当前位置:首页 > 电气资讯 > 电气技术 > 正文

低压电器系统集成总体解决方案关键技术探讨

  1、问题的提出

  我国低压电器经过半个多世纪发展,无论从产品品种与性能还是生产能力与产品质量等,基本上满足了国民经济发展的需要。从低压电器使用方式看,绝大部分产品组合在成套设备或系统中使用,目前低压配电与控制系统方案一般由甲方(直接用户)提出要求,设计院提供设计方案,成套电器制造厂生产成套装置提交甲方使用。低压电器元件通常由设计院设计选用,但甲方有权做必要的修改,成套电器厂随意修改电器元件的现象也时有发生。

  国外低压配电与控制系统除重大工程或特殊工程由专门设计部门进行设计外,一般由大型(或综合性)电器制造商提出总体解决方案,包括:低压配电与控制系统设计、成套电器设备、低压电器元件及其他配套电器设备(包括仪表、各类配套元件及附件等)的选用,低压电器元件之间以及低压电器与其他配套元件之间性能协调配合、系统网络化设计及网络配套元件等。同时,电器制造商提供成套电器设备,包括成套设备中全部电器元件。这些制造商直接对系统和成套设备(包括全部电器元件)质量负责。这种方式有利于保证系统集成时设计合理性和成套设备质量,也方便用户使用和维护。

  我国目前低压配电与控制系统集成的现状即甲方、设计院、成套厂、低压电器厂、其他配套元件厂各切一块的状况难以保证低压配电与控制系统设计合理性与正确性,很大程度上影响着低压电力系统与成套设备质量及其运行可靠性。这一点是我国电器行业与国外发达国家的主要差距之一。为此,由电气制造商向用户直接提供低压电器系统集成总体解决方案是我国电器行业急需解决的问题之一。

  低压电器按使用场合可分为3 大类:配电电器、控制电器、终端电器。上述3大类电器除个别产品外,绝大部分集成于低压配电系统、低压控制系统或终端用电系统中使用。一般中型低压配电与控制系统由上百台低压配电电器和控制电器以及电量仪表组合而成。大型低压配电、控制系统包含的低压电器产品多达数万台。所以,对用户来说,首先需要系统整体解决方案,其次是选用符合系统整体要求的低压成套设备和低压电器元件。在当今信息化、网络化时代,低压配电与控制系统网络化已成为低压电器及其系统发展的必然趋向。一旦实现网络化,低压电器系统除一次回路(主回路)、二次回路(控制回路)外,还包括通信网络系统。

  随着网络化技术与自动控制技术不断发展,低压电器系统集成总体解决方案将显得更为重要,它所涉及的技术问题也将越来越多。限于篇幅,本文重点将就低压电器可通信与网络化技术、配电系统过电流与过电压保护技术、低压电器结构与性能协调配合、系统集成可靠性技术等内容展开初步探讨。

 

  2、低压电器可通信与网络化技术

  微处理器在低压电器中应用使低压电器开始具有智能化功能,以DW45 系列智能化万能式断路器为例,与以往产品相比具有以下特点:① 保护功能更为完善;② 具有电参数测量与显示功能,为实现低压配电系统自动监控创造了条件;③ 电路故障记录与显示,有助于快速排除故障;④ 内部故障自诊断,进一步提高产品运行可靠性;⑤ 具有双向通信功能,为低压电器网络化奠定了基础。据统计,DW45 系列智能化万能式断路器生产的产品已接近100万台,但是绝大部分产品主要用于过电流三段保护。要充分发挥低压电器智能化功能,必须实现网络化。而传统的并行连接的计算机网络由于系统复杂,价格昂贵、维修麻烦而难以推广。现场总线技术发展与应用为低压电器网络化创造了条件。

  近10年来,现场总线在低压配电与控制系统中已获得广泛应用,国外著名低压电器制造商开发的新产品几乎都带有通信功能。目前,在低压电器及系统集成中应用最广泛的总线仍是Profibus、DeviceNet、Modbus、Asi。经过近年来的竞争与发展,就现场总线在低压电器中的应用取得了以下共识:

  (1)各国在低压配电与控制系统中均采用多总线方案。

  (2)为了进一步提高通信效率,简化网络系统,各国都在探索将低压电器直接与工业以太网连接。工业以太网已成为当前竞争的焦点。

  (3)在难以安装通信电缆或网络拓展不便安装通信电缆的场合考虑采用无线通信。

  我国可通信低压电器以及现场总线在低压电器中应用研究也有7~8 年了。我国主要低压电器产品已经实现可通信,并能与多种现场总线系统连接。但是,目前应用还处于起步阶段。究其原因,主要是:

  (1)国内低压电器行业还不具备独立开发具有自主知识产权、先进的开放式现场总线。

  (2)目前低压电器及低压成套行业采用的现场总线绝大部分是前面提到4种总线。但是,国内还没有企业独立完成具有自主知识产权的总线系统完整的配套产品,包括总线系统主站、上位机组态软件,能与各种总线系统连接的各类低压电器,各种总线系统配套产品如通信适配器、电量监控仪、网络延伸器、各类I/O等。

  (3)可通信、网络化低压电器推广离不开相应成套装置的发展与应用,同时,为了更好发挥网络化配电系统的功能,低压配电系统有必要与中、高压配电系统连网,最好采用同一类现场总线系统。由于我国行业分隔,造成各搞一套难以协调。

 

  (4)大部分使用部门对网络化配电与控制系统应用带来的技术优势还不清楚。另外,采用现场总线系统后,传统的低压成套设备,特别是传统低压成套控制设备(如MCC)将发生很大变化。若简单地在现有成套设备基础上安装通信网络系统必将带来成本的增加。

  为了加速可通信、网络化低压电器的发展与应用,拟做好以下研究及相关工作:

  (1)进一步完善低压配电智能网络系统及配套产品的研究,特别要加速可通信网络化低压成套开关设备典型产品研究。

  (2)低压控制自动化智能网络系统典型方案及主要配套产品研究。

  (3)工业以太网在低压配电与控制智能网络系统应用及配套产品研究。

  (4)尽快制订低压电器和低压成套设备通信规约国家标准。我国低压电器及成套行业还没有一家企业能自成体系。为此,必须制订统一的国家标准,研制标准的通信适配器,使低压电器行业众多企业产品在智能网络系统中获得应用。

  (5)尽快制订可通信、网络化低压电器和成套设备产品国家标准,这项工作有两条技术路线:一是制订一份全新的可通信、网络化低压电器和成套设备基本要求国家标准;二是在原有产品标准中增加一份带有通信要求产品的补充要求附录。

好文章就要一起分享!

更多

评论已关闭!