郝天行
中国核电工程有限公司郑州分公司 河南省郑州市 450052
摘要：低压智能配电系统包含的内容比较广泛，如主站以及通讯系统等，其整体系统的应用作用发挥比较突出，这也是未来低压配电系统发展的重要方向，对理论层面进行深入研究，有助于智能化系统的发展。
关键词：低压智能配电；信息管理；系统
引言
随着工业产品数字化及信息化技术的不断进步，以及“互联网+”概念的倡导和推广，低压智能配电及控制产品的技术和运用已经在国内各行业得到了发展。目前，多数有色企业采用智能MCC柜和马达保护器来实现用电设备的配电和控制，但大多数仅局限于利用马达保护器的保护功能，并没有充分地利用马达保护器的通讯功能和数据采集功能为生产服务。
1低压智能配电系统特征
要提高低压配电系统的应用质量，则需要提高系统的智能化水平，低压智能配电系统自身的特征比较突出，其中最为鲜明的就是功能多样化，对于装置测量以及保护上功能的开发比较多样，能大大提高应用优势，对提高整体配电系统的质量有着一定的保障。低压智能配电系统的特征还体现在数字化处理方面，在智能化技术的应用下，使得数字化处理的效率水平和供电安全及供电质量得到了有效提高，这也是电能节约以及维修成本降低的重要保障技术。另外，智能化的低压配电系统的特征还体现在网络连通上，不需工作人员看护监察，大大提高了网络连通和系统微处理以及数模转换器芯片处理方面的质量。
2低压智能配电及信息管理系统分析
本文拟推一种全新的配电和控制的全网络架构，即低压智能配电及信息管控系统（intelligent Power Control Center，以下简称“iPCC”）。它是集企业的配电、设备运行控制及监测、通讯网络、能源管理、数据分析、生产决策的整体解决方案，将网络技术完全融入设备控制当中，简化施工安装、调试的过程，降低运行维护的成本，提高生产效率。
2.1硬件
iPCC的硬件由柜体+现场操作箱+数据处理平台组成。其中，柜体内的主要元件为马达保护器和I/O信息采集模块；现场操作箱内主要元件为现场操作显示单元和常规的按钮指示灯；数据处理平台为人机界面。
目前，国内配电柜的类型纷繁复杂，归纳起来主要为固定柜、抽屉柜2种。这2种柜型各有优缺点：抽屉柜便于维护和检修，但故障率较高，特别是网络插接件的可靠性不理想；固定柜简单方便、可靠性高、造价较低，但无单元备用的灵活性。市场上两种柜型均有采用，也有采用混合柜体的结构，既有备用单元的灵活性，也具备了网络插接件的可靠性。根据项目的实际情况，可对iPCC的柜体结构进行不同的配置。
iPCC的柜体采用了控制小母线的结构形式，设置了UPS，在柜顶增加了控制母线，为马达保护器和I/O信息采集模块、智能表计提供操作电源。即使在停电状态下，数据处理平台也能从马达保护器获得关键数据，进行备份、保存。电动机的主要保护和控制元件以马达保护器为基础，iPCC保留了其固有的保护功能，加强了数据采集功能的应用，以及通讯功能的开发，充分利用马达保护器支持多通讯接口的网络通讯功能，衍生开发了可与马达保护器通讯的现场元件，研发数据处理的后台系统，使低压配电和控制系统全部网络化。
企业的配电系统中除了电动机的控制回路以外，还有大量单纯的馈线回路。这部分回路的开关量信息和电能计量一般情况下没有进入PLC/DCS的控制系统，这就造成了配电系统信息的缺失，各回路的运行状态除了巡检以外，不能全面掌握。要获得这些开关的信息，虽然可以将开关配置成带通讯接口的开关，再利用网络通讯将开关信息传输到数据处理平台，但这样元件的成本较高，性价比较低，企业一般不会实施。iPCC通过各单元的I/O信息采集模块，将各回路参数汇集并通讯至数据处理中心，使得整个配电系统的数据丰富而完整。这样既节省了成本，又使得开关信号的传送变为柜内接线，在盘柜制造时就完成信息的采集接线，现场只要连接通讯电缆即可，施工快捷、方便。
很多企业虽然采用了智能MCC，但并没有充分发挥其功能，不是没有进行系统的数据采集，就是将数据一起送到了PLC/DCS的控制系统中。PLC/DCS并不具备数据分析的能力，或者说数据分析的能力较弱，而且大量的电力数据送往控制系统，会使PLC/DCS的CPU处理负担加重，影响控制系统的实时响应。iPCC将数据进行分向传输，1个通讯口将与控制有关的数据传输至PLC/DCS，1个通讯口将电力信息送至数据处理平台，互不影响，通讯协议也可不同。数据处理平台主要进行数据的采集和分析，对通讯的实时性要求不高。iPCC的数据处理平台由服务器和人机界面组成，完成数据的存储和人机对话，并具备远程终端的连接方式，可实现远程诊断和维护的功能。
综上所述，iPCC从结构配置上实现了现场控制与配电柜的网络通讯，省去了现场控制电缆，且现场控制与DCS/PLC上位机均可独立控制用电设备，互不干涉，又互为补充，这是与市场上产品的最大不同；将电动机回路的控制指令和参数信息通过通讯的方式与DCS/PLC上位机互联，省去了控制电缆；产品的数据处理系统弥补了现有市场上相关软件的不足，将全厂生产用电设备的信息和全部配电控制设备的信息均采集在后台服务器中，运用数据库处理技术对各类信息进行分析、归纳、总结，得出对生产和设备维护有益的诊断报告。总之，iPCC符合国家产业政策，顺应“互联网+”的信息化科技潮流，满足国家的相关标准和规范，是智能制造的发展趋势。
2.2软件
随着智能制造理念的推广和实施，数据的运用将成为信息时代的关键。一个企业的低压供配电系统的信息包含了变配电站（所）在总平面中的布置、站（所）内设备的布置、设备的型号、数量、控制原理，配电元件的参数、动作信息和参数设置，以及用电设备的各类信息参数、企业用电的信息参数等。但目前这些工程信息或以图纸的形式存在于档案室，或以电子文档的形式存在于技术部门。在企业日常的生产和设备巡检维护中，生产人员、电气维护人员或管理人员未能及时获得生产用电设备及全厂用电的情况和数据，更无法及时远程调整或设置电气元件的参数。由此，iPCC配置了数据处理软件，建立了历史数据库和实时数据库，设置一种信息导入的接口和人机界面。这种接口可以导入包括企业变（配）电站的布置图、电力设备布置图等在内的CAD、PDF、图片格式的工程图纸，且各种格式的图纸均能根据需求进行缩放。同时，在配电系统某个结点发生故障时，可在变（配）电站布置图、电力设备布置图中显示出发生故障的具体位置、具体故障的设备或元件、具体故障原因等，并发出声光报警，便于维护和管理人员及时了解情况，作出相应的判断和动作。在数据库和人机界面中包含各回路的断路器、接触器、电流互感器、零序电流互感器、马达保护器、测量（计量）表计、电缆、用电设备等的详细参数，并可通过人机界面进行在线编译和组态、修改和设定相应的参数，显示企业设备用电和能耗的数据。软件的数据结构功能如图1所示。
图1软件的数据结构功能
结语
随着今后工厂局域网无线通讯技术的成熟，可以实现现场操作的自适应系统，省去了通讯电缆现场布线的工作，使得控制和操作更加的便利。
参考文献
[1]蒋鲸峰.现代工业智能MCC应用[J].硅谷，2013（4）：1671-7597.
[2]潘新民．微型计算机控制技术[M].北京：电子工业出版社，2013.
[3]胡虎，赵敏，宁振波，等.三体智能革命[M].北京：机械工业出版社，2016.
论文作者:郝天行
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：系统论文; 智能论文; 数据处理论文; 马达论文; 通讯论文; 信息论文; 数据论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;