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[現(xiàn)場(chǎng)總線型低壓成套開關(guān)設(shè)備解析]:0 引 言變配電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是目前電力建設(shè)中比較熱門的一個(gè)話題,由于其可對(duì)供配電系統(tǒng)各種運(yùn)行的開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和各回路的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和過(guò)程顯示,對(duì)設(shè)備進(jìn)行遙控和自動(dòng)連鎖操作,對(duì)參數(shù)越限報(bào)警...
0 引 言
變配電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是目前電力建設(shè)中比較熱門的一個(gè)話題,由于其可對(duì)供配電系統(tǒng)各種運(yùn)行的開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和各回路的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和過(guò)程顯示,對(duì)設(shè)備進(jìn)行遙控和自動(dòng)連鎖操作,對(duì)參數(shù)越限報(bào)警、事故報(bào)告操作、事件記錄和設(shè)備的遠(yuǎn)程配置等功能,從而極大改善配電設(shè)備的運(yùn)行管理,為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守提供條件,可明顯提高配電系統(tǒng)的安全性、提高供電質(zhì)量、節(jié)省能源消耗、減少配電設(shè)備的運(yùn)用費(fèi)用。因此,目前變配電系統(tǒng)的集成應(yīng)用已成為趨勢(shì)。
變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般采用分散、分層、分布式結(jié)構(gòu),整個(gè)系統(tǒng)可分為3 層式結(jié)構(gòu):現(xiàn)場(chǎng)層(由智能型可通信設(shè)備組成) 、網(wǎng)絡(luò)管理層(由安裝在各個(gè)配電中心或功能段的通信管理單元組成) 、系統(tǒng)管理層主站層(由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成) 。本文對(duì)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)層的現(xiàn)場(chǎng)總線型低壓成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行分析,探討如何更好地采用元器件和進(jìn)行低壓成套開關(guān)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1 電氣控制方式研究
現(xiàn)場(chǎng)總線型低壓成套開關(guān)設(shè)備所用元件一般都是智能電子設(shè)備,它們都能獨(dú)立完成傳統(tǒng)低壓設(shè)備的配電、控制和保護(hù)功能,而且由于電子設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量、運(yùn)算和復(fù)雜的控制邏輯,故通常具有更為精確和強(qiáng)大的功能。最重要的是,它不僅可作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備實(shí)現(xiàn)其功能,而且可將采集的信號(hào)傳送到外部,接受外部的命令實(shí)現(xiàn)操作,這就為實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)條件。這里所指的現(xiàn)場(chǎng)總線是用于工業(yè)設(shè)備之間通信的規(guī)約,是已得到眾多制造商采用和支持的、開放的通信規(guī)約。現(xiàn)場(chǎng)總線的推廣為不同廠商設(shè)備的互連、互換、互操作提供了可能,使用開放的現(xiàn)場(chǎng)總線已得到廣泛的支持。
在配電監(jiān)控系統(tǒng)之中的現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備,是分散、
分布式的結(jié)構(gòu),保持原有的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)備間隔劃分,單元化、模塊化設(shè)計(jì),各間隔獨(dú)立處理。各設(shè)備不依賴網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立完成各自的電氣功能,而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的集中的控制設(shè)備能實(shí)現(xiàn)設(shè)備間協(xié)調(diào)和連鎖控制及系統(tǒng)監(jiān)控功能。具體來(lái)講,可進(jìn)行如下比較:
(1) 傳統(tǒng)的電氣控制方式。傳統(tǒng)的低壓開關(guān)
設(shè)備主要通過(guò)斷路器、接觸器、熱繼電器、熔斷器、各種控制繼電器、各種主令電器、互感器、電工儀表等實(shí)現(xiàn)配電、控制、保護(hù)、監(jiān)視功能,這種產(chǎn)品不僅配有數(shù)十個(gè)或更多的模擬指針儀表,大量繼電器給生產(chǎn)、儲(chǔ)存、維修帶來(lái)極大不便,且以人工直接操作為主,無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理,難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制邏輯。
(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線型低壓成套開關(guān)設(shè)備的電氣控制方式?，F(xiàn)場(chǎng)總線型低壓開關(guān)設(shè)備完全摒棄了以模擬儀表、繼電器為監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備的傳統(tǒng)型開關(guān)設(shè)備的管理觀念和模式,代之以大量的智能型元器件(智能型網(wǎng)絡(luò)儀表、網(wǎng)絡(luò)I/O、智能型斷路器、智能型分散功能模塊等)和極少量普通型控制設(shè)備,是一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制設(shè)備。
總線型低壓開關(guān)設(shè)備可對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、電度等電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)斷路器的分合狀態(tài)、故障信息進(jìn)行監(jiān)視和控制,對(duì)斷路器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置調(diào)整,并提供完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,從而實(shí)現(xiàn)“三遙”或“四遙”功能。
2 總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
2. 1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)和電器應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室的自動(dòng)控制裝置之間數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可迅速、簡(jiǎn)單、低成本地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)打破了原有控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與模式,使控制系統(tǒng)趨向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,其最明顯的特點(diǎn)為:信號(hào)傳輸數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開放、控制單元獨(dú)立?，F(xiàn)場(chǎng)總線中,各種模擬信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)就被轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào),采用全數(shù)字式、雙向傳輸,傳送時(shí)不易受周圍環(huán)境的干擾,并可克服模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中衰減的問(wèn)題,從而使數(shù)據(jù)有很好的完整性、可靠性和抗干擾性,延長(zhǎng)了信號(hào)傳輸距離;系統(tǒng)從上到下全開放,采用公開化的通信協(xié)議,遵守同一通信標(biāo)準(zhǔn)的不同廠商設(shè)備之間可互聯(lián)和實(shí)現(xiàn)信息交換,用戶可靈活選用不同廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品組成實(shí)際的控制系統(tǒng),達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成?？刂乒δ軓氐紫路诺浆F(xiàn)場(chǎng),由高度智能的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分散地完成具體功能,如數(shù)據(jù)采集與補(bǔ)償、運(yùn)算和控制、設(shè)備自校驗(yàn)和自診斷等功能。它把DCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
目前,工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線已有40多種,應(yīng)用在低壓電器產(chǎn)品上主要有:德國(guó)西門子公司的Profibus-DP協(xié)議;美國(guó)Rockwell公司的DeviceNet協(xié)議; 日本三菱公司的CC-L ink 協(xié)議;法國(guó)施耐德公司的Modbus協(xié)議; Asi協(xié)議(主要傳送開關(guān)量信號(hào)) 。
每種現(xiàn)場(chǎng)總線都有其優(yōu)勢(shì),也有其不足。大部分專家認(rèn)為,從目前技術(shù)水平看,沒(méi)有絕對(duì)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。從技術(shù)特征看, Profibus與CC-Link比較類同,這兩種總線通信速率較高,但協(xié)議較復(fù)雜,成本較高,簡(jiǎn)單的主從通信方式相對(duì)單一、效率低; DeviceNet總線通信速率低于以上兩種總線,但協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低、通信方式相對(duì)“靈活”;Modbus總線協(xié)議更為簡(jiǎn)潔、成本低,但功能相對(duì)較弱; Asi總線主要適用于開關(guān)量傳送和低壓控制電器通信。
據(jù)低壓電器產(chǎn)品特點(diǎn)及我國(guó)低壓電器行業(yè)和市場(chǎng)實(shí)際情況,我國(guó)可通信低壓電器發(fā)展主要跟蹤DeviceNet、Profibus、Modbus、Asi 4種總線。
2. 2 現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)技術(shù)分析
要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控,必須形成智能化網(wǎng)絡(luò) ,通常包括監(jiān)控用計(jì)算機(jī)或PLC和配電自動(dòng)化監(jiān)控軟件組成。
監(jiān)控計(jì)算機(jī)或PLC按安裝位置可分為前置機(jī)和監(jiān)控機(jī)。據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)前置機(jī)為可選方式,按實(shí)際需要可直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)的總線柜上或安裝現(xiàn)場(chǎng),用戶可在現(xiàn)場(chǎng)直接查看各種參數(shù)并進(jìn)行修改。前置機(jī)連接總線柜內(nèi)所用的可通信元件,這些可通信元件的數(shù)據(jù)均由前置機(jī)負(fù)責(zé)采集并可通過(guò)TCP / IP網(wǎng)絡(luò)與其他監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接,起到數(shù)據(jù)搜集、中轉(zhuǎn)的作用?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境及可靠性的要求,前置機(jī)必須具備工作于惡劣環(huán)境的運(yùn)行能力。前置機(jī)一般采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),其防護(hù)等級(jí)高、可工作于變電站高溫環(huán)境。
監(jiān)控機(jī)安裝在值班室或各種非現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控場(chǎng)合。在已安裝了前置機(jī)的場(chǎng)合,監(jiān)控機(jī)無(wú)需與總線柜的各種可通信設(shè)備進(jìn)行直接連接,用戶只需將前置機(jī)和監(jiān)控機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)連在一起即可。若用戶需要,可加裝多臺(tái)監(jiān)控機(jī),同時(shí)對(duì)總線
浙33038202004053號(hào)
