主令電器元件組成的傳統(tǒng)配電系統(tǒng)往往很復雜，使用的元器件多，布線復雜，日常操作、維修非常不方便；而智能開關(guān)柜由智能器件與斷路器、繼電器、PLC 等組成配電系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)元器件少，智能元器件之間通過通信網(wǎng)絡(luò)連接，布線簡單，不僅能夠就地操作，還能遠程監(jiān)控，如果裝上通用分組無線服務（general packet radio service, GPRS）裝置，利用移動手機客戶端，用戶可以隨時隨地查看系統(tǒng)內(nèi)

　　各個元器件的實時運行狀態(tài)。

　　3）系統(tǒng)的智能電容補償

　　利用智能配電系統(tǒng)配置智能電容補償控制柜，智能電容器與智能電容控制器組成完整的電容補償智能系統(tǒng)，可實時調(diào)節(jié)供電質(zhì)量，為供電系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電能。

　　4）人機界面與通信管理

　　智能配電系統(tǒng)單獨設(shè)置一臺控制柜，控制柜內(nèi)安裝通信管理機與人機界面，人機界面與通信管理機相連，實時顯示系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備運行狀態(tài)。通信管理機下連整個供電系統(tǒng)上所有設(shè)備，上連集中控制室管理機，通過通信管理機可實現(xiàn)電力系統(tǒng)四遙功能。

　　2 智能低壓控制系統(tǒng)在智能配電領(lǐng)域的運用

　　2.1 智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

　　實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的智能化，智能控制系統(tǒng)*。日前，國家電網(wǎng)公司發(fā)布消息，對建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作出部署安排，智能控制系統(tǒng)的重要地位將更加突顯。

　　智能低壓控制系統(tǒng)主要是將整個配電系統(tǒng)所有智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)通信方式整合在一起，通過 PLC、通信管理機或者上位系統(tǒng)進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視與控制。智能低壓控制系統(tǒng)主要包括主監(jiān)控系統(tǒng)、PLC監(jiān)控系統(tǒng)、不間斷電源（uninterruptible power supply,UPS）供電系統(tǒng)以及人機界面等幾大系統(tǒng)單元。智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 1 所示。

2.2 主監(jiān)控系統(tǒng)

　　一般為樓宇自動化系統(tǒng)（building automat*tem, BAS ） 或 者 數(shù) 據(jù) 采 集 與 監(jiān) 視 控 制 系 統(tǒng)（supervisory control and data acquisition, SCADA），采取以太網(wǎng)或者 RS 485 通信，主監(jiān)控系統(tǒng)通常安裝于距離設(shè)備房較遠的集中控制室內(nèi)。遠距離信號傳

　　輸時，智能控制系統(tǒng)在設(shè)備房通信端與集中控制室通信端分別安裝一組光電轉(zhuǎn)換器，使用多模光纖傳輸信號，借助光纖傳輸信號速度快、可靠性高及抗干擾能力強等優(yōu)點，減少線路干擾及信號反射對信號傳輸?shù)挠绊?，從而使智能通信系統(tǒng)信號傳輸更穩(wěn)定可靠。

　　2.3 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)

　　在智能配電系統(tǒng)內(nèi)，PLC 作為配電系統(tǒng)主要的監(jiān)控裝置，通常要求安裝于配電室內(nèi)的控制柜內(nèi)，控制柜與其他配電柜安置在同一個配電室內(nèi)。PLC對配電室內(nèi)所有的設(shè)備進行監(jiān)控，主要包括完成備自投功能、通過采集各儀表或傳感器的電流、電壓、頻率及功率因數(shù)等數(shù)據(jù)掌握設(shè)備運行和供電狀況、與人機界面配合處理并顯示系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)等。

　　2.4 UPS 供電系統(tǒng)

　　對于一個完整的通信系統(tǒng)，一套持續(xù)、穩(wěn)定的供電系統(tǒng)是保證通信系統(tǒng)正常工作的前提。智能配電系統(tǒng)通過配備 UPS裝置來保證通信系統(tǒng)的正常用電，正常情況下，UPS 系統(tǒng)通過市電為通信系統(tǒng)供電，并給電池充電；當市電停電后，UPS 系統(tǒng)使用電池電通過主機逆變后為通信系統(tǒng)供電，保證通信系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

　　為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，UPS 裝置通過本身通信端口連接至 PLC 系統(tǒng)，PLC 對其進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)上傳至主監(jiān)控系統(tǒng)，主監(jiān)控可以實時監(jiān)控 UPS 系統(tǒng)的運行狀態(tài)，通過報警或警告信息可以提前了解 UPS 系統(tǒng)故障狀況，在故障發(fā)生之前解決故障隱患，保證系統(tǒng)長時間*運行。

　　2.5 人機界面

　　為了方便用戶體驗，智能配電系統(tǒng)人機交互界面通常選用面板安裝式觸摸屏裝置，安裝在配電室控制柜面板上。觸摸屏通過數(shù)據(jù)通信線與 PLC連接，觸摸屏將 PLC采集到的信號或者經(jīng)過處理的信息完整地顯示在界面上，可以非常方便地看到整個配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

　　觸摸屏支持智能配電系統(tǒng)的四遙功能，用戶通過觸摸屏可以查看各斷路器的位置信號，配置整個配電系統(tǒng)內(nèi)各個智能元器件的參數(shù)，遙控備自投系統(tǒng)的投入與退出，同時通過觸摸屏可以查看各回路的運行電流電壓等信息。

　　為了防止非操作人員誤操作，觸摸屏配置有密碼保護功能。用戶想要進入觸摸屏操作界面，首先需要輸入正確的密碼口令后才能進入操作系統(tǒng)進行下一步操作；觸摸屏在無動作 5min 之后，會自動鎖屏，實現(xiàn)系統(tǒng)安全保護。

　　2.6 智能設(shè)備

　　智能設(shè)備是智能控制系統(tǒng)主要的組成部分，智能配電系統(tǒng)主要的智能設(shè)備除了 PLC、觸摸屏、UPS外還有具有通信功能的智能儀表、智能監(jiān)控設(shè)備、智能顯示設(shè)備等；而配電系統(tǒng)應用的智能設(shè)備是智能儀表。

　　目前使用的智能儀表多是數(shù)顯式儀表，儀表不僅能夠顯示電流值、電壓值，還能夠顯示無功功率、有功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)及電網(wǎng)頻率等信息。智能儀表帶有不同回路數(shù)的開關(guān)量輸入與繼電器輸出模塊，利用儀表的開關(guān)量輸入模塊，可以將斷路器的合分閘信號及故障信號接入儀表；將儀表的繼電器輸出模塊串入斷路器合分閘回路，可以實現(xiàn)對斷路器合分閘的遙控操作。

　　智能儀表帶有一路或者多路通信端口，通過通信口與 PLC 系統(tǒng)連接，PLC 可以遠程讀取儀表內(nèi)電流值、電壓值、無功功率、有功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率以及接入儀表開關(guān)量輸入模塊的斷路器運行狀態(tài)等相關(guān)參數(shù)信息；同時 PLC也可通過通信網(wǎng)絡(luò)控制儀表繼電器輸出的閉合與斷開來控制斷路器的合分閘。

　　3.安科瑞智能電動機保護器介紹

　　3.1產(chǎn)品介紹

　　智能電動機保護器(以下簡稱保護器)，采用單片機技術(shù)，具有抗干擾能力強、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進行保護，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。

　　3.2技術(shù)參數(shù)

　　3.2.1數(shù)字式電動機保護器

3.2.2模塊式電動機保護器

3.3 產(chǎn)品選型

　　說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

　　4.結(jié)束語

　　隨著國家“互聯(lián)網(wǎng)+”智能電網(wǎng)計劃的推進，建設(shè)智能、安全的電力系統(tǒng)將是未來一定時期電網(wǎng)建設(shè)的重要任務。而泛在電力聯(lián)網(wǎng)概念的提出，勢必會推動智能控制系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展。隨著智能配電系統(tǒng)不斷地更新完善，必將推動智能配電技術(shù)向更高層次發(fā)展。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，微電子技術(shù)不斷更新，新的智能配電設(shè)備也將會不斷地被研發(fā)并運用于各配電領(lǐng)域。