智能中控箱

随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。

摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0　 引言　　随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1　 技术背景　　在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）：　　　　该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。　　方案2：（图2）　　该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。　　以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2　 AMC系列智能监控单元技术指标　　AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。3　 AMC系列智能监控单元的设计简介　　AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。　　核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。　　电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。　　电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。　　多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4　 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用　　图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。　　图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。4.2 应用案例　　图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。　　图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。5　 结语　　AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。

0　 引言　　当前，国内很多建筑配电仍普遍采用干式变电器配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便。计算机技术和网络通信技术的日趋成熟，配电系统测量、控制等功能智能化、网络化是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。　　智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件，经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行进行自动化管理。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及设备维护信息管理等功能。1　 项目概况　　上海核工程研究设计院是隶属于中国核工业集团公司的重点研究设计单位,该院新建大楼系统分为配电室和楼层部分，配电室高压部分采用ACR330ELH采集谐波数据，WHD72采集温湿度数据；低压进线侧采用ACR320ELH采集谐波、功率因数等数据， ACR220EK网络电力仪表采集测量电流，开关状态由辅助触点接入ACR220EK仪表的DI（开关量输入）接口。楼层部分由ACR220E采集电能数据。所有电参量数据由仪表的通讯接口经RS-485总线传给上位机，实现遥测、遥控和遥信功能。 2　 系统拓扑结构　　上海核工院电力监控系统的拓扑结构如图1。系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即现场层、中间层、主控层。　　现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：ACR330ELH、ACR320ELH谐波表，WHD72D温湿度仪表、 ACR220EK网络电力仪表，装设在现场的电缆分接箱内。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，所有仪表都具备RS-485 通信接口，通过现场的RS-485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层的数据处理单元。　　中间层位于现场层与主控层之间，由光电隔离器、串口服务器构成，现场485总线通过光电隔离器串口服务器与交换机相连，完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换。　　主控层位于中控室或值班室，配置高性能、高可靠性工业级计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。Acrel-3000电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个配电系统的实时监控。　　上海核工院新建楼层监控中心位于1层消控室，配电室位于地下2层车库，距离不超过1200米，直接通过铺设RS-485总线进行通讯即可，考虑到现场地理位置及走线方便合理等问题，采用8路RS-485网络可将所有配电室监控点覆盖；楼层部分考虑到走线方便问题，采用3路RS-485网络，通过竖井、吊顶拉到消控室。3　 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案 　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。　　该系统实施后，实现了各类用电设备的电能报表，各用电回路的实时电参量遥测，重要回路的电能质量（含谐波）分析，以及重要回路的负荷用电趋势等功能，图表分别见图2、图3、图4。4　 结束语　　在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。