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电器设备的智能监控

2024-04-01

电器设备进行智能监控是实现电器智能化的前提与基础,只有通过智能监控才能完成对现场情况的数学化获取与控制,完成电器设备智能监控的核心是各种智能电器监控单元,它用于完成智能电器及开关设备现场运行参量与状态的监测和记录、设备与被控对象的保护与控制,以及现场开关设备与远方上位控制和管理中心的通信,其设计的合理性直接影响到智能电器及开关设备的安全可靠运行。

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智能监控单元的基本功能

智能监控单元的监控对象是输配电用高中低压断路器、接触器等成套开关电器设备的一次元件,必须在系统正常工作时、能够及时检测和处理大量的实时动态数据,并在被控制和保护的线路、用电设备及开关设备自身出现故障时,能够及时判断出故障、切断故障源。因此智能监控单元对现场各种被测参量检测和处理的实时性、快速性和准确性要求很高,也希望智能监控单元具有尽可能完善的监控和保护功能。具体地说,智能监控单元应具备以下基本功能

1.测量和计量功能

替代传统测量仪表检测线路或用电设备的电流、电压、有功功率、无功功率并实现电能的计量。

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2.保护功能

保护分为按电参量保护和按非电参量保护两大类。其中按电参量保护有电流和电压保护。电流保护通常包括反时限(过载)、瞬时(短路)、短延时、差动等。电压保护主要有过电压、欠电压、失电压和反相序保护。按非电参量保护主要用于线路和用电设备的温升、绝缘,工作环境温度、湿度,开关设备及其中一次元件自身的性能变化等。一般来说,不同电压等级、不同应用场合的智能电器,应有不同的保护功能配置。例如用于线路保护的中压智能开关设备与用于变压器保护的开关设备在保护功能设置上就不相同,低压配电线路用框架式断路器和设备保护用塑壳式断路器也有不同的保护要求。

3.监控功能监控功能包括

(1)对一次开关电器工作位置变化状态及监控单元键盘按动情况的定时检测,记录一次开关电器分合闸操作次数,并在达到一定次数后,提示维修信息

(2)PTCT及一次开关电器作线圈等断线监测,一旦发现断线情况,立即给出报警信号。

(3)智能监控单元的自检,包括对存储器、I/O接口寄存器、开关量输入通道、继电器命令出口电路的定时检查和校验。

4.通信功能

通过现场总线或通信网络,向上级管理计算机(上位机)或远方控制中心服务器、工作站发送现场的各种运行参数和工作状态,同时接收上位机或控制中心下传的数字和命令,以便实现对现场设备监控、管理和调度。

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5.人机交互功能

由键盘与显示器配合完成现场操作人员可通过键盘把开关设备的保护定值、功能设置、要求显示的内容等信息输入监控单元,监控单元将按设定信息进行工作,并把结果送到监控单元显示器液晶就地显示

6.故障录波功能

记录故障发生前、中、后规定的时间段内电压、电流波形及一次元件分、合闸信息

智能监控单硬件功能模块的划分

无论是智能电器元件还是智能开关设备,其中的能监控单元的硬件电路都可以按结构功能分成输入模块、中央控制模块、开关量输出模块、通信模块和人机交互模块。这些模块在功能上利电路结构上都相对独立,以便针对不同智能电器设备的具体要求,进行灵活的配置。以下简述各模块电路的组成及其电路功能

1.输入模块

输入模块是被测现场参量的入口通道,也是把被测现场参量转换成可与中央控制模块接口的信息的功能部件

2.中央控制模块

这是智能监控单元的核心模块,处理和分析现场运行参量以及上级管理中心或现场操作人员给出的操作命令的,因此,模块通常都要由中央处理器及必需的外围电路元件组成。

3.开关量输出模块

该模块接收中央控制模块输出的相应指令,完成对一次电器元件的操作控制,并输出系统要求的各种闭锁信号。因此,与一般智能化的工业控制设备不同,智能电器监控单元只输出开关量。为了把中央控制模块输出的这些指令信息可靠地发送到一次设备,输出模块应保证可靠的隔离和足够的驱动能力。

4.通信模块

通信模块是智能电器能够实现网络功能的关键,来完成现场智能电器与管理中心上位计算机之间各类信息的交换。它把中央控制模块通过串行通信接口发出的信息,变成可以通过网络介质传送到上位管理计算机的数据,或把上位管理计算机通过网络介质发给现场智能电器的信息转换成中央控制模块可以接收的数据。由于不同现场环境有不同网络介质和网络类型,通信模块设计方案也不同。

5.人机交互模块

对于监控单元与一次开关电器一体集成的智能开关电器,这是可选的部分、对于监控单元与开关机体集成在一起的智能开关设备,这是完成就地设置开关柜功能和保护参数值及运行状态就地监测的重要环节。



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