摘要：工廠配用電監(jiān)控系統(tǒng)作為工廠自動(dòng)化的一部分，提高工廠配用電的智能化和保證用電的可靠性，已越來(lái)越受到工廠管理高層的重視。本文通過(guò)介紹一種高性價(jià)比的工廠用電監(jiān)控方案，為工廠的管理層提供一個(gè)有效的參考, 該方案同樣適用于小區(qū)、大型寫字樓、體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)等大型設(shè)施配用電的智能監(jiān)控。 關(guān)鍵詞：工廠配用電監(jiān)控系統(tǒng)、RTU、微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù) 1 前言 工廠配用電監(jiān)控實(shí)質(zhì)是SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)），主要由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主站系統(tǒng)、通訊通道和現(xiàn)場(chǎng)的各種遠(yuǎn)程終端單元構(gòu)成（即RTU，英文名稱Remote Terminal Unit），對(duì)工廠的重要電器和供電回路的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制以及保護(hù)，即完成遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)“四遙”功能及保護(hù)在內(nèi)的綜合自動(dòng)化，通過(guò)與工廠MIS系統(tǒng)聯(lián)接，提高工廠管理的自動(dòng)化水平。 工廠配用電監(jiān)控的包括： 1.工廠自備變電站的高壓進(jìn)線的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度等電參量的測(cè)量，斷路器位置判別，斷路器的遙控。 2.工廠自備變電站的變壓器的溫度和瓦斯信號(hào)的判別。 3.工廠自備變電站的低壓出線的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度、線路諧波等電參量測(cè)量，斷路器位置判別，斷路器的遙控。 4.高壓電動(dòng)機(jī)的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度等電參量測(cè)量，過(guò)電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過(guò)流）保護(hù)、接地（零序過(guò)流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷（熱過(guò)載）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、電動(dòng)機(jī)熱模型保護(hù)、故障范圍判別，電動(dòng)機(jī)遙控啟停。 5.低壓電動(dòng)機(jī)的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度等電參量測(cè)量，過(guò)電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過(guò)流）保護(hù)、接地（零序過(guò)流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷（熱過(guò)載）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、故障范圍判別，電動(dòng)機(jī)遙控啟停、正反轉(zhuǎn)及三角形星形轉(zhuǎn)換。 6.低壓電容器的三相電壓、三相電流、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度等電參量測(cè)量及電容器的遠(yuǎn)程投退。 2　工廠用電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3　工廠用電監(jiān)控系統(tǒng)介紹 RTU英文名稱Remote Terminal Unit，IEC現(xiàn)在給的名稱TeleControl。是一種遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)采集和控制的設(shè)備。北京易控微網(wǎng)公司的STC系列微型RTU是一種符合IEC要求的一種微型RTU設(shè)備，其型號(hào)STC為Small TeleControl的縮寫。北京易控微網(wǎng)公司的MDS系列微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)基于先進(jìn)的單片機(jī)平臺(tái)和成熟的電動(dòng)機(jī)保護(hù)理論，是綜合電動(dòng)機(jī)測(cè)量功能和保護(hù)功能于一體的高性價(jià)比智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)產(chǎn)品。 監(jiān)控中心可以選擇電力版組態(tài)軟件或?qū)I(yè)的SCADA軟件，完成數(shù)據(jù)的顯示，遠(yuǎn)程設(shè)備的控制，數(shù)據(jù)的生成和報(bào)表等工作。 下面是方案中所用RTU或微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的簡(jiǎn)單介紹： 1．STC-2交流采樣微型RTU的功能 ●不需要電壓等變送器，三表法直接準(zhǔn)確測(cè)量三相交流電壓、三相電流、三相有功功率、三相無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、零序電流、積分電度、等電參量, 可以測(cè)量變頻器輸出。 ●具有3路獨(dú)立的開關(guān)量繼電器輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ●6路開關(guān)量光隔輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ●2路直流輸入（0-20mA或0-5V）,可以接各種變送器。 ●兩路通信接口，支持MODBUS規(guī)約，支持主站端的熱備用。 ●FFT算法，可計(jì)算0－31次諧波。 2．MDS-1 微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的功能 ●除了具有STC-2的測(cè)量功能外，還具有電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能。 ●三相異步電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限過(guò)負(fù)荷（熱過(guò)載）保護(hù)、不平衡（負(fù)序過(guò)流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、接地（零序過(guò)流）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)。 ●三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條、軸承損壞、絕緣監(jiān)測(cè)等故障診斷功能。 3．MDS-104微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的功能 ●三表法測(cè)量準(zhǔn)確測(cè)量三相交流電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率、功率因數(shù)、零序電流、零序電壓等電參量，快速數(shù)據(jù)刷新速度100次/S。測(cè)量數(shù)據(jù)刷新25次/S,也可以接成兩表法使用，兩表法下無(wú)法進(jìn)行負(fù)序保護(hù) ●具有4路獨(dú)立的開關(guān)量繼電器輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ●6路開關(guān)量光隔輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ●4路隔離直流輸入（0-20mA或0-5V）,可以接各種變送器； ●2路RS232/RS485通信接口，支持MODBUS規(guī)約。 ●三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過(guò)流）保護(hù)、接地（零序過(guò)流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷（熱過(guò)載）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、故障范圍判別等。 ●線路三段過(guò)流速斷保護(hù)，反時(shí)限速斷保護(hù)，自動(dòng)重合閘 ●可以通過(guò)正序和負(fù)序電流的計(jì)算，了解當(dāng)前電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，防止電網(wǎng)事故產(chǎn)生相序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)燒毀。 4．STC-1直流采樣微型RTU的功能 ●8路開關(guān)量繼電器輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ●8路開關(guān)量光隔輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ●8路直流輸入（0-20mA或0-5V）,可以接各種變送器。 ●1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)485通信口，1個(gè)RS485/232接口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴(kuò)展更加容易。 ●貼片安裝，無(wú)外部總線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 ●卡式導(dǎo)軌或螺絲固定 5．STC-101微型RTU的功能 ●16路開關(guān)量光隔輸入， 支持脈沖計(jì)數(shù)，支持交直流0～400V輸入 ●1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)485/232通信口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴(kuò)展更加容易。 ●貼片安裝，無(wú)外部總線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 ●卡式導(dǎo)軌或螺絲固定 6．STC-112直流采樣微型RTU的功能 ●4路開關(guān)量繼電器輸出 ●8路開關(guān)量光隔輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ●8路直流輸入（0-20mA或0-5V）,可以接各種變送器。 ●2路隔離模擬量輸出，0～10V 或者0～20mA ●1個(gè)隔離 485通信口，1個(gè)RS232接口，支持MODBUS RTU或者ASCII或其它規(guī)約 ●卡式導(dǎo)軌或螺絲固定 ●貼片安裝，無(wú)外部總線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 4 系統(tǒng)配置 對(duì)于高低壓線路，每個(gè)供電回路可以選用一臺(tái)STC-2進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)的綜合監(jiān)控選用MDS104微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)；低壓電動(dòng)機(jī)的綜合監(jiān)控可以選用MDS-1微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)；對(duì)于是否通電的檢測(cè)，可以選用STC-101微型RTU；對(duì)于大量直流量的采集，可以選用STC-1微型RTU；對(duì)于需要模擬量進(jìn)行輸出調(diào)節(jié)，可以選用STC-112微型RTU。 5 通訊協(xié)議 基于開放性原則選用業(yè)內(nèi)廣泛使用的MODBUS規(guī)約。MODBUS規(guī)約是MODICOM公司開發(fā)的一個(gè)為很多廠商支持的開放規(guī)約。通過(guò)此規(guī)約，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信，它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 本方案中的RTU和微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)支持MODBUS規(guī)約的子集，主要功能碼為： ●Read Coil Status （讀繼電器輸出） ●Read Input Status （讀開關(guān)量輸入） ●Read Holding Registers（讀保持寄存器） ●Read Input Registers （讀輸入寄存器） ●Force Single Coil （設(shè)置單個(gè)繼電器） ●Preset Single Register （設(shè)置單個(gè)保持寄存器） ●Force Multiple Coils （設(shè)置多個(gè)線圈） ●Preset Multiple Registers （設(shè)置多個(gè)保持寄存器） ●Read General Reference （讀文件） ●Write General Reference （寫文件） ●Read FIFO Queue （讀FIFO隊(duì)列） 6 典型應(yīng)用 下面以一個(gè)典型的10KV/400V變電站加以說(shuō)明，一次接線圖如下： 配置如下： 每個(gè)開關(guān)采用一臺(tái)STC-2產(chǎn)品。10KV采用2表法，400V采用3表法，測(cè)量電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波等。每個(gè)開關(guān)有兩個(gè)位置信號(hào)，每個(gè)隔離開關(guān)有一個(gè)位置信號(hào)，每條線路還有1路電度表脈沖信號(hào)，需要5個(gè)開關(guān)量輸入，STC-2有6路，1路備用。STC-2開關(guān)量斷電器輸出有3路，分別用于控制合閘、跳閘，1路備用。 131母聯(lián)開關(guān)采用1臺(tái)STC-2測(cè)量10kv母聯(lián)電流，431采用1臺(tái)STC-2測(cè)量400V母聯(lián)電流。 電動(dòng)機(jī)保護(hù)采用MDS-104，測(cè)量電壓，電流，功率，無(wú)功，功率因數(shù)，提供三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過(guò)流）保護(hù)、接地（零序過(guò)流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷（熱過(guò)載）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、故障范圍判別等。 電容器可以采用STC-2或者M(jìn)DS-104，STC-2僅僅進(jìn)行測(cè)量，MDS-104可以進(jìn)行電容器的過(guò)電壓保護(hù)。 監(jiān)控中心主站端由于規(guī)模小，采用1臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)1個(gè)隔離RS232/485轉(zhuǎn)換器，連接各臺(tái)設(shè)備構(gòu)成RS485網(wǎng)絡(luò)，軟件采用國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件。 7 結(jié)束語(yǔ) 整個(gè)系統(tǒng)開放性好，易擴(kuò)容，易維護(hù)，安裝簡(jiǎn)單，投資少，性價(jià)比高，是系統(tǒng)集成商的理想選擇，該方案同樣適用于小區(qū)、大型寫字樓、體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)等大型設(shè)施配用電的智能監(jiān)控。 聯(lián)系方式： 單位 北京易控微網(wǎng)科技有限公司 地址 北京海淀區(qū)紫竹橋廣源大廈437 郵編 100081 聯(lián)系人　　夏先生 電話 010-68703353 68726710 E-mail xiahj@econtrolnet.com