管瑞良 潘振克 殷建強(qiáng) 禇東 任靈

（常熟開關(guān)制造有限公司，江蘇 常熟 215500）

1 引言

隨著智能化技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。利用通信網(wǎng)絡(luò)把眾多處于電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的智能可通信的斷路器等設(shè)備與主控計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控、集中分析和集中調(diào)度等智能化管理，這種智能配電系統(tǒng)相比傳統(tǒng)方式最顯著的優(yōu)點(diǎn)為具有集中控制、能實(shí)現(xiàn)無人值守，但初期投入要增加些。為此，常熟開關(guān)制造有限公司推出了FCX3智能配電監(jiān)控器，為用戶提供了靈活的解決方案。通過使用FCX3用戶既可組建低成本、無需二次開發(fā)、不需上位計(jì)算機(jī)的小型配電監(jiān)控系統(tǒng)，又可連接到上位機(jī)，集成到智能電網(wǎng)中的大型配電監(jiān)控系統(tǒng)中。

2 基于FCX3的配電監(jiān)控系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由各類可通信的智能型斷路器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分、FCX3智能配電監(jiān)控器、短消息接收裝置、上位機(jī)及配電監(jiān)控軟件等組成。

圖1 系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)具體組成如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器，如CW1/H系列、CW2系列、CW3系列、CM1Z系列、CM2Z系列、CM2L系列。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，Modbus總線、以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、GSM網(wǎng)絡(luò)。

（3）短消息接收裝置，如手機(jī)、PDA等。

（4）上位機(jī)及配電監(jiān)控軟件，計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)接收、分析軟件。

3 FCX3智能配電監(jiān)控器

3.1 FCX3智能配電監(jiān)控器簡(jiǎn)介

FCX3智能配電監(jiān)控器用于監(jiān)測(cè)和顯示通信型斷路器的工作狀態(tài)及相關(guān)信息，同時(shí)可調(diào)整斷路器參數(shù)并可控制斷路器分合閘，另外可直接接入以太網(wǎng)及能通過短消息擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)短信通知功能。FCX3配電監(jiān)控器融合了GSM移動(dòng)通信、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、電磁兼容設(shè)計(jì)等技術(shù)，運(yùn)用了μClinux嵌入式操作系統(tǒng)、MiniGUI圖形系統(tǒng)，人機(jī)界面友好，信息顯示簡(jiǎn)潔、清晰。FCX3配電監(jiān)控器作為一種監(jiān)控設(shè)備，內(nèi)置Riyear intelligent distribution V1.0配電監(jiān)控軟件，可組建小型配電監(jiān)控系統(tǒng)，滿足用戶低成本遠(yuǎn)程監(jiān)視的要求。FCX3智能配電監(jiān)控器外觀如圖2所示。

圖2 FCX3智能配電監(jiān)控器外觀（尺寸為197mm×150mm×57.5mm）

3.2 FCX3智能配電監(jiān)控器性能

FCX3智能配電監(jiān)控器性能如表1所示。

表1

4 基于FCX3的配電監(jiān)控系統(tǒng)通信原理

FCX3智能配電監(jiān)控器可通過以太網(wǎng)連接到上位機(jī)組建配電監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)上的配電監(jiān)控軟件可通過Modbus-TCP協(xié)議訪問FCX3智能配電監(jiān)控器，F(xiàn)CX3智能配電監(jiān)控器收到 Modbus-TCP包后進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，組織Modbus指令發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器，現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器回復(fù)Modbus指令給FCX3智能配電監(jiān)控器，F(xiàn)CX3智能配電監(jiān)控器解析 Modbus指令，組織 Modbus-TCP包回復(fù)給上位機(jī)上的配電監(jiān)控軟件，配電監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流通過程如圖3所示。通過上述的過程，上位機(jī)上的配電監(jiān)控軟件可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的遙控、遙測(cè)、遙調(diào)和遙信的“四遙”功能。

圖3 配電監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流通過程

5 基于FCX3智能配電監(jiān)控器的系統(tǒng)功能

5.1 遙控功能

既可通過上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制功能（如分閘操作、合閘操作），也可在FCX3智能配電監(jiān)控器上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)操作控制功能。

5.2 遙測(cè)功能

（1）通過上位機(jī)上的配電監(jiān)控軟件遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器各電氣回路的電量參數(shù)（具體的參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)需要及現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器類型確定）?？蓽y(cè)量：三相電流、三相電壓（相電壓/線電壓）、需用電流、有功功率、功率因素、有功電能、無功電能、有功功率、功率因素、頻率、基波、諧波、需用功率、基波功率等。

（2）在FCX3智能配電監(jiān)控器上采集、顯示現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器上述的各電氣回路的電量參數(shù)。

（3）在上位機(jī)上通過瀏覽器查看現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器各電氣回路的電量參數(shù)。如圖4所示。

圖4 通過瀏覽器查看現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器的電量參數(shù)

5.3 遙調(diào)功能

既可通過上位機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)整各現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器的可變參數(shù)（如斷路器保護(hù)參數(shù)），也可在FCX3智能配電監(jiān)控器上調(diào)整各現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器的可變參數(shù)。

5.4 遙信功能

既可通過上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)通信狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、報(bào)警/故障信息等遙信功能，也可在FCX3智能配電監(jiān)控器上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)遙信功能。

5.5 維護(hù)管理功能

可通過上位機(jī)對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)以下維護(hù)管理功能：

（1）智能型成套設(shè)備的工程資料及設(shè)備信息管理。

（2）操作事件記錄功能。

（4）報(bào)警和故障信息管理。

（5）電能管理。

（6）負(fù)荷分析。

（7）報(bào)表打印等（包括實(shí)時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表及年報(bào)表）。

可在FCX3智能配電監(jiān)控器上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能可通信型斷路器實(shí)現(xiàn)事件記錄、負(fù)荷分析（電流、電壓趨勢(shì)）、采集現(xiàn)場(chǎng)低壓開關(guān)故障錄波數(shù)據(jù)等維護(hù)管理功能。

5.6 短消息報(bào)警功能

當(dāng)斷路器跳閘或者報(bào)警的時(shí)候，F(xiàn)CX3智能配電監(jiān)控器可發(fā)送短消息至指定手機(jī)，提示用戶及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)無人職守。

6 基于FCX3智能配電監(jiān)控器的配電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用案例

6.1 某車間智能配電系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介

某車間智能低壓配電系統(tǒng)由一臺(tái)CW3斷路器、一臺(tái)抽屜座通信模塊、一臺(tái)FCX3智能配電監(jiān)控器組成，系統(tǒng)連接及外觀如圖5所示。

可在FCX3智能配電監(jiān)控器上實(shí)現(xiàn)以下的配電監(jiān)控管理功能：

（1）遙控功能。對(duì)CW3斷路器實(shí)現(xiàn)分閘操作或合閘操作。

（2）遙測(cè)功能。測(cè)量、顯示CW3斷路器各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)（電流、電壓、功率、電能、諧波等）。

（3）遙調(diào)功能。修改CW3斷路器各項(xiàng)保護(hù)數(shù)據(jù)（三段保護(hù)、需用電流保護(hù)、低電壓、過電壓保護(hù)、電流卸載等）。

（4）遙信功能。對(duì)斷路器實(shí)現(xiàn)通信狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、報(bào)警/故障信息等遙信功能。

（5）指示燈報(bào)警功能。CW3斷路器發(fā)生報(bào)警或跳閘事件時(shí)報(bào)警指示燈亮。

（6）短消息報(bào)警功能。CW3斷路器發(fā)生報(bào)警或跳閘事件時(shí)發(fā)短消息給相關(guān)人員。

圖5 某車間智能配電系統(tǒng)連接及外觀

（7）故障記錄功能。記錄CW3斷路器發(fā)生的跳閘事件。

（8）負(fù)荷分析功能。顯示CW3斷路器的電流、電壓趨勢(shì)。

（9）顯示CW3斷路器故障錄波數(shù)據(jù)功能。

6.2 小區(qū)智能配電系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介

某小區(qū)智能配電系統(tǒng)由一臺(tái) CW3斷路器、一臺(tái)CW2斷路器、一臺(tái)CW1斷路器、一臺(tái)CM1Z斷路器、二臺(tái)CM2Z斷路器、一臺(tái)CM2L斷路器、一臺(tái)FCX3智能配電監(jiān)控器、一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)以及一些通信附件組成。系統(tǒng)連接如圖6所示。

運(yùn)行于上位計(jì)算機(jī)上的配電監(jiān)控軟件界面如圖7所示。

可實(shí)現(xiàn)以下的配電監(jiān)控管理功能：

（1）遙控功能

圖6 某小區(qū)智能配電系統(tǒng)連接圖

圖7 某小區(qū)智能配電系統(tǒng)界面

在FCX3智能配電監(jiān)控器上對(duì)各斷路器實(shí)現(xiàn)分閘操作或合閘操作。

在上位計(jì)算機(jī)上對(duì)各斷路器實(shí)現(xiàn)分閘操作或合閘操作。

（2）遙測(cè)功能

在FCX3智能配電監(jiān)控器上測(cè)量、顯示各斷路器各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)（電流、電壓、功率、電能、諧波等）。

在上位計(jì)算機(jī)上測(cè)量、顯示各斷路器各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)。

（3）遙調(diào)功能

在FCX3智能配電監(jiān)控器上修改各斷路器各項(xiàng)保護(hù)數(shù)據(jù)（三段保護(hù)、需用電流保護(hù)、低電壓、過電壓保護(hù)、電流卸載等）。

在上位計(jì)算機(jī)上修改各斷路器各項(xiàng)保護(hù)數(shù)據(jù)。

（4）遙信功能

在FCX3智能配電監(jiān)控器上對(duì)各斷路器實(shí)現(xiàn)通信狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、報(bào)警/故障信息等遙信功能。

在上位計(jì)算機(jī)上各斷路器實(shí)現(xiàn)遙信功能。

（5）報(bào)警功能

各斷路器發(fā)生報(bào)警或跳閘事件時(shí)FCX3智能配電監(jiān)控器上的報(bào)警指示燈亮。

各斷路器發(fā)生報(bào)警或跳閘事件時(shí)上位計(jì)算機(jī)上顯示報(bào)警信息。

（6）短消息報(bào)警功能

各斷路器發(fā)生報(bào)警或跳閘事件時(shí)發(fā)短消息給相關(guān)人員。

（7）故障記錄功能

在FCX3智能配電監(jiān)控器上記錄各斷路器發(fā)生的跳閘事件。

在上位計(jì)算機(jī)上記錄各斷路器發(fā)生的跳閘、報(bào)警事件。

（8）負(fù)荷分析功能

在FCX3智能配電監(jiān)控器上顯示各斷路器的電流、電壓趨勢(shì)。

在上位計(jì)算機(jī)上顯示各斷路器的電流趨勢(shì)。

（9）顯示CW3故障錄波數(shù)據(jù)功能

在 FCX3智能配電監(jiān)控器上顯示 CW3故障錄波數(shù)據(jù)。

（10） 報(bào)表打印功能

在上位計(jì)算機(jī)上打印實(shí)時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等各種報(bào)表。

7 結(jié)論

基于FCX3智能配電監(jiān)控器的配電監(jiān)控系統(tǒng)是一種低成本、多功能，新穎實(shí)用的監(jiān)控系統(tǒng)。在電力、機(jī)械、冶金、石化、紡織、建筑等領(lǐng)域中是一種比較有應(yīng)用前景的配電監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方案。

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