智能化网络仪表在配电网终端的应用

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1、智能化网络仪表在配电网终端的应用 南自电力仪表公司杨卫民唐建 主题词：0 4 千伏配电线智能化网络仪表电磁兼容 我国电力系统随着国民经济发展的要求通过自玎几年大规模的电网建设，电力供应 紧缺的状况有了相当的改善，但电网长期以来形成了“重发、轻供、不管用”的局面， 尤其全国大部分地区配电网结构很薄弱，呈放射树状结构，且多为架空线，供电半径不 合理，导线截面过小，供电可靠性差，损耗高，电压质量差。实质上是配电网落后有电 送不出，用户需要却达不到，如城市电网术稍居民用电、农村用电线损高。造成用电费 用增加。即使这几年有许多大城市如北京、南京在城网改造中对城市供电采用环网结构， 在夏季用电的高峰期。也

2、无法完全合理的调配电力，需要从外部电网购电。 国内配电网3 5 k V 以上的线路变电站自动化已经实施，l O k V 中压配电线路自动化因 为多种原因尚未大规模实施。而作为电网的最基础单元一0 4 k V 的用户端，因为低压网 路较小，相对比较容易实现监控，2 0 0 1 年年底国家电力公司结合城网农网改造发布了关 于电力网电能损耗管理规定，各供电部门均以此作为供电线路电能质量工作考核的依 据。由于0 4 k V 的用户端的负荷状态直接关系着电能损耗指标的高低。因此，0 4 k V 的 用户端的负荷状态得到了广泛重视，使得智能化监控仪表的使用得到了长足的发展。 由于用户端的对象广泛，大到智能

3、楼宇、工业自动化生产线与工业负荷，d , N 居民 生活负荷。负载特性多变，非线性负载大量存在，对供电质量的要求也存在着差异性。 各供电公司在用户申请新安装0 4 k V 配电变压器时以及对老用户的0 4 k V 的配电变压器 均提出了功率因素不小于0 9 并且不允许向电网倒送无功的要求。对城市与农村的公 用配电变压器的改造也在同步进行。使得低压无功功率补偿控制器得到了大量使用。但 因为变压器各相终端负载尚缺乏有效的监测，因此只能定性估算，无法定量合理地分配 负荷，因此变压器各相负载容易处于不平衡状态从而造成变压器容量不能充分利用。因 此如何通过相关智能仪表进行在线实时监测以达到通过合理分配电

4、能以降低能耗，准确 估计各种设备的使用状态通过资源有效分配避免用电高峰时资源紧张，低谷时资源富余 尚有大量的基础工作要做。 j Ir 埘用户端的电量监控与通常的电匿保护概念不尽相同，保护系统要足对f U 卜畸 的故障：l 犬念进f j ：U ) j U j ：j ；f ；I 】，I U 蠡 ：! 矗争奢史天；i - 的足n i i l i 常H 】 乜靠旨况一V 的I e f f 皂分l I | i C ，l i J I I , J 。 一1 2 4 由于低压用户端范围广泛，不可能也不必要通过中央系统集中监控，所以应该通过测控 装置的自诊断与自控制功能实现。通过对各用户具体关注的电量如电压工作

5、范围、负载 电流大小、有功功率甚至视在功率大小以及允许的超限I J , - J - f 自J 进行监控达到有效监控与可 靠工作避免频繁投切动作的目的。 本公司与台湾台技公司针对到用户端电量监控的具体情况推出了低成本、高准确 度、高可靠性的智能数字多功能电表与无功功率补偿控制器。与原有的各种电量变送器 一起，可以满足各类型用户的需要。 对于部分已有P L C 系统或小型D C S 系统的应用场合，可根据用户需要关注的相关电 量如电压、电流、功率配置不同的电量变送器进行测量与监控。 对于大量的尚未有自动化系统配套的场合，可以选用S 6 2 0 1 多功能电表与S 5 系列 无功功率补偿控制器，一方

6、面可以通过无功补偿电容的自动控制投切提高用户端的功率 因素，另一方面可以通过对电量的当地实时监控从而对实际电量使用状况进行定量分 析。 对于比较重要的应用场合，可利用$ 6 - 2 0 1 多功能电表的R S 4 8 5 数据远传功能进行 远方中央集中实时监控。 下面就针对S 6 2 0 1 多功能电表的具体应用作一简述。 $ 6 - 2 0 1 多功能综合电表为本公司与台湾台技( T M K ) 公司专门针对工业电力、工 厂、楼宇等电力自动监控应用所精心设计的量测仪表。高精密、低成本、易安装、高稳 定性、高可靠性是此产品最大的优点，亦更能符合用户使用的要求。其应用范围可安装 在配电柜、开关柜

7、、控制柜、水电泵站、发电机控制柜、楼字监控等场合。 该仪表集中超过4 0 个电量参数测量于一体，取代以往需由多个转换器、指示表结 合而成的监控系统，单一化的配置，无论电缆线材、监控元件、空问与时间都能降低所 需花费。 以1 6 位微机作为核心进行控制与计算，并具备了全方位数字化的测量、校诉、多 样化的输出模式，更加突出此项产品精密性，测量精度符合 E C 标准，即使被测波形失 真和不连续情况下，谐波分量达2 0 次时也可保证测量精确度。三排四位超高亮度的l ，印 显示方便显示当f j 订量测的电量参数，显示超过3 0 个参数值，即使在能见度较差的研：境 下办能清楚显示。 该仪表充分譬啦了脱场的

8、捧种接线方式i j 输入价o ，范| 1 1 川J 、l i r 瞅捌爻阳j 需婴选抒 一1 2 5 三相四线( 3 P T 、3 C T ) 、三相四线( 3 C T ) 、三相三线( 2 P T 、3 C T ) 、三相三线( 2 P T 、2 C T ) 、 - - ) r H 三线( 2 C T ) 进行接线，电压输入信号范围广，线电压( 沪5 0 0 V ) 、相电压( 沪2 9 0 V ) 且自动定标无须厂家出厂整定。从而具有良好的互换性。 $ 6 - 2 0 1 可方便的由面板上的5 个按键进行现场设定或通过R S 4 8 5 远程设定显示当前 所量测的电力参数，亦能根据用户的需

9、要任意选择线电压、电流、视在功率、有功功率、 无功功率使用的上下限设定继电器输出进行警报或切断相关负荷，同时控制( 报警) 对 应电量的延时时问也可以选择设定。保证了电量控制的有效性与准确性。相关电量的测 量最大值可以内部保存，即使断电也不会丢失。从而为用户进行负荷定量分析提供了重 要依据。 $ 6 - 2 0 1 的显示面板可以自由选择显示各种被监测电量与负载特性( 容性、感性) 。 $ 6 = 2 0 1 内部具有电能测量功能最大储存量为9 9 9 9 M W H ( V a r H ) ，可以作为用户内部 电能分配或经济考核的依据。 考虑到实际自动化系统中通讯协议的多样性与适用性，S 6

10、 2 0 1 多功能数字电表提 供了标准的R S - 4 8 5 4 2 2 通讯接口及M o d B u s 通讯协议，这个通讯协议已广泛被国内外电力 行业及工控行业作为系统集成的标准。M o d B u s 通讯规约允许$ 6 2 0 1 多功能数字电表与施 耐德、西门子、A B 、G E 等多个国际著名品牌的可编程顺序控制器( P L C ) 、R T U 、S C A D A 系统、D C S 或与第三方具有M o d B u s 兼容的监控系统之间进行信息交换和数据传送。在集 散系统中，每台仪表均以某一确定的地址能通过M o d b u s 通讯协定，将所测电力参数传送 到后台系统。

11、 智能仪表的电磁兼容性( E M C ) J 下越来越引起广泛的重视，尤其在用户端由于电磁干 扰强烈，产品的电磁兼容性好坏直接影响到仪表的正常使用，轻则仪表C P U 频繁复位影响 产品工作，重则造成仪表损坏。而低压用户端由于量大面广，用户水平高低不一，许多 产品制造厂家由于技术与测试设备的局限性并不能完全克服此类问题，造成产品在使用 后出现问题无法可靠解决。我们认为在诸多抗扰度的影响量中，最主要的影响量是快速 瞬变干扰( 电快速脉冲群) ，其产生原因是用户不同负载的丌关投切造成在局部电网中 产生高频快速电脉冲，具有突发性。因此，在S 6 2 0 1 的设计过程中在电源配置、器件 选择、1 ：

12、艺布置均采用了本公司独特技术，没有利用任何附加器件如滤波器等。即使仪 器外部f 乜磁干扰强烈，波形快速瞬变。1 0 0 0 V 脉冲群时，仪器仍然保妇E 正常二l ：作。 弋6 2 0 l 外观符合困翰：l ：( 德) I ) 、l 删l 1 4 的标准舰池J t 、J 力i 使客J l 小川为 一1 2 6 - 一 了特殊的外形尺寸安装而烦恼。 典型应用 某小型铝加工厂在当地是一耗电大户，厂内除了主生产线以外，还有办公区( 有大 量空调、U P S 不问断电源、电脑、复印机等) 、生活区以及其它辅助生产线，在满负荷 工作时厂用0 4 K V 的变压器功率因素只有0 7 左右，由于建厂较早，变

13、压器容量不够， 无功补偿仍采用人工手动投切。所以在夏季用电高峰与农村春播秋收用电高峰时，经常 要受到供电部门的用电限制，为了保证生产用电，只有问或停用办公与生活用电，造成 职工怨言，同时为了避免供电部门对其功率因素过低的罚款，采用人工电容过补偿方式， 造成负载呈容性，向电网倒送无功。随着供电部门监管能力的提高，该企业这种做法已 经无法继续存在下去。 通过采用本公司的$ 5 - 1 - 2 D 无功电容补偿控制器为主体的无功电容补偿控制柜，将 其功率因素自动调节补偿到0 9 ( 感性) 左右，一方面提高了其电能利用率相当于将其 变压器容量提高了1 5 左右，减少了电费支出与可能的罚款，另一方面也

14、降低了其电网 的线损。在此基础上，该单位又选用本公司数台S 6 2 0 1 多功能电表作为各厂内终端负 荷监控。对于主要的监控点通过R S 4 8 5 组网与其原有D C S 系统连接，在主控室监控用电 负荷状态。对非主要监控点采用$ 6 - 2 0 1 当地监控其电压、电流、功率状态，通过一个 时期的运行找出各负荷的最大电流与功率，通过对变压器各相负荷的合理配载达到对电 能的合理利用。并且内部根据各负荷的电能量辅助以对应的经济措旌。在用电的高峰期 根据内部工作的轻重缓急进行负荷分配，从而即保证了正常生产，又保证了必须的工作 环境，该企业没有通过更换电力变压器的方式以获得更多的外部资源，仅通过

15、技术改造， 投资几万元就取得了较好的经济与社会效益。同时为以后生产规模扩大增加变压器容量 提供了可靠依据。 综上所述，智能化网络仪表由于采用专家控制系统等智能控制手段可根据外界指定 讯号和要求，无需人的干预，就能独立地接通和断丌电路，断续或连续地改变电路参数 实现对电量或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节。在变电站综合自动化年f l 配电自动化系统1 1 1 ，各种用户终端与其配套的智能网络仪表作为一个基本单元，随着吲 内配网E - j 动化水平的不断提高，将刁：断地提高其各种性能特性如增加谐波分析功能， 通过以人网进行通信以降低成本并提高数铖二：传输的可靠r E 为提高囡内r 乜网的l U 能质毓 作j 心彳r 的贞献。 一1 2 7 参考文献： 1 王明俊，于尔铿，刘广一，配电系统自动化及其发展，中困电力出版社，1 9 9 8 1 2 蔡自兴，徐光佑，人工智能及其应用，清华大学出版社，1 9 9 6 5 3 程仲元、许苏军、黄建国，中压配电自动化方案F I S R 的讨论，智能化开关电器 及应用文集( 第二集) ，江苏省电工技术学会，1 9 9 8 9 4 刘东，远程监控单元F T U 的原理、功能、技术指标，智能化丌关电器及应用文集 ( 第二集) ，江苏省电工技术学会，1 9 9 8 9 5 $ 6 - 2 0 1 用户操作手册 - - 1 2 8 -