智能化低压配电系统组成原理及典型应用
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一、系统的基本组成原理
智能化低压配电系统最大程度利用了数字时代的技术成果,它以现有的断路器、接触器、继电器等为控制基础,结合新型的智能电力仪表、监控模块、现场监视器件和后台监视器件、网络I/O,实现对配电主回路和各分路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电量等电参数的实时监测,对控制电器的分合进行控制和监视。同时,配合通信网络和各种完善的远程监控软件,从而实现对低压配电系统的“四遥”功能:(1)遥测:实时采集各种电参数,显示和分析,并生成报表。(2)遥信:实时监视控制电器的运行状态,提示故障和报警信息,记录并打印。(3)遥控:控制相应电器动作,记录操作的时间、类型和操作对象等。(4)遥调:对各智能模块的运行参数值和故障报警保护值进行整定。
智能化低压配电系统主要由以下几个部分组成(见图1)。
图1 智能化低压配电系统
(1)监控主机。监控主机通过通信及数据采集前端机获得来自保护及监控智能装置和现场智能装置的信息,并下达控制指令,由保护及监控智能装置和现场智能装置实现对变配电设备的保护和测控功能。监控主机完成图形监视、报表生成、曲线分析、系统管理等功能。
(2)通信及数据采集前端机。通信及数据采集前端机用于与底层现场设备通信并实现实时数据采集,以及同工厂DCS系统的接口。通信及数据采集前端机兼容工程所涉及的有关设备和系统的通信协议。
(3)现场智能装置。现场智能装置完成低压开关的开关量采集(遥信)、模拟量采集(遥测)、开关操作(遥控)、开关保护、电动机保护等功能,以及电量采集和开关分合位置的开关量采集(遥信)等。
(4)通信网络。它是系统中关键部分。它像整个监控系统的神经网一样,系统各部分通过通信网络连接,在保证可靠性和抗干扰能力的前提下,通信介质采用屏蔽双绞线或光纤。
二、智能化低压配电系统的主要特点
智能化低压配电系统由低压开关设备具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接,实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、智能化。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能。针对低压电气系统直接面向控制终端,设备多、分布广,而且现场条件复杂,系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点,智能化监控系统应能实现面向对象的操作模式,具有强抗干扰能力,主要控制功能由设备层智能化元件完成,形成网络集成式全分布控制系统,以满足系统运行的实时、快速及可靠性的要求。系统中的低压智能化元件就其功能而言总体上可分为:电能质量监测、开关保护与控制及电动机控制等。由于现场总线技术的应用,系统中智能化元件可不依赖计算机网络而独立运行,极大地提高系统运行的实时性和可靠性,满足低压电器设备运行管理的需要及工厂生产过程控制的要求。
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