智能配電系統斷路器與 智能電力儀表的配合
日期: 2019-01-03引言
隨著國民經濟的高速發(fā)展和先進科技在民用建筑領域的普遍應用,民用建筑工程已經開始逐漸向智能化方向發(fā)展。配電系統作為建筑物實現智能化的一個基本要素,同樣要求實現智能化。智能化變配電系統一般由智能型配電開關柜、通信總線和后臺管理中心構成,并與建筑物BA系統聯網。系統典型結線示意圖如圖1所示。
智能配電開關柜的系統設計及設備選型直接決定整個智能配電系統的各項性能指標,如技術的先進性、功能的完整性和系統的經濟性等。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現。對于設計人員來說,應該在滿足系統功能的前提下設計經濟、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計為例,闡述以下觀點(文中各種產品的描述均引自相關廠家的產品說明) 。
1. 10 kV配電系統
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)的產品,功能完全達到ABB公司生產的VD4 - 12型高壓斷路器,且具有良好的性價比,現已成為我國高壓斷路器領域中的主流產品之一。但是,該高壓真空斷路器本身不具備通信功能,若應用在智能化的供電和配電系統中實現智能化的遙信、遙控,必須配以相應的網絡電力監(jiān)控裝置,如集“三遙”功能于一體的智能電力儀表,可實現如下功能:
(1) 對斷路器開關的合閘狀態(tài)、分閘狀態(tài)、儲能狀態(tài)、工作位置指示、試驗位置指示及接地開關分合狀態(tài)等的“遙信”。
(2) 對斷路器開關的合閘、分閘、儲能等的“遙控”。
(3) 對斷路器回路的電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數的“遙測”。
在新建工程的高壓配電系統中可選擇采取傳統的繼電器保護或“純”保護方式(不帶測控部分的微機保護) ,并選用系列智能電力儀表和相應的智能配電監(jiān)控軟件組成自動化系統,既能節(jié)約大量的工程項目的投資,又可滿足供配電系統對高壓保護的要求。
(1) 對斷路器開關的合閘狀態(tài)、分閘狀態(tài)、儲能狀態(tài)、工作位置指示、試驗位置指示及接地開關分合狀態(tài)等的“遙信”。
(2) 對斷路器開關的合閘、分閘、儲能等的“遙控”。
(3) 對斷路器回路的電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數的“遙測”。
在新建工程的高壓配電系統中可選擇采取傳統的繼電器保護或“純”保護方式(不帶測控部分的微機保護) ,并選用系列智能電力儀表和相應的智能配電監(jiān)控軟件組成自動化系統,既能節(jié)約大量的工程項目的投資,又可滿足供配電系統對高壓保護的要求。
2 0. 4 kV配電系統
目前,在國內低壓配電開關市場中有各種品牌的產品,其中市場份額較大的中高檔開關主要有ABB公司和施耐德公司的產品,下面就以這兩家公司的產品為例進行論述。
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,具有基本線路保護功能。PR111～PR113 型均可選配通信接口,使之具有實現后臺中央監(jiān)控并與建筑物智能管理系統相互通信的功能。
根據廠家報價, 3種控制裝置價格相差較大。選配PR113型比選配PR112型的E3斷路器平均價格高出約3萬元。但是選用PR112 型智能脫扣器的E3斷路器配合適當的智能電力儀表,可以比選配PR113型的平均價格低約2. 5萬元,而功能等同于選配PR113型的E3斷路器。E3系列智能斷路器經常被用于低壓配電系統中,作為進線柜、母聯分段柜和部分大電流回路的斷路器開關。這些回路中往往要求測量三相電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數,在智能供配電系統中又要求“遙測”這些量,有的甚至要求“遙信”、“遙控”、“遙調”相應的斷路器。
結合E3系列斷路器的自身特點及供配電對回路的需求,在以下情況時建議(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
? 產品名稱功能描述
EPM420 同時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、頻率、有功電度和無功電度,精度0. 5 % ,標準RS - 485通信接口,Modbus2RTU通信協議,尺寸144 mm ×144 mmEPM450 內部測量至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及其回路一般電力參數的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺EPM420型智能電力儀表即可。若只要求對斷路器開關及其回路一般電力參數和電力品質(諧波)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺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EPM420 (或EPM450)型智能電力儀表,這樣平均每臺E3型斷路器價格可以下降約2. 5萬元,對整個工程造價節(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,只要選配PR111型控制裝置即可滿足低壓回路的三段保護要求,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遙測的要求。這樣不僅節(jié)省工程造價,而且接線維護方便。
根據廠家報價, 3種控制裝置價格相差較大。選配PR113型比選配PR112型的E3斷路器平均價格高出約3萬元。但是選用PR112 型智能脫扣器的E3斷路器配合適當的智能電力儀表,可以比選配PR113型的平均價格低約2. 5萬元,而功能等同于選配PR113型的E3斷路器。E3系列智能斷路器經常被用于低壓配電系統中,作為進線柜、母聯分段柜和部分大電流回路的斷路器開關。這些回路中往往要求測量三相電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等電力參數,在智能供配電系統中又要求“遙測”這些量,有的甚至要求“遙信”、“遙控”、“遙調”相應的斷路器。
結合E3系列斷路器的自身特點及供配電對回路的需求,在以下情況時建議(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
? 產品名稱功能描述
EPM420 同時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、頻率、有功電度和無功電度,精度0. 5 % ,標準RS - 485通信接口,Modbus2RTU通信協議,尺寸144 mm ×144 mmEPM450 內部測量至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及其回路一般電力參數的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺EPM420型智能電力儀表即可。若只要求對斷路器開關及其回路一般電力參數和電力品質(諧波)的“遙測”,每條E3 斷路器回路中配裝一臺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EPM420 (或EPM450)型智能電力儀表,這樣平均每臺E3型斷路器價格可以下降約2. 5萬元,對整個工程造價節(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,只要選配PR111型控制裝置即可滿足低壓回路的三段保護要求,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遙測的要求。這樣不僅節(jié)省工程造價,而且接線維護方便。
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之后在國內強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。其保護功能配置基本類同于ABB公司相應產品。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、頻率、電壓峰值、電流峰值、功率因數最大值和最小值、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格:同等保護功能的控制單元Micrologic P比Micrologic A價位高出約1. 5萬元;同等保護功能的控制單元Mi2crologic H比Micrologic A價位高出約2. 5萬元。另外,在智能配電系統中僅選用MasterpactMT系列斷路器,要實現后臺中央監(jiān)控并與智能建筑設備管理中心聯網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標準通信協議,無須增加通信模塊選件即可輕易接入中央監(jiān)控系統。相應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ABB公司Emax系列斷路器的論述。
3. 結語
由以上兩例可見,進行智能建筑低壓配電工程智能化設計時,在滿足供配電設計規(guī)范及系統智能化設計要求的前提下,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,而且工程造價會大大降低。
備案號：滬ICP備18025528號-1