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智能配電柜中電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

更新時(shí)間:2016-06-14   點(diǎn)擊次數(shù):1517次

安科瑞 周菁

江蘇安科瑞電器制造有限公司,江蘇 江陰

摘要

    本文介紹基于人機(jī)界面和智能電測(cè)儀表、電機(jī)保護(hù)器而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能配電柜進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)各回路分散式采集和集中控制管理的電力監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面在智能配電柜中無(wú)人管理的功能,省去了值班人員現(xiàn)場(chǎng)操作的繁復(fù)性,減少人工操作的誤差性,提高了供電質(zhì)量和管理水平,具有簡(jiǎn)明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:人機(jī)界面;智能儀表;電力監(jiān)控;智能配電柜

0引言

    智能配電柜是一種綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的配電柜,為終端能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)顯示單元,實(shí)時(shí)反映電力參數(shù)及電能質(zhì)量數(shù)據(jù),并通過(guò)數(shù)字通訊至后臺(tái)控制系統(tǒng),以達(dá)到對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行質(zhì)量的管理,而電力監(jiān)控系統(tǒng)作為當(dāng)今配電產(chǎn)業(yè)智能化的發(fā)展趨勢(shì),是配電自動(dòng)化控制非常重要的組成部分,主要功能包括:數(shù)據(jù)采集和顯示、數(shù)據(jù)記錄、導(dǎo)出、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)顯示、記錄等。

    本文以某電器公司智能配電柜電力監(jiān)控管理系統(tǒng)為例,提出利用觸摸屏和智能儀表、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及斷路器模塊等設(shè)計(jì)一套智能智能電力監(jiān)控管理系統(tǒng)[1]應(yīng)用于配電柜進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路中,對(duì)配電柜各個(gè)回路用電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、管理。

1項(xiàng)目介紹

    電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過(guò)使用電力儀表來(lái)監(jiān)測(cè)各回路設(shè)備的用電情況,通過(guò)集中采集顯示終端來(lái)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ),并能夠?qū)С鲆粋€(gè)工作周期的數(shù)據(jù),便于進(jìn)行系統(tǒng)和電力數(shù)據(jù)分析,能夠?yàn)榕潆姽裉峁┓治鲈O(shè)備運(yùn)行狀況及用電情況的依據(jù),本智能配電柜電力監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目基于用戶(hù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)配電柜進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路設(shè)備及用電情況監(jiān)控的需求,采用昆侖通態(tài)觸摸屏TPC1062K與安科瑞智能儀表P72L-E4/KC、P80L-E4/KC及電動(dòng)機(jī)保護(hù)器ARD2F-100A/CKQ,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電柜的進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路用電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示、數(shù)據(jù)存盤(pán)、導(dǎo)出功能,實(shí)時(shí)顯示回路的通斷狀態(tài),并對(duì)電機(jī)設(shè)備的過(guò)載、不平衡、欠載、接地等故障進(jìn)行故障報(bào)警與記錄,既能保證智能配電柜的正常運(yùn)行,又能對(duì)配電柜的進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

2用戶(hù)需求

    通過(guò)對(duì)配電柜進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理,了解設(shè)備的運(yùn)行狀況及用電情況,對(duì)所設(shè)計(jì)的電力監(jiān)控系統(tǒng)提出以下需求:

實(shí)時(shí)顯示:

    進(jìn)線(xiàn)柜:通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)柜回路智能儀表P80L-E4/KC電壓、電流、功率及電能等數(shù)據(jù),直觀(guān)的顯示出總電源進(jìn)線(xiàn)柜的負(fù)荷用電情況;

    饋線(xiàn)柜:主要采集饋線(xiàn)柜回路電壓、電流、功率及電能參數(shù),便于用戶(hù)實(shí)時(shí)了解外部所需電源的用電狀況;

    出線(xiàn)柜:通過(guò)P72L-E4/KC交流儀表采集出線(xiàn)柜單個(gè)回路的交流電流、電壓、功率等參數(shù),并利用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器ARD2F對(duì)出線(xiàn)回路電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和保護(hù);

    曲線(xiàn)分析:實(shí)時(shí)顯示各個(gè)電氣柜的電流(或功率)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)趨勢(shì)圖;

    事件報(bào)警:實(shí)現(xiàn)進(jìn)線(xiàn)柜、饋線(xiàn)柜、出線(xiàn)柜電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)的越限報(bào)警;

    電能管理:完成對(duì)回路各儀表的電力參數(shù)集抄功能,可查詢(xún)歷史時(shí)刻各回路的有功功率值、無(wú)功功率值、用電量(KWH)、功率因素、每相電流及電壓值,報(bào)表存儲(chǔ)時(shí)間短為1S,并自動(dòng)生成符合客戶(hù)管理需求的用電報(bào)表,報(bào)表能夠在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)電能實(shí)時(shí)查詢(xún);

    數(shù)據(jù)導(dǎo)出:實(shí)現(xiàn)各儀表電力參數(shù)按照客戶(hù)要求的時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)導(dǎo)出,導(dǎo)成Excel形式到U盤(pán),供客戶(hù)對(duì)電能統(tǒng)計(jì)、打印。

3設(shè)計(jì)方案

3.1參考標(biāo)準(zhǔn)

GB/T3797-2008           《電氣控制設(shè)備》

GB/T11022-1999         《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》

20077566-Q-604         《工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品安全要求部分:總則》

20077556-Q-604         《工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品安全要求0部分:記錄儀表的安全要求》

GB/T 16656.46-2010     《工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成及產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)與交換》

DL/T 814-2002           《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T634-2002            《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

DL/T 814-2002           《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T645-1997            《多功能電能表通信規(guī)約》

3.2系統(tǒng)介紹

    整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備主要包括人機(jī)界面、智能儀表P72L-E4/KC、P80L-E4/KC、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器ARD2F-100A/CKQ及開(kāi)關(guān)電源,通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)將配電柜進(jìn)線(xiàn)回路、饋線(xiàn)回路、出線(xiàn)回路各個(gè)儀表連接至集中采集顯示終端,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)顯示、參數(shù)存盤(pán)、故障記錄,實(shí)現(xiàn)智能型配電柜系統(tǒng)的電力監(jiān)測(cè)管理,系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

 

3.3 設(shè)備選型

 

4 系統(tǒng)功能
    上位機(jī)采用觸摸屏TPC1062K,通過(guò)觸摸屏[2]與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接,并在觸摸屏中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)變量配置、界面設(shè)計(jì)等,完成在上位機(jī)中監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)智能儀表P72L-E4/KC、P80L-E4/KC、ARD2F電動(dòng)機(jī)保護(hù)器、斷路器等配電設(shè)備用電情況及運(yùn)行狀況的功能。

4.1 系統(tǒng)圖顯示

    在觸摸屏實(shí)時(shí)顯示智能配電柜各個(gè)回路用電設(shè)備運(yùn)行狀況,便于用于實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況,對(duì)于出現(xiàn)的故障及時(shí)處理,并在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分合閘控制,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作,系統(tǒng)圖顯示界面如下圖2所示。

圖2  系統(tǒng)圖顯示界面

4.2 數(shù)據(jù)采集顯示

    觸摸屏采集智能配電柜進(jìn)線(xiàn)回路P80L-E4/KC智能電測(cè)表、饋線(xiàn)回路的P72L-E4/KC智能儀表、出線(xiàn)回路的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器ARD2F-100A/CKQ及P72L-E4/KC交流電測(cè)儀表、三相電壓、三相電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、電能等參數(shù),并在人機(jī)界面實(shí)時(shí)準(zhǔn)確顯示,方便用戶(hù)及時(shí)了解系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)以及進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)管理,具體數(shù)據(jù)如圖3至圖5所示。

圖3  進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)據(jù)顯示界面

圖4  饋線(xiàn)回路數(shù)據(jù)顯示界面

圖5  出線(xiàn)回路數(shù)據(jù)顯示界面

4.3 曲線(xiàn)顯示

    電力監(jiān)控系統(tǒng)將智能配電柜進(jìn)線(xiàn)回路P80L-E4/KC智能儀表、饋線(xiàn)回路P72L-E4/KC電測(cè)表、出線(xiàn)回路低壓電機(jī)保護(hù)器ARD2F及P72L-E4/KC智能電測(cè)表[3]的三相電流傳給人機(jī)界面用曲線(xiàn)的形式表現(xiàn),為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)曲線(xiàn),幫助用戶(hù)了解設(shè)備的用電狀況,便于用戶(hù)實(shí)時(shí)了解用電設(shè)備,具體曲線(xiàn)界面如圖6至圖8所示。

圖6  進(jìn)線(xiàn)柜曲線(xiàn)顯示界面

圖7  饋線(xiàn)柜曲線(xiàn)顯示界面

   

圖8  出線(xiàn)柜曲線(xiàn)顯示界面

4.4 數(shù)據(jù)存盤(pán)

    系統(tǒng)采集配電柜進(jìn)線(xiàn)回路、饋線(xiàn)回路及出線(xiàn)回路各個(gè)儀表數(shù)據(jù)并按照時(shí)間段進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢(xún),選擇時(shí)間間隔對(duì)系統(tǒng)采集的歷史數(shù)據(jù)查詢(xún),同時(shí)對(duì)出線(xiàn)回路電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)存盤(pán),查詢(xún)結(jié)果在觸摸屏存盤(pán)數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)建中顯示,便于用戶(hù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)了解,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出,便于用于了解各個(gè)設(shè)備歷史運(yùn)行狀況,存盤(pán)數(shù)據(jù)界面如下圖9、圖10所示。

圖9  電參數(shù)存盤(pán)界面

圖10  電能存盤(pán)界面

4.5 故障記錄

    通過(guò)觸摸屏的遙測(cè)對(duì)智能配電柜進(jìn)線(xiàn)回路、饋線(xiàn)回路、出線(xiàn)回路各個(gè)設(shè)備的電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)越限及通訊故障實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,并進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄,便于用戶(hù)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)定值的狀況及設(shè)備運(yùn)行狀況,事件報(bào)警記錄界面如下圖11所示。

圖11  事件報(bào)警記錄界面

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

    完善的數(shù)據(jù)采集功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電柜的全部用電設(shè)備數(shù)據(jù)采集、顯示和設(shè)備的運(yùn)行狀況分析,配電柜的數(shù)據(jù)采集由通訊模塊實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)由通訊采集傳送至后臺(tái)監(jiān)控。

    安全運(yùn)行監(jiān)視,操作人員借助觸摸屏系統(tǒng)人機(jī)界面,監(jiān)視智能配電柜的進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),并實(shí)時(shí)顯示,便于設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變更時(shí)及時(shí)進(jìn)行分析和處理。

    系統(tǒng)運(yùn)行可靠,提供智能配電柜進(jìn)線(xiàn)、饋線(xiàn)、出線(xiàn)回路主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警記錄顯示,便于操作人員對(duì)于故障報(bào)警和事故狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)急處理。

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控,在觸摸屏上進(jìn)線(xiàn)分合閘控制,減輕現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高安全運(yùn)行水平[4]。

6 結(jié)束語(yǔ)

    智能配電柜作為配電柜,除了配電管理外,還具有運(yùn)行管理與安全管理的功能,能夠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),的提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性,智能配電柜中電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用,在智能配電柜配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表,可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電柜各個(gè)回路設(shè)備的用電狀況及運(yùn)行狀態(tài),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理,免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄、操作的繁瑣工作,減少人員工作量,同時(shí),智能配電柜中電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析,整個(gè)系統(tǒng)既保證了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行,具有較高的系統(tǒng)可靠性,又提高了配電柜配電質(zhì)量和管理水平,因此,電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能配電柜的應(yīng)用,充分體現(xiàn)了智能化配電的優(yōu)勢(shì),具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10

[2].昆侖通態(tài)觸摸屏MCGS初級(jí)、中級(jí)教程. 2013.4

[3].劉美集. 配電柜的智能化電能監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 電氣自動(dòng)化技術(shù), 2007(3):102~105.

[4].彭良超, 劉潔芳等. 配電柜智能化監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 電子產(chǎn)品技術(shù), 2010(8):183~185.

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