智能化配电站资料.docx
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智能化配电站资料
智能化配电站资料
工厂配电智能化管理效益分析
一、前言
配电智能管理是指：
利用技术、通信技术、机及技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，管理更为有效。
工厂配电智能管理包含企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。
主要包含以下2个方面：
10KV及低压馈线自动化。
馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。
其主要功能有：
运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。
配/变电站自动化。
变电站自动化指自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。
变电站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志，进入传统的变电站二次设备领域，使变电站运行和监控发生了巨大的变化，取得显著的效益。
变电站自动化的基本功能有：
数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等项功能。
近几年，大量的配、变电站采用了变电站自动化设备，显示出显著的经济效益。
二、直接经济效益分析
1．可提高供电质量
信息的到来，要求不间断供电的计算机设备越来越多，给供电提出了更高的要求。
停电或限电会导致减产，而忽然的停电则会危害工厂的重要设备。
落后的人工配电方式，在城乡都是不适用的。
只有实现配电站的自动化，才可能最大限度地提高供电质量，满足人们日常生活工作与生产的需要。
实现配电站自动化可提高供电的可靠性。
实现配电站自动化，可减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、快速分析、诊断、报告事故原因提供有效的依据。
某工厂没有采用配电自动化前每月故障次数为1次，故障抢修时间为2小时，每小时的产出商品价值5000元，每年开工11个月，每年可减少停电导致的生产损失为2*1*5000*11=11万元，采用配电自动化系统后，即可将故障次数大大减少，设备在发生故障前隐患即可被发现，无需全面停电检修，生产设备可以做到不停机，每年可减少损失11万元。
2．降低网损率的经济效益
根据国内配电自动化系统运行的成功经验，通过电压和无功优化控制，可以降低网损率3％左右。
某工厂的年用电量为1000万KWh，通过电压和无功优化控制，每年可节省电量为30万KWh，节能效益按0.42元/KWh计算，每年节约12.6万元。
由此看来，直接的经济效益十分巨大，间接的经济效益和社会效益则更大。
3．设备管理的经济效益
配电自动化系统的效益还在很大程度上体现在配电设备管理上。
比如设备检修，如果没有相应的配电自动化监控管理系统，所有设备按一定期限定期检修，其工作量巨大，耗费大量人力物力，配电管理系统的使用可以使设备检修的针对性更强。
变故障修为状态修，变人工巡检为自动故障保修，减轻维护人员的劳动强度；减少操作人员；增强电力系统的免维护性。
通过对负荷的监控，合理分配负荷，还可以最大限度地保护供电设备投资。
有利于提高设备的安全和健康水平，延长使用寿命。
某工厂，每年因烧毁电力设备、动力设备等事故的损失为6万元（一台变压器的价值就在10万元以上，一台10KV开关柜价值在5-8万元之间，电动机的价值从几千到几万不等，高压电动机更贵，其它断路器、接触器、继电器设备数量更多，更应容易烧毁），实现
配电自动化之后就可以完全避免此类事故的发生，每年节省设备维护费用6万元。
4．提高企业用电的管理水平
传统用电管理是由电工的经验来实现的（即经验管理），其管理的好坏决定于电工人员的经验、责任心、及情绪。
在珠三角的制造业对电工师傅的称为叫“电工大佬”，他是公司中非常重要的人物，甚至公司的一些管理制度到了“电工大佬”这都要开绿灯，因为老板深知“电工大佬”的心情就可以影响公司用电费用。
但是“电工大佬”对工厂也只是起保证用电的作用，根本谈不上安全、可靠（质量）、高效的用电管理层面。
西格玛电能管理系统是给现代化工厂提供的一套信息化时代的用电管理手段，她能准确、及时地提供实时的数据和信息；可以直观地监视全厂内任何地方、任何设备的运行情况，方便的控制计划停电、供电，实现总体控制。
为用户调整用电峰谷时段，提供有效的依据。
做到值班电工通过电脑化面实时监视系统的运行状况；检修电工根据画面的予警提示有针对性的对设备进行保养、检修；电气工程师通过系统报表和分析曲线制订保养、检修、整改计划；管理者代表可根据详细的电量统计报表核算、控制产成本；为企业ERP提供充足完整的数据信息。
在不增加人员成本的基础上，大大提升了管理水平。
5．节省人员成本
西格玛系统令电工职责更清晰、层次更分明、分工更具体，对运行、检修人员要求少而精，电力系统经验：
一个35KV变电站比不做自动化前节省1/3的人员。
三、间接效益
随着电力产品的广泛（如：
变频器、电脑、电子镇流器等）的同时，也带来了对电源的污染，其中谐波、电磁干扰对环境及设备的最严重。
1． 通过西格玛系统可诊断出困扰公司多时难解决的，比如：
产品合格率的瓶颈、电脑、功控设备寿命短等平时很难发现及解决的问题。
2． 由于系统的监控主机一般安装于办公室或值班室，与电气设备（尤其是高压设备）有一段距离，将减少值班员、运行工，检修工等一线人员拉出到发生职业病的可能范围以外，减少输配电系统职工的发病率，减轻的医疗负担，提升员工的生活质量。
四、结语：
配电自动化系统的经济效益，一直以来，仁者见仁，智者见智。
它无疑具有强大的经济效益。
如果把每年的直接经济效益产出定义为
S=（J+ L + W）*T
J=每年因检修导致的停电损失，（上文假设为11万元）
L =每年因网损导致的电能浪费，（上文假设为12.6万元）
W =每年节约的设备维护费，（上文假设为6万元）
T=设备运行年限
那么，每年增加经济效益产出29.6万元，运行时间越长，经济效益越明显。
除此之外，他更有重要的效益。
减少人类在强电场中的工作时间，对从业人员的身体健康更有着重要的意义，可以避免很多职业病、人为触电事故的发生。
一些在电厂、变电站、配电所长期工作的职工，头晕、心悸、不孕不育、低血压、糖尿病、白血病（血癌）、肺癌、脑瘤（癌）等病的发病率很高，发病原因跟长期在强电磁场中受辐射有关。
在强调人权、强调关爱生命健康的社会，我们甚至号召大家保护小鸟和野生动物，却没有意识到有众多的电力系统职工生活在无形的强电磁辐射恐怖中，甚至已经患上职业病，却找不到病因。
与人民的生命安全相比，区区几文设备款又算得了什么呢？
更何况有如此强大的经济效益呢？
在现代工厂供电系统，采用西格玛系统，其效益是巨大的，无疑是大势所趋。
智能化配电系统-发展和应用
1.概 述
现代工业技术的发展对配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，而微处理器技术的广泛应用及计算机系统可靠性的大幅度提高，使智能化电器元件得到快速发展，智能化电气管理系统应运而生。
相对于6kV及以上中高压系统的综合保护及系统监控（SCADA系统）的发展及其在电力系统中的应用，作为直接面向终端用户的开关设备，其智能化研究与应用起步较晚。
现有不少应用于低压的智能化监控系统基本上是在SCADA系统基础上进行修改，可以满足基本的监控功能，但不能充分体现低压电气系统的特点及要求。
因此，美国能源控制公司（AEC）开发并推出了符合工业控制要求及具有高可靠性的微机综合保护装置、智能配电仪表及其管理系统，更方便有效地实现0.4KV及以上电压等级的配电管理。
智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件（比如AEC公司的智能配电仪表）经数字通信与计算机系统网络连接，实现变电站开关设备运行管理的自动化、智能化。
系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能。
针对电气系统直接面向控制终端，设备多、分布广，而且现场条件复杂，系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点，智能化监控系统应能实现面向对象的操作模式，具有强抗干扰能力，主要控制功能由设备层智能化元件完成，形成网络集成式全分布控制系统，以满足系统运行的实时、快速及可靠性的要求。
系统中的智能化元件就其功能而言总体上可分为：
电能质量监测、开关保护与控制及电动机保护控制等。
由于现场总线技术的应用，系统中智能化元件可不依赖计算机网络而独立运行，极大地提高系统运行的实时性和可靠性，满足电器设备运行管理的需要及工厂生产过程控制的要求。
2.现场总线技术的应用
现场总线是应用在生产现场、在微处理器测控设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式多点通信的底层网络。
20世纪80年代中期，随着微处理器技术和网络技术的发展，DCS系统4～20ｍＡ的模拟量传输方式逐渐被数字网络传输方式所取代，现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS），迅速发展并在自动化领域得到广泛应用。
FCS既是一个开放式通信网络，又是一种全分布式控制系统。
它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本的控制、计算、参数设置、报警、显示、监控及系统管理等综合自动化功能。
在FCS中，各种部件用通信网络连接起来，数据传输采用总线方式，系统信号的传输完全数字化。
系统内不存在严格意义上的主控部件，资源共享，各智能化部件可以不依赖计算机而独立运行。
FCS完全淘汰了4～20ｍＡ的模拟量传输方式，减少了大量的现场敷线；FCS的控制调节过程在现场部件，有效地提高了系统控制的实时性和可靠性，并避免了系统因主机故障而陷入瘫痪。
ISO国际标准化组织在ISOIEC7498标准中的OSI参考模型定义了网络互联的7层框架，详细规定了每一层的功能，以实现开放性系统环境中的互联性、互操作性与应用的可移植性。
考虑到工业生产现场大量的智能化装置零散地分布在一个较大的范围内，而单个节点面向控制的信息量不大，但实时性、快速性要求较高，为减少中间环节，满足实时性要求及降低工业网络的成本，现场总线采用的通信模型大都在OSI参考模型的基础上进行了不同程度的简化。
它采用OSI模型中的3个典型层：
物理层、数据链路层和应用层，省去了3～6层，具有结构简单、执行协作简单、成本低等优点，同时满足工业现场应用的性能要求（如图1所示）。
通过一致性与互操作性测试，满足现场总线技术要求的不同制造商的产品即可实现在同一总线上的互联，为用户的系统集成带来极大的好处。
几种有影响的现场总线技术包括MODBUS、LonWorks等。
它们的通信模型各不相同，其应用具有各自的特点，已形成统一标准并在特定的应用领域显示了自己的优势。
现场总线技术的优点主要有：
（1）节省硬件投资。
现场总线系统的智能设备分散在现场，能直接执行控制和计算功能，可减少大量的变送器及调节器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号传输处理单元及其大量复杂的硬线连接，节省了可观的硬件投资，并可减少控制室的占地面积。
（2）节省安装费用。
现场总线系统的接线十分简单，一条通信总线上可挂接几个甚至上百个设备，节省安装附件，安装工作量大大减少，设计及接线校对的工作量也大大减少。
资料显示，与DCS相比，现场总线系统的安装费用可节省60%以上。
（3）减少维护费用。
由于现场控制设备具有自诊断及一定的故障处理能力，并通过数字通信将相关信息送往控制室，用户可实时监测及查询所有设备的运行，及时了解维护信息，以便早期分析与排除故障，缩短维护停工时间。
同时，由于系统结构简化、接线简单，减少了维护工作量。
（4）系统集成更简单、灵活。
用户可选择不同制造商的产品来集成系统，避免或减少系统集成中因不兼容的协议和接口带来的麻烦。
（5）提高了系统的准确性和可靠性。
由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差。
同时，由于系统结构简化，现场智能化设备内部功能加强，减少了信号的往返传输，设备可不依赖网络而工作，提高了整个系统工作的可靠性。
现场总线系统是自动化领域的发展热点，应用现场总线技术也是智能化电器的发展趋向。
在电气设备中，现场总线技术已在电动机控制、综合测控仪表及开关保护等智能化元件上广泛应用，并正在不断发展与完善。
3.AEC公司智能配电系统电气解决方案
智能配电系统是美国能源控制公司（AEC）自动化产品的重要组成部分。
根据电气成套开关设备的特点和要求，AEC公司推出了AECONTROL变电站监控系统。
AECONTROL则是集成变电站开关设备、变压器及中压开关设备的一体化分布式智能配电管理系统。
AECONTROL系统主机是变电站一体化监控平台，提供系统集中监控功能。
系统现场层面配置前端机，经内部以太网与监控主机连接；前端机往下是设备层开放的现场总线网络，连接变电站设备的智能化装置。
前端机为工业PC机，具有很强的通信处理功能及抗干扰能力，取消了路由器和网关，简化了网络结构，同时实现底层变电站设备的无缝连接。
目前，大部分现场智能化装置虽具有数字通信功能，但不是严格经一致性和互操作性测试过的现场总线设备，协议不统一，通信兼容性差。
而AECONTROL前端机灵活的通信处理功能很好地满足了系统开放性的要求，即可连接标准的现场总线产品，也兼容其他智能化装置，扩展灵活，可充分满足用户变电站内不同设备系统集成的要求。
美国能源控制公司（AEC）在国内可以提供上到6"110KV全系列的微机综合保护单元，下至400V的智能配电仪表和低压电动机保护控制器及变电站自动化后台监控管理系统。
连接AECONTROL系统具有代表性的实现上述功能的智能化装置有：
AEC2000系列微机综合保护测控单元、AEC6800/AEC46系列智能配电仪表和AEC4900电动机保护控制器等。
AEC2000系列微机综合保护测控单元经现场总线与计算机系统连接实现开关保护极其定值设置、电参量测量与显示、故障与维护信息管理等功能；AEC6800/AEC46系列智能配电仪表可实现电能质量综合监测、远程控制等“三遥”功能；AEC4900智能化电动机保护控制装置采用现场总线技术，具有强大的电动机控制和保护功能及参数测量与显示功能。
控制功能包括直接起动、正反转、双速、星三角等；保护功能覆盖了过载保护、欠压保护、堵转保护、三相不平衡与断相保护、漏电保护、电动机热保护等；可测量与显示三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数及报告故障类型、电动机运行维护信息等。
同时AEC4900电动机保护控制器提供电动机自动重起动及故障预测功能，具有双冗余通信接口。
特别推荐：
AEC6800系列智能配电仪表，它不仅可以遥测三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、无功电度，还可以遥信开关的合分闸状态及遥控开关的合分闸操作。
另外具有10余种扩展模块，实现谐波测量、多种通讯协议选择等功能。
AEC6800系列智能配电仪表，率先将航天控制设备上广泛应用的VFD真空荧光显示技术应用于智能配电产品上，从而使AEC公司的AEC6800系列智能配电仪表的性能在同类产品种脱颖而出，具有高亮度和高对比度特性，更适合于在高温、低温、高压、剧烈震动等恶劣场合使用。
AEC2000系列微机综合保护测控单元集成了保护、控制、测量与显示等功能，有效地提高了开关设备运行的可靠性和准确性，实时为用户提供所需要的信息，是用户生产过程信息集成的重要组成部分，为系统的智能化管理提供了极大的便利。
智能化配电系统正在向小型化、多功能方向发展，现场总线技术的发展与应用将提高智能化电器产品在网络上的兼容性和系统运行的可靠性，并最终给用户带来实惠。
智能化变电所配电系统
随着电气技术的不断发展，用户对用电可靠性要求的提高，一批10kV变配电所配电系统智能化设备投入到用户变配电所使用，经过一段时间的考验，证明10kV变配电所配电系统智能化是切实可行的，现将其中一处用户变配电所改造为智能化的经验简述如下。
用户10kV变电所由两台800kVA变压器双路供电，配电系统智能化从低压配电柜进行，其低压配电柜共有9面，#1、#9配电柜为双路电源的进线柜，#4、#6为电容补偿柜，#5为联络柜。
在#5柜中安装了可编程序控制器构成的自动化监控系统。
在变电所控制室内设有监控用微机系统。
自动化监控系统由可编程序控制器（PLC）及监控用计算机通过现场总线联接而成。
现场总线的主机为PS4-201-MMl紧凑型可编程序控制器，两台远程扩展模块EM4-201-DX2及监控用计算机为辅机。
PS4-201-MMl和EM4-201-DX2还分别接有本地扩展模块LE4。
监控用计算机的总线插槽内插有EPC335.1通讯卡，通过该卡监控用计算机联接到SUCOnetK现场总线上。
SUCOnetK现场总线的通讯速率为187.5kbit/s，执行RS485通讯规程，不加总线驱动时通讯距离可达600m。
来源:
进线断路器、联络断路器及28路输出回路的断路器均可电动操作，并有指示运行状态及故障脱扣的辅助触点，这些断路器的运行由自动化监控系统监测和控制。
智能化配电系统的主要元件由断路器、可编程序控制器及监控用计算机组成。
经过一年多的运行，证明该智能化配电系统设计思路清晰，设备安全可靠，集先进性、开放性、实用性于一体，为低压配电系统综合自动化发展提供了一个良好的样板。
采用智能化配电系统的功能特点是，选用了具有一流生产技术水平的低压NZM系列断路器，其结构紧凑，外壳透明，辅助元件多样，安装方便，具有保护、切换、隔离、指示、远程操作功能，安全可靠的保护系统能保证电气设备的正确动作，并能正确完成各种自动化控制的要求。
多种保护特性具有快速可靠的开关功能，主触点接通状态可见，有可调节时限的过载保护和可调节的速断保护。
断路器通断控制有自动控制、电动操作、手动操作三种控制方式。
三种控制方式不需要进行选择，任何时候都有同等效果，使智能化配电系统运行的可靠性得到充分保证。
采用的PS4系统紧凑型可编程序控制器，对成套配电设备进行控制和调节，节省了安装时间和费用，用各种功能模块构成软件，可一目了然，且可一再使用，提高了软件开发效率，整个网络的编程和诊断均有一个中央机构进行，可将打印机、条型解码器等类似设备接到PS4上，只用一根网络电缆使可编程序控制器和传感器通过总线系统组合在一起，并分别用软件编程，共同构成一个无干扰的通讯系统，准确无误地驱动电气设备、显示电气设备的运行状态、即时接受操作指令，使电气运行管理工作程序化，是理想的自动化控制技术。
来源:
本位机、上位机、环境负载的各种信息交换通过智能采集系统，由监控器执行，及时巡回检测，彩显实时运行状态，主接线图中电流、电压、功率因数、电能表指示、开关状态、完成各种负荷报表，定时打樱并具有过负荷报警、自动减负荷、故障提示等功能。
通过实时状态观测，可发出反馈信息，经综合判断，通过若干输出口发出指令进行操作，能对事故预期诊断，并作出对预期事故的自动应急处理，大大降低了事故率。
低压开关柜框架选用带模数的型材组装，柜体分区域，回路独立分隔，接点固定可靠，造价经济，结构安全、完善，并发展了固定式开关柜。
系统的柔性及可扩展性大大加强，通过修改可编程序控制器的程序，在不更改元件和不改动接线情况下，增减或改变配电系统功能只需一根双绞线在变电所控制室通过监控用计算机就可对变电所及下属分变电所的电气设备进行监控，此外智能配电系统,还可通过监控计算机接口，很方便地与楼宇内电梯、中央空调等自动化系统实现联网通讯。
断路器运行状态监测每台断路器的运行/故障状态，通过断路器相应的辅助触点经开关输入可编程序控制器。
可编程序控制器通过SUCOnetK现场总线将状态信号传送到监测计算机上，在监测计算机的大屏幕监视器上用图标和颜色表示断路器的运行状态。
断路器接通时图标处于接通状态，且显示绿色，分断时，断路器的图标处于分断状态，且显示红色，短路及过载脱扣时，图标处于分断状态，且显示黄色，同时有报警和文字提示，以便于工作人员及时处理故障。
来源:
运行参数的监测主要运行参数如电压、电流、变压器温度以及有功功率、无功功率等参数均可进行自动测量和记录。
用电量的计量采用由可编程序控制器对脉冲电能表的输出脉冲进行计数方式进行，可编程序控制器将此数值乘以互感器的倍率得到实际用电量，在监视器上显示并定时记录。
断路器的通/断控制有三种方式。
自动控制：
断路器的通/断由可编程序控制器通过其开关量输出对断路器电动操作机构进行控制，操作人员只需在监控计算机的屏幕上用鼠标点击相应的按钮即可。
电动操作：
操作人员在低压配电柜上可直接通过按钮接通或断开相应的断路器。
手动操作：
当自动控制及电动操作方式失效时，操作人员即可通过断路器上的操作手柄或按钮手动接通或断开相应的断路器。
这三种控制方式不需要进行选择，在任何时候都是同等有效，使运行的可靠性得到充分保证。
故障应急处理：
自动化监控系统在出现故障时会自动进行应急处理。
当智能化配电系统选择双路供电时，若有一路进线掉闸或高压断路器跳闸，延时4s后，自动化监控系统将这路进线断路器断开，然后接着将联络断路器接通，系统自动转换成单路供电的运行方式，接着系统自动检测该路进线的电流，若电流超过变压器副边的额定值，则按照事先设定的用户优先顺序，将断路器逐台断开，直至变压器不超负荷，从而保证对重要用户的可靠供电。
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当系统选择单路供电时，若这一路进线掉闸，延时4s后，自动化监控系统将这路进线断路器断开，然后接着将另一路进线断路器接通，保证供电连续性，高可靠性。
三种控制方式，又能自动进行故障的应急处理，系统的可靠性得到了保证。
此外，下列因素也使配电系统的可靠性得到进一步提高。
通过监控计算机可选择所需的运行方式：
如双路供电、#1进线单路供电、#2进线单路供电。
若条件不具备，所选的运行方式无效。
如有一路进线无电压时，将不允许选择双路供电。
而选定运行方式后，哪些断路器可以接通，哪些断路器不允许接通的限止条件自动形成。
此时通过计算机屏幕进行操作时，不会出现误操作。
即使错误地选择了接通一台不允许接通的断路器，这个错误的命令不会通过可编程序控制器发出去。
如两路进线均有电压时，选择双路供电后，联络断路器不允许接通，若原已接通则自动分断。
可编程序控制器是一种功能很强的控制器，寿命非常长，比传统的继电器控制的可靠性高得多。
关键的联锁，如进线断路器与联络断路器之间的联络都是双重的，即使有硬件上通过触点进行联锁，又在可编程序控制器的程序中用软件进行联锁，大大提高了配电系统的可靠性。
保证连续供电。
当进线断路器掉闸或变压器、中压配电柜出现故障时，系统会自动进行应急处理，与人工操作相比，可大大缩小停电范围，缩短停电时间。
当输出回路出现故障，断路器脱扣时，不仅监控计算机屏幕上图标、颜色的改变和文字提示，同时还发出声响报警，便于工作人员及时进行处置，以便尽快恢复供电。
来源:
加强了系统的柔性及扩展性。
通过修改可编程序控制器的程序，可在不更换元件和不改动接线的情况下增减或改变配电系统的性能。
如改变联锁关系，增加或改变像公共照明定时通断等自动操作的功能。
若系统需要扩展也很方便。
如变电站改造完成后，要把办公楼内的配电室的照
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