智能电力监控仪表在地铁配电系统中的应用

一、 概述

　　铁系统安全运营管理对电气设备控制自动化和智能化程度要求越来越高，利用现代电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术，将电力设备正常及事故情况下监测、保护、控制、电力计量同集散控制系统DCS、PLC、融合一起，达到高层次、高透明度良好管理，已成为一种必然趋势和发展方向。

　　数字化时代，INTERNET风靡全球，网络改变着全世界。它正式宣布数字化网络（以太网）时代已经来临。这意味着一切运行和经营管理方式均需数字化，必须与电脑、通信相融合，铁低压配电系统监控管理已成为必然。

二、 配电系统自动化需求（智能开关柜最优化组合）

1、 配电自动化发展过程

　　从80年代末到90年代初，计算机技术、微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术迅速发展，特别是网络通讯技术发展使电力自动化技术到了空前发展。各大公司开始把这些技术应用于配电系统，也就是所谓把强电控制与微电子技术、计算机技术、网络通讯技术相结合，诞生了智能型开关柜及相关产品，如德国西门子公司SIVACON系列，英国ALSTOM公司GALAXIS和TRIMLINE系列，ABB公司HONOR系列，施耐德公司BLOKSET系列等。

　　目前，智能型开关柜及智能配电系统我国应用已经由起步阶段进入到成熟阶段，尤其是2001年8月颁布“低压智能配电标准草案”更起到了推波助澜作用，智能型开关柜革命性改变了传统开关柜概念；具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点，它可以满足电力工业未来需求，具有预防/避免事故发生、强化企业内部能源考核、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点，为企事业单位现代化管理提供了坚实、可靠基础，“一次投资，终身受益”，真正保证用户投资利益不受损害。

　　智能型开关柜是以智能电力仪表替代模拟指针式仪表、继电器、电度表，其网络通讯接口与中央控制室计算机系统联网，可以实现对各供配电回路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度量等电参数进行监测以及对断路器分合状态、故障信息进行监视，对断路器分合状态进行控制，配合各种完善远程监控软件，实现“四遥”：

　　● 遥测：计算机实时对系统进行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等进行不断采集、分析、处理、记录，显示曲线、棒图，自动生成报表。

　　● 遥信：可以实时对开关运行状态、保护动作等开关量进行监视，计算机实时显示和自动报警，并对各柜内开关状态、事故跳闸、过流、速断、温度等动作进行实时记录、打印。

　　● 遥控：计算机屏幕选择相应站号、开关号、合/分闸等信息，并屏幕上将要选择开关状态反馈回来，确认后执行，实时记录操作时间、类型和开关号等。

　　● 遥调：用于设定各种智能模块运行参数，既计算机屏幕操作指令或计算机对系统分析判断结果，对智能模块设定值和故障保护值进行远程整定。

智能配电系统就是与智能型开关柜与计算机监控系统组合应用，其配置可具体工程需要，既可配置成全智能型器件及监控装置开关柜，又可配置成全部使用传统电器元件及监控装置开关柜，同时也能混合配置。给用户选用提供了较大灵活性，以满足不同层次需要。

2、智能开关柜采用变送器加PLC与采用智能电力仪表比较：

　　原有开关内配置电流变送器、电压变送器配合PLC实现对开关内电参数采集及数据上传，其存突出缺点是：

　　①体积大，接线复杂，测量三相线电压、相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数，需配置变送器10数台，输入接线可达40多条，输出PLC4～20mA信号线近30条，总数可达70条左右。

　　②成本较高，投资较大，对变送器送出4～20mA电流需要进行A/D采样，要求就设置一台PLC或工控机，初始投资大。

　　③稳定性能和精度差。电压互感PT、电流互感器CT后面带许多变送器，使PT、CT二次负载太大，使系统测量稳定性和精度差。

　　④故障率高，调试困难。接线复杂，设备种类繁多，易发生故障。一般变送器上无显示，无法判断安装后是否正确，造成调试复杂困难，施工周期长。

　　⑤谐波影响变送器精度。电网中谐波污染愈重，对变送器影响愈重，使系统精度受到影响。

　　采用智能电力仪表实现对开关内电参数采集及数据上传，其突出特点是：

　　①体积小，接线简单，一只表可监测几十个参数，大大减少了接线数量。

　　②功能齐全，监测电参量多。如珠海派诺电子有限公司生产PMAC720多功能电力仪表，具有变送器、数显、数字接口功能，对各电参量交流采样后，经CPU数据处理，大屏幕直接显示；并配有RS485数字通讯接口；具有设置倍率，接装附表和与微机数据交换等功能，可作为“一次表”，也可作为“二次仪表”、“三次仪表”。

　　③稳定性好，不受谐波干扰。智能监控仪表均采用交流采样，其有效值方式，且采用数字接口RS485，具有光电隔离作用，系统稳定性好。

　　④三表合一，减少占屏面积，且省去变送器柜，较“变送器加A/D卡”方案投资较少。

3、智能开关柜采用智能通讯断路器与采用智能电力仪表比较：

　　ABBE3系列智能断路器经常被用于低压供配电系统中，作进线断路器、母联分段断路器和部分大电流（重要）出线回路断路器开关。这些回路中往往要求测量三相电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度等电力参数，智能供配电系统中又要求“遥测”这些电量，有要求“遥信”、“遥控”、“遥调”这种断路器开关。

　　结合 E3系列断路器开关自身特点及对供电回路要求作如下比较:

4、 智能配电柜功能

　　四遥功能（遥测电量参数、遥信开关状态、遥控开关、遥调装置设置参数）
　　故障预警（事故发生前及时消除事故隐患）和事故记录功能（分析事故原因）
　　电能消耗分配和统计（电费分解到各个部门，利于内部核算）
　　电能质量监测（避免设备非预期损坏）
　　数据记录和方便快捷报表生成（便于统计分析）
　　实现无人值守配电站（防火防盗，保证设备安全）等。
　　
三、 PMAC智能电力仪表满足铁恶劣环境应用

　　1、PMAC系列智能电力仪表技术指标：

　　2、PMAC系列智能电力仪表功能选型：

四、铁配电系统应用中电磁兼容问题：

　　铁用户电磁干扰强烈，电力仪表电磁兼容性好坏直接影响到系统正常使用，轻则仪表CPU频繁复位影响正常工作，重则造成仪表损坏。许多产品制造厂家技术与测试设备局限性产不能完全克服此类问题。珠海派诺公司较早就配置了 （EMC）试验设备，并很好解决了上述问题，我们认为诸多抗扰度影响量中，最主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开关投切造成局部电网中产生高频快速电脉冲，具有突发性。，设计过程中电源配置、器件选择、工艺布置均采用了独特技术，没利用任何附加器件如滤波器等。仪器外部电磁干扰强烈，波形快速瞬变4000V脉冲群时，仪器仍然保证正常工作。