總線型低壓成套開關設備是采用標準的現場總線或其他數字通訊方式將具有通訊能力的元器件相互連接起來,通過控制器或上位機(主站)實現對現場設備、電網或其他控制器(從站)等的遙測、遙調、遙控、遙信中的部分或全部功能的低壓成套開關設備。隨著電力工業的不斷發展,對配電系統的數據量傳輸、遠程控制、故障檢修等提出了更高的要求,另一方面,國產智能化電器元件品種日益增多、功能日益完善、價格日趨合理,廣大用戶已開始逐漸接受,故研發和推廣總線型低壓成套開關設備的條件日趨成熟。
總線型低壓成套開關設備適用于配電系統中作為電能分配、轉換和電動機控制之用。設備的各個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備的性能,優選智能化低壓元器件,達到技術上先進和經濟上合理是總線型低壓成套開關設備設計的基本要求。不同場合應選配不同性能的智能化元器件,以下就低壓配電系統各功能回路針對智能化元器件的選擇加以闡述:
一、受電回路和母聯回路
作為低壓配電系統的基礎,應采用帶通信功能的智能型框架式斷路器(不考慮個別系統容量很小時應用塑殼斷路器的情況),能輕松實現對回路的“四遙”,即遙測、遙調、遙控、遙信。目前框架式斷路器智能化已成主流,其內置的智能控制器集保護、報警、測量、維護、運行管理等功能一體,各類參數在線可調。不同受電回路可選擇相應的智能控制器,且每類智能控制器均有基本功能和可選功能,可滿足選配。缺點是市場上多數智能型框架式斷路器采用保護和測量共用的內置式電流互感器,其精度有限,導致電力參數測量精度受到制約,一般只能達到1.0級甚至更低,那么在測量精度達0.5級及以上的場合則應另外配置測量用電流互感器和智能電力儀表而放棄斷路器的測量功能,增加了一定的費用。智能型斷路器和儀表的各項參數均能被上位機讀取,總體來說實現以下目標:運行操作全面可控;電能質量和設備數據透明化;停電、事故跳閘、故障原因可分析。作為配電系統的重要部分,受電回路和母聯回路可額外配置短消息通知模塊,用于監視智能型框架式斷路器運行狀態,當斷路器發生預先設置的事件時發送短消息到一部或多部手機提示用戶及時處置,預設的事件可以是各種故障脫扣和電力參數異常報警。
二、饋電回路
饋電回路應根據不同的控制和監測要求合理配置元件,滿足配電系統總體要求(二遙、三遙、四遙)。容量較大時,則回路相對重要,一般應實現“四遙”,與受電回路相似當配置智能型框架式斷路器,并選擇合適的智能控制器,在測量精度達0.5級及以上的場合則應另外配置測量用電流互感器和智能電力儀表。
更多場合是回路容量較小,按不同的監測要求,配置不同智能化程度的元件可實現“四遙”全部或部分功能:
a)選用智能型塑殼斷路器并配電動操作機構、控制器,可遙控分合閘、遙調回路參數、上傳開關狀態及三相電流等信息,可實現“四遙”,即遙測、遙調、遙控、遙信;
b)在測量精度達0.5級及以上的場合則選用普通塑殼斷路器并配電動操作機構,配置測量用電流互感器和智能電力儀表,智能電力儀表通過通訊接口接入現場總線不僅可以測量現場電力參數,還可以配置網絡I/O模塊用以控制斷路器分合閘,采集開關狀態等開關量,從而實現“三遙”,即遙測、遙控、遙信;
c)如果選用普通塑殼斷路器并配電動操作機構,再配置網絡I/O模塊用以控制斷路器分合閘,采集開關狀態等開關量,則實現“二遙”,即遙控、遙信;
d)最簡單的情況是只需知道現場回路通斷狀況,即只實現遙信,那么只需配置普通塑殼斷路器,手動操作,另額外增加網絡DI模塊對斷路器狀態進行采集即可,這種情況下一只網絡DI模塊可采集多路斷路器狀態。
三、電動機回路
對于直接啟動、可逆啟動、星三角啟動等控制方式,特別要指出的是電動機保護控制器,選取功能強大的電動機保護控制器是實現電動機控制“四遙”的基礎,電動機保護控制器除了各類保護功能和不同的電機控制方式外,還應具有如電氣參數監測、電量監測、多路開關量輸入等功能。如果只需對電動機進行簡單起停控制且對電量監測不作要求,那么只需配置I/O模塊完成回路的控制和開關量的采集,即實現“遙控、遙信”。
對于軟啟動控制方式,由于軟啟動器(如CR2)具有完善的功能,再以I/O模塊完成回路其它部分的控制和開關量的采集,就能滿足“四遙”要求。在采用電動機保護控制器或軟啟動器的方式下,應易于通過軟件實現各電動機的聯鎖控制、順序控制要求,易于按用戶要求修改控制功能。
四、無功補償方案
1.采用智能無功補償控制器(如AEC4700),可實現“遙測、遙調、遙信”功能:
(a)功率因數自動補償控制:循環投切、過零投切、共補分補相結合。
(b)測量:三相電壓、三相電流、功率、功率因數、頻率、諧波。
(c)通訊:全部參數遠程監視和設定。
(d)本地顯示:投切狀態、電量參數。
2.采用無功功率自動補償控制器、DI模塊、可通訊三相電流表相結合的方式,可實現“遙測、遙信”功能:由DI模塊采集總開關和各路接觸器狀態,由電流表監測三相電流。功率因數由受電柜綜合表采集。
3.副屏實現與主屏的聯動控制,同時配置I/O模塊、可通訊三相電流表,實現“遙測、遙信”功能。
五、控制電源
為滿足對系統的實時監控要求,提高電磁兼容能力,根據強弱電隔離的原則,總線型低壓成套開關設備應另行設置與主電源隔離的操作電源和通訊電源,并且應滿足以下要求:(a)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;(b)保證通訊暢通,系統停電時仍能對各回路進行監控;(c)應設專用回路對現場工控機供電;(d)滿足系統容量和供電時間要求;(e)需要時提供必要的事故照明電源。操作電源采用AC220V、通訊電源采用DC24V便于二次元件選型,為優選方案。具體可采用用在線式不間斷電源(UPS)+開關電源的形式:UPS輸入為AC220V,輸出為AC220V,輸入電源取自低壓受電柜進線側,當有兩臺變壓器時,宜設