屈仕亮

（常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司，江蘇 常熟 215500）

1 引言

總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備是采用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線或其他數(shù)字通信方式將具有通信能力的元器件相互連接起來(lái)，通過(guò)控制器或上位機(jī)(主站)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、電網(wǎng)或其他控制器(從站)等的遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信中的部分或全部功能的低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量傳輸、遠(yuǎn)程控制、故障檢修等提出了更高的要求，另一方面，國(guó)產(chǎn)智能化電器元件品種日益增多、功能日益完善、價(jià)格日趨合理，廣大用戶已開(kāi)始逐漸接受，故研發(fā)和推廣總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的條件日趨成熟。

總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備適用于配電系統(tǒng)中作為電能分配、轉(zhuǎn)換和電動(dòng)機(jī)控制之用。設(shè)備的各個(gè)部分均可配備具有通信功能的智能化元器件，元器件自身的性能直接影響設(shè)備的性能，優(yōu)選智能化低壓元器件，達(dá)到技術(shù)上先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上合理是總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)的基本要求。不同場(chǎng)合應(yīng)選配不同性能的智能化元器件，以下就低壓配電系統(tǒng)各功能回路針對(duì)智能化元器件的選擇加以闡述。

2 受電回路和母聯(lián)回路

作為低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，應(yīng)采用帶通信功能的智能型框架式斷路器（不考慮個(gè)別系統(tǒng)容量很小時(shí)應(yīng)用塑殼斷路器的情況），能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)回路的“四遙”，即遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信。目前框架式斷路器智能化已成主流，其內(nèi)置的智能控制器集保護(hù)、報(bào)警、測(cè)量、維護(hù)、運(yùn)行管理等功能一體，各類參數(shù)在線可調(diào)。除了基于電力參數(shù)的保護(hù)功能外，框架式斷路器還可參與配電管理和控制的功能，如電流卸載功能、ZSI區(qū)域選擇性聯(lián)鎖功能（如CW2、CW3）、附加的自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。不同受電回路可選擇相應(yīng)的智能控制器，且每類智能控制器均有基本功能和可選功能，可滿足選配。缺點(diǎn)是市場(chǎng)上多數(shù)智能型框架式斷路器采用保護(hù)和測(cè)量共用的內(nèi)置式電流互感器，其精度有限，導(dǎo)致電力參數(shù)測(cè)量精度受到制約，一般只能達(dá)到 1.0級(jí)甚至更低，在測(cè)量精度達(dá) 0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，則應(yīng)另外配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表而放棄斷路器的測(cè)量功能，如能及時(shí)開(kāi)發(fā)框架式斷路器配用的高精度電流互感器，則相當(dāng)于為斷路器增加了一個(gè)重要性能，也為最終用戶節(jié)省了相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用。智能型斷路器和儀表的各項(xiàng)參數(shù)均能被上位機(jī)讀取，總體來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：運(yùn)行操作全面可控；電能質(zhì)量和設(shè)備數(shù)據(jù)透明化；停電、事故跳閘、故障原因可分析。作為配電系統(tǒng)的重要部分，受電回路和母聯(lián)回路可額外配置短消息通知模塊，用于監(jiān)視智能型框架式斷路器運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)斷路器發(fā)生預(yù)先設(shè)置的事件時(shí)，發(fā)送短消息到一部或多部手機(jī)提示用戶及時(shí)處置，預(yù)設(shè)的事件可以是各種故障脫扣和電力參數(shù)異常報(bào)警。

3 饋電回路

饋電回路應(yīng)根據(jù)不同的控制和監(jiān)測(cè)要求合理配置元件，以滿足配電系統(tǒng)總體要求（二遙、三遙、四遙）。容量較大時(shí)，回路相對(duì)重要，一般應(yīng)實(shí)現(xiàn)“四遙”，與受電回路相似，應(yīng)當(dāng)配置智能型框架式斷路器（如 CW1、CW2、CW3），并選擇合適的智能控制器。在測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，則應(yīng)另外配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表。

更多場(chǎng)合是回路容量較小，按不同的監(jiān)測(cè)要求，配置不同智能化程度的元件可實(shí)現(xiàn)“四遙”的全部或部分功能。

（1）選用智能型塑殼斷路器（如CM1Z、CM2Z）并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、顯示模塊、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要遠(yuǎn)程控制時(shí)，可將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于遠(yuǎn)控位置，這時(shí)可通過(guò)上位機(jī)遙控分合閘、遙調(diào)回路參數(shù)、上傳開(kāi)關(guān)狀態(tài)及三相電流、三相電壓等信息，可實(shí)現(xiàn)“四遙”，即遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信；當(dāng)需要就地控制時(shí)，可將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于就地位置，此時(shí)遙控功能失效，遙測(cè)、遙調(diào)、遙信功能依然存在，可通過(guò)顯示模塊上的分合閘按鈕對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合閘操作。

（2）在測(cè)量精度達(dá)0.5級(jí)及以上的場(chǎng)合，則選用普通塑殼斷路器（如CM1、CM2、CM3）并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，配置測(cè)量用電流互感器和智能電力儀表。智能電力儀表通過(guò)通信接口接入現(xiàn)場(chǎng)總線不僅可以測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù)，還可以配置智能電力儀表I/O模塊用以控制斷路器分合閘，采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量，從而實(shí)現(xiàn)“三遙”，即遙測(cè)、遙控、遙信。

（3）如果選用普通塑殼斷路器并配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，再配置網(wǎng)絡(luò)I/O模塊（如CI1-S64）用以控制斷路器分合閘，采集開(kāi)關(guān)狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量，則實(shí)現(xiàn)“二遙”，即遙控、遙信。

（4）最簡(jiǎn)單的情況是只需知道現(xiàn)場(chǎng)回路通斷狀況，即只實(shí)現(xiàn)遙信，配置普通塑殼斷路器，手動(dòng)操作，另外再配置網(wǎng)絡(luò)I/O模塊（如CI1-S64），就可實(shí)現(xiàn)遙信功能。

4 電動(dòng)機(jī)回路

對(duì)于直接起動(dòng)、可逆起動(dòng)、星三角起動(dòng)等控制方式，特別要指出的是電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器，選取功能強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器（如CD4）是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)控制“四遙”的基礎(chǔ)，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器除了各類保護(hù)功能和不同的電機(jī)控制方式外，還應(yīng)具有如電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、多路開(kāi)關(guān)量輸入等功能。如果只需對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單起停控制且對(duì)電量監(jiān)測(cè)不作要求，那么只需配置 I/O模塊完成回路的控制和開(kāi)關(guān)量的采集，即實(shí)現(xiàn)“遙控、遙信”。

近年新出現(xiàn)的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)電器（如CB1），單個(gè)元件就承擔(dān)了斷路器、接觸器、熱繼電器及隔離器的全部功能，并內(nèi)置電流互感器，集保護(hù)、控制為一體，除了實(shí)現(xiàn)各類保護(hù)功能外，還可實(shí)現(xiàn)可編程輸入/輸出、電動(dòng)機(jī)負(fù)載指示、熱過(guò)載預(yù)報(bào)警及報(bào)警輸出等，輕松實(shí)現(xiàn)“四遙”。

對(duì)于軟起動(dòng)控制方式，由于軟起動(dòng)器（如CR2）具有完善的功能，再以網(wǎng)絡(luò)I/O模塊完成回路其他部分的控制和開(kāi)關(guān)量的采集，就能滿足“四遙”要求。

在采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器或軟起動(dòng)器的方式下，應(yīng)易于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)各電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖控制、順序控制要求，易于按用戶要求修改控制功能。

5 無(wú)功補(bǔ)償方案

（1）采用智能無(wú)功補(bǔ)償控制器，可實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙調(diào)、遙信”功能：①功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制：循環(huán)投切、過(guò)零投切、共補(bǔ)分補(bǔ)相結(jié)合；②測(cè)量：三相電壓、三相電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波；③通信：全部參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)視和設(shè)定；④本地顯示：投切狀態(tài)、電量參數(shù)。

（2）采用無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器、DI模塊、可通信三相電流表相結(jié)合的方式，可實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙信”功能：由DI模塊采集總開(kāi)關(guān)和各路接觸器狀態(tài)，由電流表監(jiān)測(cè)三相電流。功率因數(shù)由受電柜綜合表采集。副屏實(shí)現(xiàn)與主屏的聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)配置I/O模塊、可通信三相電流表，實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙信”功能。

6 控制電源

為滿足對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控要求，提高電磁兼容能力，根據(jù)強(qiáng)弱電隔離的原則，總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)另行設(shè)置與主電源隔離的操作電源和通信電源，并且應(yīng)滿足以下要求：①保證各類操作順利完成，如斷路器的合閘和分閘、接觸器的接通和斷開(kāi)；②保證通信暢通，系統(tǒng)停電時(shí)仍能對(duì)各回路進(jìn)行監(jiān)控；③應(yīng)設(shè)專用回路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)供電；④滿足系統(tǒng)容量和供電時(shí)間要求；⑤需要時(shí)提供必要的事故照明電源。

操作電源采用AC220V、通信電源采用DC24V便于二次元件選型，為優(yōu)選方案。具體可采用在線式不間斷電源（UPS）+開(kāi)關(guān)電源的形式：UPS輸入為 AC220V，輸出為 AC220V，輸入電源取自低壓受電柜進(jìn)線側(cè)，當(dāng)有兩臺(tái)變壓器時(shí)，宜設(shè)自動(dòng)切換裝置。而利用開(kāi)關(guān)電源可很方便地取得 DC24V電源，需注意的是開(kāi)關(guān)電源輸入電源取自UPS。如有必要，UPS可支持通信功能，利用監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)了解電源的工作情況。

在10kV系統(tǒng)和0.4kV系統(tǒng)處于同一變配電所而10kV系統(tǒng)設(shè)有直流屏的情況下，可采用直流屏+直流變換器的形式：由直流屏提供DC 220V電源，由直流變換器將DC 220V電源變換為DC 24V電源，比較經(jīng)濟(jì)。常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司的CW系列、CM系列、CD4系列、CR2系列、CB1系列元器件均能滿足上述技術(shù)要求。

7 組網(wǎng)要求

整個(gè)總線柜的通信系統(tǒng)是由上位計(jì)算機(jī)通過(guò)特定的通信線路與這些智能型設(shè)備連接而成。上位計(jì)算機(jī)通過(guò)讀取這些現(xiàn)場(chǎng)的可通信設(shè)備來(lái)獲得整個(gè)總線柜的現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)及參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)即時(shí)顯示到用戶界面上供用戶查詢使用。

采用相同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件組網(wǎng)成本是最為經(jīng)濟(jì)的，雖然其他標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件可以通過(guò)通信適配器（如CN1系列）轉(zhuǎn)換掛接到總線上，但勢(shì)必增加費(fèi)用，特別是非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的元件，須設(shè)獨(dú)立的通信線路，還須開(kāi)發(fā)專用的驅(qū)動(dòng)程序，不但增加成本，而且浪費(fèi)系統(tǒng)資源。

8 結(jié)論

由于采用新型的總線傳輸技術(shù)及可通信元器件的廣泛應(yīng)用，使總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的綜合技術(shù)性能指標(biāo)有較大幅度的提高，為提高供電可靠性提供了有力的保障，可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警、快速定位和隔離，縮短了故障停電時(shí)間，而對(duì)設(shè)備狀態(tài)和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行的經(jīng)常性監(jiān)測(cè)，則降低了存在事故隱患的可能。與傳統(tǒng)低壓開(kāi)關(guān)柜相比，總線型低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)回路遙控、遙訊、遙測(cè)和遙調(diào)，具有多功能、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、易于維護(hù)等特點(diǎn)，它可以滿足電力工業(yè)未來(lái)的需求，具有預(yù)防/避免事故發(fā)生、強(qiáng)化企業(yè)內(nèi)部能源考核、減少設(shè)備維護(hù)和檢修時(shí)間、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合配電自動(dòng)化發(fā)展新動(dòng)向，值得花力氣去研究和推廣。

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