智能開關柜與傳統(tǒng)的開關柜

 

    傳統(tǒng)的配電控制方式，主要是通過斷路器、接觸器、熱繼電器、熔斷器、控制繼電器、各種主令電器、互感器及各種電工儀表（電流表、電壓表、功率表、電能表等）組合成的開關控制柜來實現(xiàn)配電、控制、保護、監(jiān)視等功能。這種傳統(tǒng)的開關柜需要配有多種模擬指針儀表及繼電器；給生產(chǎn)、儲存、維修帶來極大不便，并且以人工直接操作為主，無法實現(xiàn)計算機智能管理，對于較為復雜的控制邏輯實現(xiàn)起來比較困難。

 

    智能型開關柜是在現(xiàn)有的以模擬儀表、繼電器為監(jiān)測、控制設備的普通開關柜基礎上，與新型的智能儀表（網(wǎng)絡電力儀、智能配電監(jiān)控/保護模塊等、網(wǎng)絡I/O）進行配合，通過其網(wǎng)絡通訊接口與中央控制室的計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而可以實現(xiàn)對各供配電回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、電度量等電參數(shù)進行監(jiān)測以及對斷路器的分合狀態(tài)、故障信息進行監(jiān)視、對斷路器的分合狀態(tài)進行控制，配合各種完善的遠程監(jiān)控軟件，從而實現(xiàn)“四遙”。

 

    1）遙測：通過計算機實時對系統(tǒng)進行電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等進行不斷地采集、分析、處理、記錄，顯示曲線、棒圖，自動生成報表。

 

    2）遙信：可以實時對開關的運行狀態(tài)、保護動作等開關量進行監(jiān)視，計算機實時顯示和自動報警，并對各柜內(nèi)開關的狀態(tài)、事故跳閘、過流、速斷、溫度等動作進行實時記錄、打印。

 

    3）遙控：通過計算機屏幕選擇相應的站號、開關號、合/分閘等信息，并在屏幕上將要選擇的開關的狀態(tài)反饋回來，確認后執(zhí)行，實時記錄操作的時間、類型和開關號等。

 

    4）遙調(diào)：用于設定各種智能模塊的運行參數(shù)，即計算機根據(jù)屏幕操作指令或計算機根據(jù)對系統(tǒng)的分析判斷結果，對智能模塊的設定值和故障保護值進行遠程整定。

 

    智能型開關柜革命性地改變了傳統(tǒng)開關柜的概念；具有多功能、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、結構緊湊、易于維護等特點，它可以滿足電力工業(yè)未來的需求，具有預防/避免事故發(fā)生、強化企業(yè)內(nèi)部能源考核、減少設備維護和檢修時間、實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享等諸多優(yōu)點，為企事業(yè)單位的現(xiàn)代化管理提供了堅實、可靠的基礎，“一次投資，終身受益”，真正保證用戶的投資利益不受損害。

 

    智能配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)的比較

 

    智能配電系統(tǒng)就是各種智能型開關柜與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組合應用，是對配電網(wǎng)上的設備進行遠方實時監(jiān)控、協(xié)調(diào)及控制的集成系統(tǒng)。是現(xiàn)代計算機技術和通信技術在傳統(tǒng)配電電網(wǎng)監(jiān)視與控制的應用。其內(nèi)容包括配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控（SCADA）、配電地理信息系統(tǒng)（GIS）和需方管理（DSM）幾部分。實踐表明，采用智能配電系統(tǒng)可以大大提高配電網(wǎng)運行的可靠性和效率，提高電能的供應質量，降低勞動強度和充分利用現(xiàn)有設備的能力，從而對用戶和電力公司均帶來可觀的收益。具體特點可歸納為以下幾個方面：

 

    1）不斷促進變配電系統(tǒng)更安全、更可靠、更經(jīng)濟和更直觀的運行，滿足未來電力工業(yè)發(fā)展的需要，一次投資，終身收益。

 

    2）實現(xiàn)變配電系統(tǒng)的“四遙”及無人值守（或少人值班），節(jié)約人力資源，并可實現(xiàn)中、低壓供配電系統(tǒng)一體化綜合監(jiān)控、統(tǒng)一管理；

 

    3）強化企業(yè)單位的內(nèi)部能量考核，采用現(xiàn)代化科技手段，完成電能管理、配電能耗及用電成本統(tǒng)計功能，減少“跑、冒、滴、漏”，真正體現(xiàn)“管理出效益”的意義；

 

    4）對潛在的事故進行預報警，同時實現(xiàn)各種電量的越限報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災等），減少損失；

 

    5）電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常時；可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質、地點及發(fā)生時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間；

 

    6）配電系統(tǒng)管理。通過歷史記錄的電力參數(shù)，及時掌握每天或季節(jié)負載特性；在供配電系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化能耗的分配，均衡負載；減少潛在的停電事件；

 

    7）根據(jù)系統(tǒng)設備運行的記錄數(shù)據(jù)和運行情況，制定臨時或定期的設備維修計劃；按計劃維修、減少運營和維修成本；

 

    8）快速、準確地掌握供、配電設備的運行情況（含歷史數(shù)據(jù)），并可以用報表方式或以圖形的方式進行顯示、記錄或打印出來，進行日報和月報，提高工作效率；

 

    9）供電質量（諧波失真度THD/最大、最小、平均值/電壓合格率）實時分析功能，便于分清供電單位和用電單位的責任；

 

    10）實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、供配電設備綜合檔案管理等諸多優(yōu)點，為現(xiàn)代化管理提供了堅實、可靠的基礎。

 

    綜上所述，智能配電系統(tǒng)的確比傳統(tǒng)配電系統(tǒng)更先進可靠，因此應用非常廣泛，盡管我國的智能配電系統(tǒng)建設目前才進入試點實施階段，但是可以預見智能配電系統(tǒng)市場前境是非常廣闊的。

 

    智能儀表在智能配電系統(tǒng)中的應用

 

    Acrel-2000型智能配電系統(tǒng)通過中壓微機保護裝置、ASD開關柜綜合測控裝置、ACR網(wǎng)絡電力儀表、AMC16多回路監(jiān)控裝置、ARD智能電動機保護器等電力儀表，對終端配電系統(tǒng)的運行進行透明監(jiān)測與管理。系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、事故報警、故障記錄、電能質量分析、電氣控制與保護、電能節(jié)能管理等功能，為智能電網(wǎng)用戶端節(jié)能減排作貢獻。

 

    系統(tǒng)結構

 

    各個結構層的具體形式如下：

 

    1）主站層（站控管理層）

 

    位于監(jiān)控室內(nèi)，具體包括：安裝有智能配電系統(tǒng)的后臺主機等相關外設。負責將通訊間隔層上傳的數(shù)據(jù)解包，進行集中管理和分析，執(zhí)行相關操作，負責整個變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。

 

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    電力監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的通訊功能模塊，通過專用的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以OPC方式或其它通訊協(xié)議向上一級系統(tǒng)（如：BAS 、DCS 或調(diào)度系統(tǒng)）發(fā)送相關的數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。

 

    2）通訊間隔層（網(wǎng)絡通訊層）

 

    采用通訊管理機，負責與現(xiàn)場設備層的各類裝置進行通訊，采集各類裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)，進行處理后集中打包傳輸?shù)街髡緦?，同時作為中轉單元，接受主站層下發(fā)的指令，轉發(fā)給現(xiàn)場設備層各類裝置。

 

    3）現(xiàn)場設備層

 

    位于中低壓變配電現(xiàn)場，具體包括：微機保護裝置、多功能儀表、直流屏、溫濕控制器、電動機保護器等。負責采集電力現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，發(fā)送給通訊間隔層，同時也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊間隔層下發(fā)的各類指令。

 

    系統(tǒng)功能

 

    智能配電系統(tǒng)應具有完善的網(wǎng)絡管理功能，網(wǎng)絡的拓撲結構自上而下呈金字塔結構，越向下網(wǎng)絡結構越復雜，設備種類越多，設備數(shù)量越大，越難于管理與維護。Acrel-2000型智能配電系統(tǒng)具有強大、先進的網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)，把供配電系統(tǒng)的運行設備和運行狀態(tài)置于毫秒級、周波級的連續(xù)精確的監(jiān)視控制中。

 

    a、友好的人機交互界面（HMI）

 

    標準的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。

 

    b、用戶管理

 

    本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。

 

    c、數(shù)據(jù)采集處理

 

    Acrel-2000型智能配電系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設備的各電參量及開關量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要的信息量進行數(shù)據(jù)庫存儲。

 

    d、趨勢曲線分析

 

    系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡進行質量分析。

 

    e、報表管理

 

    系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計?？勺詣由筛鞣N類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設置；系統(tǒng)設計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

 

    f、事件記錄和故障報警

 

    系統(tǒng)對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發(fā)生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

 

    g、五遙功能

 

    Acrel-2000型智能配電系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)常規(guī)的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調(diào)”功能，還可以實現(xiàn)“遙設”功能。

 

    遙信：實時對開關運行狀態(tài)、保護工作等開關量進行監(jiān)視。計算機實時顯示和自動報警。

 

    遙控：通過計算機屏幕選擇相應的站號、開關號、合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關狀態(tài)反饋出來，確認后執(zhí)行，實時記錄操作時間、類型、合開關號等。

 

    遙測：通過計算機實時對系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、超限報警、頻率進行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線、棒圖，自動生成報表。

 

    遙調(diào)：用于有載變壓器的調(diào)壓升/降。

 

    遙設：用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字；以及調(diào)整各種儀表的工作狀態(tài)。

 

    智能配電系統(tǒng)的市場分析

 

    編輯

 

    智能配電系統(tǒng)應用非常廣泛，目前主要應用于：

 

    1）電廠、變電站的發(fā)配電系統(tǒng)。

 

    2）汽車制造、鋼鐵、石油化工和礦山的工業(yè)領域。

 

    3）郵電、銀行、碼頭機場等基礎設施。

 

    4）高層建筑、超級市場、智能大廈等商業(yè)建筑和住宅。

 

    供電局——在我國電力系統(tǒng)自動化主要集中在35KV以上系統(tǒng)，而中低壓系統(tǒng)還基本沒有涉及，也就是配電系統(tǒng)的自動化還沒完全形成。目前我國電力部門已明確提出供電的可靠性指標為一般地區(qū)為99.6%平均年停電時間為3小時，重要地區(qū)為99.99%平均年停電時間為0.6小時。而要達到這個指標要求，中、低壓系統(tǒng)自動化是必不可少的，而實現(xiàn)自動化智能配電系統(tǒng)是它的一個基礎，我國的中、低壓改造已經(jīng)開始規(guī)劃，這個市場潛力很大。

 

    重點工程——目前我國的大型水利、鐵路、天然氣等工程已經(jīng)建立起完善的管理、控制、數(shù)據(jù)采集SCADA系統(tǒng)，而該系統(tǒng)的很多電參數(shù)是從配電系統(tǒng)來的，配電系統(tǒng)智能化為該系統(tǒng)的形成奠定了良好的基礎，各大省市每年都有數(shù)十項重點工程，對智能配電系統(tǒng)需求很大。

 

    郵電系統(tǒng)——我國的電信行業(yè)近年來發(fā)展較快，傳統(tǒng)的非智能配電柜組成的供電系統(tǒng)，已無法滿足電力系統(tǒng)動力發(fā)展的需求，特別是在動力監(jiān)控投入之后動力維護正在向無人值守或少人值守的方向發(fā)展，這就要求供配電和其它設備都必須實現(xiàn)智能化，全國仍有很大范圍的電信局需要把傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)改為智能供配電系統(tǒng)，因此對智能配電系統(tǒng)有較大的需求，市場前景很好。

 

    銀行系統(tǒng)——隨著金融業(yè)的迅速發(fā)展，計算機系統(tǒng)、通訊設備的不斷更新，加強計算機系統(tǒng)、通訊設備的維護和管理，確保銀行業(yè)務的順利進行，是計算機中心的重要任務。由智能開關柜組成的供配電系統(tǒng)可使計算機中心完成對整個電力系統(tǒng)的操作、測量、監(jiān)視、保護和控制，確保配電系統(tǒng)萬無一失。因此智能配電系統(tǒng)在銀行系統(tǒng)有著廣泛的應用。

 

    智能建筑——目前智能建筑在全國大中城市已成為一種發(fā)展趨勢，全國每年以數(shù)百幢的數(shù)量增長，而作為智能系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)智能配電系統(tǒng)是必不可少的。因此這個用戶群將是我們的主要市場。

 

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