對(duì)工廠的重要電器和供電回路的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測屁奏、控制以及保護(hù)芥嫉，即完成遙信帆吻、遙測酝梧、遙控聂抢、遙調(diào)“四遙”功能及保護(hù)在內(nèi)的綜合自動(dòng)化蒂窒，通過與工廠MIS系統(tǒng)聯(lián)接膀估，提高工廠管理的自動(dòng)化水平幔亥。

摘要：

工廠用電監(jiān)控系統(tǒng)作為工廠自動(dòng)化的一部分，提高工廠用電的智能化和保證用電的可靠性察纯，已越來越受到工廠管理高層的重視帕棉。本文通過介紹一種高性價(jià)比的工廠用電監(jiān)控方案，為工廠的管理層提供一個(gè)有效的參考饼记。

關(guān)鍵詞：工廠用電監(jiān)控系統(tǒng)香伴、RTU慰枕、微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)。

1.前言

工廠用電監(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)）即纲，主要由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主站系統(tǒng)具帮、通訊通道和現(xiàn)場的各種遠(yuǎn)程終端單元構(gòu)成（即RTU，英文名稱Remote Terminal Unit）低斋，對(duì)工廠的重要電器和供電回路的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測停迫、控制以及保護(hù)，即完成遙信司逗、遙測擎若、遙控、遙調(diào)“四遙”功能及保護(hù)在內(nèi)的綜合自動(dòng)化改佛，通過與工廠MIS系統(tǒng)聯(lián)接漂肖，提高工廠管理的自動(dòng)化水平。

工廠用電監(jiān)控的包括：

（1）. 工廠自備變電站的高壓進(jìn)線的三相電壓遵奇、三相電流、有功功率杏恍、無功功率棋裳、頻率、功率因數(shù)贩纵、積分電度等電參量的測量凭协，斷路器位置判別，斷路器的遙控懒叛。

（2）. 工廠自備變電站的變壓器的溫度和瓦斯信號(hào)的判別丸冕。

（3）. 工廠自備變電站的低壓出線的三相電壓、三相電流薛窥、有功功率、無功功率诅迷、頻率、功率因數(shù)罢杉、積分電度、線路諧波等電參量測量滩租，斷路器位置判別赋秀，斷路器的遙控。

（4）. 高壓電動(dòng)機(jī)的三相電壓律想、三相電流绍弟、有功功率石阵、無功功率郁表、頻率、功率因數(shù)豌楷、積分電度等電參量測量罕腿，過電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)橘疚、接地（零序過流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)盹扮、堵轉(zhuǎn)保護(hù)胶僵、反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)字拒、欠電壓保護(hù)隘勾、過電壓保護(hù)、溫度保護(hù)投嫂、電動(dòng)機(jī)熱模型保護(hù)捏章、故障范圍判別，電動(dòng)機(jī)遙控啟停川梅。

（5）. 低壓電動(dòng)機(jī)的三相電壓疯兼、三相電流、有功功率贫途、無功功率吧彪、頻率、功率因數(shù)丢早、積分電度等電參量測量姨裸，過電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)怨酝、接地（零序過流）保護(hù)傀缩、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)农猬、反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)赡艰、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)斤葱、故障范圍判別瞄摊，電動(dòng)機(jī)遙控啟停、正反轉(zhuǎn)及三角形星形轉(zhuǎn)換颅婴。

（6）. 低壓電容器的三相電壓颈缆、三相電流葡料、無功功率、頻率梧货、功率因數(shù)佃贞、積分電度等電參量測量及電容器的遠(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镐催，IEC現(xiàn)在給的名稱TeleControl隶俄。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)備椅豆，其型號(hào)STC為Small TeleControl的縮寫剿蹦。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)品沽叠。

監(jiān)控中心可以選擇電力版組態(tài)軟件或?qū)I(yè)的SCADA軟件叹盼，完成數(shù)據(jù)的顯示，遠(yuǎn)程設(shè)備的控制菊榨，數(shù)據(jù)的生成和報(bào)表等工作运杭。

下面是方案中所用RTU或微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的簡單介紹：

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)確測量三相交流電壓函卒、三相電流辆憔、三相有功功率、三相無功功率报嵌、頻率虱咧、功率因數(shù)、零序電流锚国、積分電度彤钟、等電參量, 可以測量變頻器輸出。

?　具有3路獨(dú)立的開關(guān)量繼電器輸出跷叉，可以作為遙控逸雹、跳閘或者告警。

?　6路開關(guān)量光隔輸入云挟，也可以作為脈沖量輸入梆砸。

?　2路直流輸入(0-20mA或0-5V),可以接各種變送器。

?　 兩路通信接口园欣，支持MODBUS規(guī)約版药，支持主站端的熱備用。

?　FFT算法幔膝，可計(jì)算0－31次諧波茅铺。

2. MDS-1 微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的功能

?　除了具有STC-2的測量功能外，還具有電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能抑驹。

?　三相異步電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)毕模、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)昵诅、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)腌哎、接地（零序過流）保護(hù)貌梦、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)晰淋。

?　三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條尸饵、軸承損壞、絕緣監(jiān)測等故障診斷功能乘儒。

3. MDS-104微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)的功能

?　三表法測量準(zhǔn)確測量三相交流電壓苔寝、電流、有功塑猖、無功竹祷、頻率、功率因數(shù)萌庆、零序電流溶褪、零序電壓等電參量币旧，快速數(shù)據(jù)刷新速度100次/S践险。測量數(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)量繼電器輸出吹菱，可以作為遙控巍虫、跳閘或者告警。

?　6路開關(guān)量光隔輸入鳍刷，也可以作為脈沖量輸入占遥。

?　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通信接口输瓜，支持MODBUS規(guī)約瓦胎。

?　三相異步電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)尤揣、接地（零序過流）保護(hù)敛意、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)蝇莲、反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)胶勾、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)闭腊、故障范圍判別等爹窥。

?　線路三段過流速斷保護(hù)，反時(shí)限速斷保護(hù)哀呕，自動(dòng)重合閘

?　可以通過正序和負(fù)序電流的計(jì)算膊许，了解當(dāng)前電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)土叠，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)量繼電器輸出郊拄，可以作為遙控噩振、跳閘或者告警。

?　8路開關(guān)量光隔輸入楚陶，也可以作為脈沖量輸入钻寿。

?　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通信口左刽，1個(gè)RS485/232接口捺信，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴(kuò)展更加容易欠痴。

?　 貼片安裝迄靠，無外部總線，可靠性高喇辽，抗干擾能力強(qiáng)掌挚。

?　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)菩咨，支持交直流0～400V輸入

?　1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)485/232通信口吠式，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴(kuò)展更加容易抽米。

?　貼片安裝特占，無外部總線，可靠性高云茸，抗干擾能力強(qiáng)是目。

?　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么鹊。

?　8路直流輸入(0-20mA或0-5V),可以接各種變送器耗亮。

?　2路隔離模擬量輸出，0～10V 或者0～20mA

?　1個(gè)隔離 485通信口勇震，1個(gè)RS232接口筐知，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，無外部總線垒汉，可靠性高辱滤，抗干擾能力強(qiáng)。

4.系統(tǒng)配置

對(duì)于高低壓線路盛闻，每個(gè)供電回路可以選用一臺(tái)STC-2進(jìn)行監(jiān)控沽贸；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)于是否通電的檢測抑昨，可以選用STC-101微型RTU啥匀；對(duì)于大量直流量的采集，可以選用STC-1微型RTU赚铅；對(duì)于需要模擬量進(jìn)行輸出調(diào)節(jié)催首，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)約泄鹏。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)約郎任。通過此規(guī)約，控制器相互之間备籽、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信舶治，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)約的子集车猬，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變電站加以說明霉猛，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表法珠闰，400V采用3表法惜浅，測量電壓、電流伏嗜、有功功率坛悉、無功功率、功率因數(shù)阅仔、諧波等洁拓。每個(gè)開關(guān)有兩個(gè)位置信號(hào)窑笑，每個(gè)隔離開關(guān)有一個(gè)位置信號(hào)秕射，每條線路還有1路電度表脈沖信號(hào)，需要5個(gè)開關(guān)量輸入综界，STC-2有6路瞎角，1路備用。STC-2開關(guān)量斷電器輸出有3路贴祷，分別用于控制合閘覆靖、跳閘，1路備用胎汁。

131母聯(lián)開關(guān)采用1臺(tái)STC-2測量10kv母聯(lián)電流午禽，431采用1臺(tái)STC-2測量400V母聯(lián)電流。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)采用MDS-104究勺，測量電壓绿锋，電流，功率酱劫，無功澄港，功率因數(shù)椒涯，提供三相異步電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)回梧、接地（零序過流）保護(hù)废岂、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)狱意、反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)湖苞、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)详囤、故障范圍判別等袒啼。

電容器可以采用STC-2或者M(jìn)DS-104，STC-2僅僅進(jìn)行測量纬纪，MDS-104可以進(jìn)行電容器的過電壓保護(hù)蚓再。

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)包各，通過1個(gè)隔離RS232/485轉(zhuǎn)換器摘仅，連接各臺(tái)設(shè)備構(gòu)成RS485網(wǎng)絡(luò)，軟件采用國內(nèi)的組態(tài)軟件问畅。

7.結(jié)束語

整個(gè)系統(tǒng)開放性好谍益，易擴(kuò)容，易維護(hù)款萎，安裝簡單逐点，投資少，性價(jià)比高饭里，是系統(tǒng)集成商的理想選擇辞垦。

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