智能化低压配电系统的发展探讨

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1、智能化低压配电系统及发展所趋对智能电网的认识智能电网是电网未來的发展方向，发展智能电网是大势所趋。智能电网(Smartgrid)这个概念不是凭空产生的,它来自于欧美国家经济社会发展对电力多样化的需要。除智能电表(Smartmctcrs)目前在一些国家和地区得到大面积推广应用外，智能电网目前整体上处在框架构建和技术研发阶段，技术上尚有许多问题没有解决，可以持续的商业运营模式更没有看到。目前进行大规模实质性的智能电网建设尚不完全具备条件。美国是提出智能电网概念最早的国家。美国押能电网的发展目前尚处在起步阶段，主要是智能电表(AMI)的研发和应用。加州、

2、宾夕法尼亚、得克萨斯等10多个州走在全美的前列。1•概述从适应建立智能电网的要求出发，提出低压配电电器的发展趋势：性能上应包括髙可靠性、关注系统解决方案、全选择性保护、高短路能力、高寿命、智能化、网络化、环保、对特殊环境的适应性、过电压保护；结构上包括模块化、小型化和安装多样化等。现代工业技术的发展对低压配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求,而微处理器技术的广泛应用及计算机系统对靠性的大幅度提高，使解能化低压电器元件得到快速发展，智能化低压电气管理系统应运而生。相对于6kV及以上屮高压系统的综合保护及系统监控(SCADA系统)的发展及

3、其在电力系统屮的应用，作为直接面向终端用八的低压开关设备，其智能化研究与应用起步较晚。现有不少应用于低压的智能化监控系统基本上是在SCADA系统基础上进行修改，可以满足基本的监控功能，但不能充分体现低压电气系统的特点及要求。因此，开发并推出符合工业控制要求及具冇高可靠性的智能化低压电器及其管理系统，成了低压电器产品制造商们持续提高其竞争力的迫切任务。智能化低丿玉配电系统由低丿玉开关设备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，实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、智能化。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、保护定

4、值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能。针对低压电气系统直接面向控制终端，设备多、分布广,而且现场条件复杂，系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点,智能化监控系统应能实现而向对彖的操作模式，具有强抗干扰能力，主要控制功能由设备层智能化元件完成，形成网络集成式全分布控制系统，以满足系统运行的实吋、快速及可靠性的要求。系统中的低压智能化元件就其功能而言总体上可分为：电能质量监测、开关保护与控制及电动机控制等。市于现场总线技术的应用，系统中解能化元件对不依赖计算机网络而独立运行，极大地提髙系统运行的实时

5、性和可靠性，满足低压电器设备运行管理的需要及工厂生产过程控制的要求。2.现场总线技术的应用现场总线是应用在生产现场、在微处理器测控设备Z间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式多点通信的底层网络。20世纪80年代中期，随着微处理器技术和网络技术的发展，DCS系统4〜20mA的模拟量传输方式逐渐被数字网络传输方式所取代，现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FCS),迅速发展并在自动化领域得到广泛应用。FCS既是一个开放式通信网络，乂是一种全分布式控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上作为网络节点的

6、智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统,实现基本的控制、计算、参数设置、报警、显示、监控及系统管理等综合自动化功能。在FCS中，各种部件用通信网络连接起来，数据传输釆用总线方式，系统信号的传输完全数字化。系统内不存在严格意义上的主控部件，资源共享，各解能化部件可以不依赖计算机而独立运行。FCS完全淘汰了4〜20mA的模拟量传输方式，减少了大量的现场敷线；FCS的控制调节过程在现场部件，有效地提高了系统控制的实时性和可靠性，并避免了系统因主机故障而陷入瘫痪。ISO国际标准化组织在ISOIEC7498标准中的OSI参考模型定义了网络互联的7层框

7、架，详细规定了每一层的功能，以实现开放性系统环境中的互联性、互操作性与应用的可移植性。考虑到工业生产现场大量的智能化装置零散地分布在一个较大的范围内，而单个节点面向控制的信息量不大，但实时性、快速性要求较高，为减少中间环节，满足实时性要求及降低工业网络的成本，现场总线采用的通信模型大都在OSI参考模型的基础上进行了不同程度的简化。它采用OSI模型屮的3个典型层：物理层、数据链路层和应用层，省去了3〜6层，具有结构简单、执行协作简单、成本低等优点，同时满足工业现场应用的性能要求(如图1所示)。通过一致性与互操作性测试，满足现场总线技术要求的不同制造商

8、的产品即可实现在同一总线上的互联，为用户的系统集成带來极大的好处。几种有影响的现场总线技术包括FF、Profibus.Lo