智能配電系統(tǒng)斷路器與 智能電力儀表的配合
日期: 2019-01-03引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和先進(jìn)科技在民用建筑領(lǐng)域的普遍應(yīng)用,民用建筑工程已經(jīng)開始逐漸向智能化方向發(fā)展。配電系統(tǒng)作為建筑物實(shí)現(xiàn)智能化的一個(gè)基本要素,同樣要求實(shí)現(xiàn)智能化。智能化變配電系統(tǒng)一般由智能型配電開關(guān)柜、通信總線和后臺(tái)管理中心構(gòu)成,并與建筑物BA系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)典型結(jié)線示意圖如圖1所示。
智能配電開關(guān)柜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型直接決定整個(gè)智能配電系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo),如技術(shù)的先進(jìn)性、功能的完整性和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性等。配電柜的智能化可以通過選用功能完備的智能型斷路器,或選用普通型的斷路器配合智能電力儀表來實(shí)現(xiàn)。對于設(shè)計(jì)人員來說,應(yīng)該在滿足系統(tǒng)功能的前提下設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理的配電方案,這就面臨著各種電器元件的選型與配合問題。本文僅就智能斷路器與智能電力儀表的配合設(shè)計(jì)為例,闡述以下觀點(diǎn)(文中各種產(chǎn)品的描述均引自相關(guān)廠家的產(chǎn)品說明) 。
1. 10 kV配電系統(tǒng)
以ZN63A - 12 (VS1 - 12)型高壓真空斷路器為例。該斷路器是我國自主開發(fā)的產(chǎn)品,功能完全達(dá)到ABB公司生產(chǎn)的VD4 - 12型高壓斷路器,且具有良好的性價(jià)比,現(xiàn)已成為我國高壓斷路器領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品之一。但是,該高壓真空斷路器本身不具備通信功能,若應(yīng)用在智能化的供電和配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)智能化的遙信、遙控,必須配以相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)電力監(jiān)控裝置,如集“三遙”功能于一體的智能電力儀表,可實(shí)現(xiàn)如下功能:
(1) 對斷路器開關(guān)的合閘狀態(tài)、分閘狀態(tài)、儲(chǔ)能狀態(tài)、工作位置指示、試驗(yàn)位置指示及接地開關(guān)分合狀態(tài)等的“遙信”。
(2) 對斷路器開關(guān)的合閘、分閘、儲(chǔ)能等的“遙控”。
(3) 對斷路器回路的電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數(shù)的“遙測”。
在新建工程的高壓配電系統(tǒng)中可選擇采取傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)或“純”保護(hù)方式(不帶測控部分的微機(jī)保護(hù)) ,并選用系列智能電力儀表和相應(yīng)的智能配電監(jiān)控軟件組成自動(dòng)化系統(tǒng),既能節(jié)約大量的工程項(xiàng)目的投資,又可滿足供配電系統(tǒng)對高壓保護(hù)的要求。
(1) 對斷路器開關(guān)的合閘狀態(tài)、分閘狀態(tài)、儲(chǔ)能狀態(tài)、工作位置指示、試驗(yàn)位置指示及接地開關(guān)分合狀態(tài)等的“遙信”。
(2) 對斷路器開關(guān)的合閘、分閘、儲(chǔ)能等的“遙控”。
(3) 對斷路器回路的電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數(shù)的“遙測”。
在新建工程的高壓配電系統(tǒng)中可選擇采取傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)或“純”保護(hù)方式(不帶測控部分的微機(jī)保護(hù)) ,并選用系列智能電力儀表和相應(yīng)的智能配電監(jiān)控軟件組成自動(dòng)化系統(tǒng),既能節(jié)約大量的工程項(xiàng)目的投資,又可滿足供配電系統(tǒng)對高壓保護(hù)的要求。
2 0. 4 kV配電系統(tǒng)
目前,在國內(nèi)低壓配電開關(guān)市場中有各種品牌的產(chǎn)品,其中市場份額較大的中高檔開關(guān)主要有ABB公司和施耐德公司的產(chǎn)品,下面就以這兩家公司的產(chǎn)品為例進(jìn)行論述。
2. 1 以ABB公司SACE Emax E3系列智能型
低壓斷路器為例E3 系列智能型低壓斷路器提供PR111、PR112、PR113型控制裝置(即電子脫扣器) 。其中PR111型為基本型,具有基本線路保護(hù)功能。PR111～PR113 型均可選配通信接口,使之具有實(shí)現(xiàn)后臺(tái)中央監(jiān)控并與建筑物智能管理系統(tǒng)相互通信的功能。
根據(jù)廠家報(bào)價(jià), 3種控制裝置價(jià)格相差較大。選配PR113型比選配PR112型的E3斷路器平均價(jià)格高出約3萬元。但是選用PR112 型智能脫扣器的E3斷路器配合適當(dāng)?shù)闹悄茈娏x表,可以比選配PR113型的平均價(jià)格低約2. 5萬元,而功能等同于選配PR113型的E3斷路器。E3系列智能斷路器經(jīng)常被用于低壓配電系統(tǒng)中,作為進(jìn)線柜、母聯(lián)分段柜和部分大電流回路的斷路器開關(guān)。這些回路中往往要求測量三相電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數(shù),在智能供配電系統(tǒng)中又要求“遙測”這些量,有的甚至要求“遙信”、“遙控”、“遙調(diào)”相應(yīng)的斷路器。
結(jié)合E3系列斷路器的自身特點(diǎn)及供配電對回路的需求,在以下情況時(shí)建議(在此只對“遙測”要求作說明,其余“三遙”功能可參照選擇。其中,智能電力儀表以瑞士DAE公司產(chǎn)品為例,其功能如表1所示) :
表1 瑞士DAE公司智能電力儀表功能
? 產(chǎn)品名稱功能描述
EPM420 同時(shí)測量并顯示三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度和無功電度,精度0. 5 % ,標(biāo)準(zhǔn)RS - 485通信接口,Modbus2RTU通信協(xié)議,尺寸144 mm ×144 mmEPM450 內(nèi)部測量至31 次諧波, 其余功能同EPM420
? ( 1) 所選E3 型斷路器配PR111 型控制裝置。若只要求對斷路器開關(guān)及其回路一般電力參數(shù)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺(tái)EPM420型智能電力儀表即可。若只要求對斷路器開關(guān)及其回路一般電力參數(shù)和電力品質(zhì)(諧波)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺(tái)EPM450型智能電力儀表即可。
? (2) 所選E3 型斷路器配PR113 型控制裝置。將所選配PR113型控制裝置的E3型斷路器換成選配PR112型控制裝置的E3型斷路器,再配一臺(tái)EPM420 (或EPM450)型智能電力儀表,這樣平均每臺(tái)E3型斷路器價(jià)格可以下降約2. 5萬元,對整個(gè)工程造價(jià)節(jié)省程度可想而知。對于一般的智能配電工程,在選用ABB公司的E3型斷路器時(shí),只要選配PR111型控制裝置即可滿足低壓回路的三段保護(hù)要求,再加配瑞士DAE公司的EPM420 型智能電力儀表即可滿足低壓回路的各種電力參數(shù)遙測的要求。對于要求功能完備的智能配電工程,無須選用PR113型微處理器,只要選配PR112型控制裝置即可滿足低壓回路各種主要的保護(hù)要求。再加配瑞士DAE公司的EPM420型智能電力儀表即可滿足低壓主要回路的各種電力參數(shù)遙測的要求。這樣不僅節(jié)省工程造價(jià),而且接線維護(hù)方便。
根據(jù)廠家報(bào)價(jià), 3種控制裝置價(jià)格相差較大。選配PR113型比選配PR112型的E3斷路器平均價(jià)格高出約3萬元。但是選用PR112 型智能脫扣器的E3斷路器配合適當(dāng)?shù)闹悄茈娏x表,可以比選配PR113型的平均價(jià)格低約2. 5萬元,而功能等同于選配PR113型的E3斷路器。E3系列智能斷路器經(jīng)常被用于低壓配電系統(tǒng)中,作為進(jìn)線柜、母聯(lián)分段柜和部分大電流回路的斷路器開關(guān)。這些回路中往往要求測量三相電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數(shù),在智能供配電系統(tǒng)中又要求“遙測”這些量,有的甚至要求“遙信”、“遙控”、“遙調(diào)”相應(yīng)的斷路器。
結(jié)合E3系列斷路器的自身特點(diǎn)及供配電對回路的需求,在以下情況時(shí)建議(在此只對“遙測”要求作說明,其余“三遙”功能可參照選擇。其中,智能電力儀表以瑞士DAE公司產(chǎn)品為例,其功能如表1所示) :
表1 瑞士DAE公司智能電力儀表功能
? 產(chǎn)品名稱功能描述
EPM420 同時(shí)測量并顯示三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度和無功電度,精度0. 5 % ,標(biāo)準(zhǔn)RS - 485通信接口,Modbus2RTU通信協(xié)議,尺寸144 mm ×144 mmEPM450 內(nèi)部測量至31 次諧波, 其余功能同EPM420
? ( 1) 所選E3 型斷路器配PR111 型控制裝置。若只要求對斷路器開關(guān)及其回路一般電力參數(shù)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺(tái)EPM420型智能電力儀表即可。若只要求對斷路器開關(guān)及其回路一般電力參數(shù)和電力品質(zhì)(諧波)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺(tái)EPM450型智能電力儀表即可。
? (2) 所選E3 型斷路器配PR113 型控制裝置。將所選配PR113型控制裝置的E3型斷路器換成選配PR112型控制裝置的E3型斷路器,再配一臺(tái)EPM420 (或EPM450)型智能電力儀表,這樣平均每臺(tái)E3型斷路器價(jià)格可以下降約2. 5萬元,對整個(gè)工程造價(jià)節(jié)省程度可想而知。對于一般的智能配電工程,在選用ABB公司的E3型斷路器時(shí),只要選配PR111型控制裝置即可滿足低壓回路的三段保護(hù)要求,再加配瑞士DAE公司的EPM420 型智能電力儀表即可滿足低壓回路的各種電力參數(shù)遙測的要求。對于要求功能完備的智能配電工程,無須選用PR113型微處理器,只要選配PR112型控制裝置即可滿足低壓回路各種主要的保護(hù)要求。再加配瑞士DAE公司的EPM420型智能電力儀表即可滿足低壓主要回路的各種電力參數(shù)遙測的要求。這樣不僅節(jié)省工程造價(jià),而且接線維護(hù)方便。
2. 2 施耐德公司Ma sterpactM T系列智能型低壓斷路器
MasterpactMT系列智能型低壓斷路器(簡稱為MT系列斷路器)是施耐德公司繼Masterpact之后在國內(nèi)強(qiáng)力推廣的新型斷路器。所配的智能型控制裝置分為Micrologic A、Micrologic P、Micro2logic H三種。其保護(hù)功能配置基本類同于ABB公司相應(yīng)產(chǎn)品。Micrologic A 主要測量IA 、IB、IC和IN ;Micrologic P主要測量電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)、頻率、電壓峰值、電流峰值、功率因數(shù)最大值和最小值、電壓和頻率的最小和最大值、電壓和電流不平衡相序;Micrologic H主要測量電能質(zhì)量,如基波、畸變、直到第51次諧波的幅值和相位。由上可知, Micrologic A 近似于多功能電流表;Micrologic P近似于多功能功率表;MicrologicH近似于多功能諧波表。對這3種類型的控制單元的價(jià)格:同等保護(hù)功能的控制單元Micrologic P比Micrologic A價(jià)位高出約1. 5萬元;同等保護(hù)功能的控制單元Mi2crologic H比Micrologic A價(jià)位高出約2. 5萬元。另外,在智能配電系統(tǒng)中僅選用MasterpactMT系列斷路器,要實(shí)現(xiàn)后臺(tái)中央監(jiān)控并與智能建筑設(shè)備管理中心聯(lián)網(wǎng)通信就必須選配通信模塊選件。以Modbus COM通信選件為例,須另加0. 5萬元。而目前市場上的智能電力儀表一般均自帶RS -485通信接口,遵循Modbus2RTU標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,無須增加通信模塊選件即可輕易接入中央監(jiān)控系統(tǒng)。相應(yīng)的斷路器與智能電力儀表的配合選型說明可參照本文有關(guān)ABB公司Emax系列斷路器的論述。
3. 結(jié)語
由以上兩例可見,進(jìn)行智能建筑低壓配電工程智能化設(shè)計(jì)時(shí),在滿足供配電設(shè)計(jì)規(guī)范及系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)要求的前提下,只要選擇中低檔的智能低壓斷路器并配上合適的智能電力儀表,即可達(dá)到或超過同類品牌高檔智能低壓斷路器所具有的功能,而且工程造價(jià)會(huì)大大降低。
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