智能化低壓配電系統的典型應用分析

摘要：電氣設備在社會迅速發展、經濟持續繁榮的大背景下，也在不斷進步和改進，而人們對電氣設備控制的自動化和智能化的要求也在不斷提高。傳統的低壓配電系統的控電方式主要是由低壓開關控制柜對配電進行控制、保護和監視，大部分都需要人工直接進行操作；而智能化的低壓配電系統則是借助計算機來實現智能管理，另外再將強電控制、微電子技術、網絡通信技術等與計算機技術相結合，使得低壓配電系統更加智能化。本文首先對智能化低壓配電系統進行了簡單的介紹，然后對于三種它的典型應用進行了分析。

關鍵字：智能化低壓配電系統 典型應用

一、智能化低壓配電系統簡介

1、智能化低壓配電系統的主要特點

智能低壓配電系統主要是由低壓配電開關、具有通信功能的智能測控保護裝置組成，通過將數字通信和計算機網絡進行連接，就使得配電站開關設備的運行實現了自動化和智能化管理。智能化低壓配電系統使得供電更加可靠，有利于管理，同時也減少了電力成本和檢修成本。與傳統的配電系統進行對比，智能化低壓配電系統主要有以下三個特點[1]：

（1）數字化。這是智能化低壓配電系統區別于傳統配電系統的主要特點。得益于高速微處理器芯片和高精度數模轉換芯片的使用，被測參量都實現了數字化處理。這樣使得精度大大提高，并且更加穩定、可靠。（2）多功能化。智能化低壓配電系統具有測量、控制、保護等多種功能，系統更加集成、緊湊，從而使得安裝和調試更加方便。（3）網絡化。職能測控保護裝置的數字通信接口通過網絡可以和計算機系統進行互聯，這樣就可以在計算機上對數據進行采集、處理、存儲、通信、遠控、記錄等操作，另外若出現故障還可以報警，或者直接對故障進行處理等[2]。

2、智能化低壓配電系統的結構

典型的智能化低壓配電系統的結構可以按照三個層次進行劃分：監控管理層、前置通信層、現場間隔層[3]。

監控管理層主要負責遠程采集數據并進行處理、事件記錄與報警、故障分析、生成報表等，通過遠程操作，然后利用局域網將數據一級一級向上傳送。前置通信層是通過網絡通信控制器來對變電站內的智能監控或保護裝置的數據井下采集、匯總，然后傳送到監控中心，同時也能將監控中心發來的消息進行轉發。現場間隔層是利用智能監控或保護裝置對現場的電參量進行測量，也對設備的開關狀態進行監測，除此之外，也能對具有電動分合機構的開關設備進行控制管理。

二、智能化低壓配電系統的典型應用

1、在某廣場的典型應用

某廣場的職能化低壓配電系統的特殊要求是：配電柜采用全封閉結構，元件要具有高集成度；要實現電壓配電網絡的遙測、遙信以及遙調；通信系統要安全可靠，通信數據的傳送要達到快速、準確，并且要預留出無線通信接口，為將來的無線通信的實現做準備。另外，根據該廣場的環境，其所有的照明控制的用電和其他臨時用電要求供電安全可靠，要對所有的低壓配電設備進行監控。

根據以上要求，可以使用集成測量和通信功能的NSXMCCB和UC100通信元件，具有很高的集成度，開關柜內元件數少了很多。另外，使用NSX構成的ATS電源切換系統，該系統供電十分安全可靠，可以保證配電箱內負載的用電。并且該電源切換系統能夠應對主回路測電源失電的情況，有備用電源側可以頂替，因此保證了持續用電。在智能配電箱內的所有NSX MCCB使用的是Micrologic5系列的脫扣單元，NSX能夠提供全參數的電力測量，并且還能對故障進行排查，對于配電箱中的各負荷點的歷史運行情況都有詳細記錄，為維護和修理的工作人員大大減少了工作量。UC100可以實現智能配電箱的數據傳輸，并能根據供電局的需求來定制通信功能。對于一些有用的檢測數據如電流、電壓、功率等，和斷路器的狀態都可以即時進行采集，并可以將電量信息以及故障信息進行上傳，其中故障信息會自動優先被上傳。

2、在循環水泵站的典型應用

該循環水泵站的智能化低壓配電系統主要由進線柜、無功補償柜、MCC（電動機控制中心）控制柜、一般配電線柜和聯絡柜組成。其中各組成部分的具體配置方案如下所述：

（1）首先配置進線柜和聯絡柜，選用的是PD194Z-2SY型的網絡電力儀表，該表可以實現對電網中三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率和四象限電能進行高精度的測量并顯示，還可以實現網絡通信功能。除此之外，能對本地或遠程的開關信號進行監測，并能對輸出進行操控。（2）對于配線柜，選用PD194Z-9S9型的網絡電力儀表，該表可以測量電量為三相電流和有功電能，還自帶2路開關量輸入和輸出。（3）對于無功功率補償柜，選用的是WGK-31-001型的微機無功補償控制裝置，能夠對用戶的負載進行監控，同時能實時地自動或手動投切補償電容，從而使功率因數符合供電要求；此外，還有過流保護、過壓保護和零序電流保護等功能，能夠實現遙測、遙控，并能對單元運行的狀態進行監測和控制。（4）對于MCC控制柜，選用WDH-31-100型微機電動機保護裝置，能夠對電動機發生的過載、過壓、欠壓、短路、堵轉和缺相等情況進行保護，并能對電網的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率等進行高精度地測量和顯示，能夠對低壓三相異步電動機起到保護作用。（5）對于網絡通信控制器及監測中心，選用2000R+型網絡通信控制器和PDM2000智能配電監控中心，2000R+型網絡通信控制器可以實現32臺子站設備的合并，并能通過一個RS485、232上行通信口和上級的主戰進行連接；PDM2000智能配電監控中心能實現全廠配電系統的數據采集、操作控制、故障分析、生成報表等功能，并能利用與局域網相連而將數據上傳[3]。

3、在地鐵中的典型應用

智能低壓配電在地鐵中的應用可以分兩部分來介紹，分別是降壓變電所低壓部分的智能系統應用，和環控電控低壓部分的智能系統應用[4]。每一種應用情況又分別對應著兩種不同的模式。

首先，降壓變電所低壓部分的智能系統應用，模式一主要運用了斷路器、智能數字化儀表和PLC，能夠對進線斷路器、母聯斷路器和三級負荷總開關實現遙測、遙控和遙信操作，并且對變電所備用電源進行監控。模式二是在模式一的基礎上增加了某些功能，比如能夠遙測、遙信所有的饋出回路。模式二下的智能化低壓配電系統的四部分組成分別為太網網關、智能開關、PLC控制器和智能化數字儀表，其中PLC可以對變電所進行智能監控。

對于環控電控低壓部分的智能系統應用，模式一能夠對電動機回路起到很好的保護作用，可以保證軟起動和變頻器的穩定性，另外還通過將斷路器、交流接觸器以及熱繼電器進行結合，并利用BAS系統來實現對其他饋出回路電機的保護和控制。模式二是在模式一的基礎上進行了強化，比如對于饋出回路控制力更強，主要通過BAS系統和PLC的結合，實現通信控制器的獨立，從而可以將采集到的數據進行一定的調整。

三、結語

由于智能化低壓配電系統具有很明顯的優勢，因此如今其應用越來越廣泛，相關技術也越來越成熟，逐步向小型化和多功能化的方向發展。智能化低壓配電系統對于工業的迅速發展和企業的現代化管理都有很大的幫助，因此相信其在不久的將來會有更進一步的發展和應用。

參考文獻

[1] 張東.智能化低壓配電系統組成原理及典型應用[J]， DQGY， 2010.09：63-65

[2] 鄭亞軒.智能化低壓配電系統在地鐵中的應用[J]， 技術研發， 2013（20）：60-61