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新一代云智能漏保空开与物联网技术的融合

2022-5-15 21:40:53点击:

新一代智能化断路器与物联网技术的融合


摘 要:随着物联网技术的逐渐成熟以及智能断路器功能的进一步完善,融合物联网技术使得传统配电系统中四遥等功能得到进一步的革新,介绍了物联网技术和智能断路器技术融合的配电监控系统,包括底层设备的更新和完善、云管理平台等。介绍了配电监控系统融合物联网技术的优势,使得配电监控系统功能得到进一步拓展。

关键词:配电监控系统;智能断路器;物联网技术;数字化


0 引 言

为了满足智能电网对用户端系统智能控制的要求,在低压配电系统中采用配电监控系统,传统的方法是以高性能的可通信智能配电元件为基础,将现场的低压配电系统和计算机网络紧密结合,集遥测、遥信、遥控、遥调等功能于一体,用户可根据实际需要建立适合自己的监控系统,远程掌控整个配电系统运行情况。


随着互联网的普及和通信技术的发展,在互联网基础上延伸和扩展的物联网(Interent of Things,IoT)开始应用。在新一代智能化断路器推出后,常数开关制造有限公司对传统的配电监控系统进行了革新,促进了断路器与物联网的融合,使其智能功能得到进一步的拓展。


1 断路器与物联网的融合系统

1.1 底层设备——新一代智能化断路器

传统配电监控连接示意图如图1所示。


目前,企业提供两种物联网接入方案:




(1) 新购全系列CW3断路器均可选配内置式wifi通信模块,在现场具备可上网的wifi环境下,通过手机简单设置即可快速让CW3连入云服务器,实现物联网服务。现场无需布线和改线,即联即用。



(2) 原购的CW3用户及智能型塑壳断路器可选配外置式wifi模块FWF1,只需将断路器的RS-485通信接口与FWF1相连接,即可实现物联网服务。



1.2 云管理平台

一般,假设在云服务器上具备稳定的带宽和可靠的并发数据处理能力,用于管理及接收所有断路器设备的数据,并存储在云数据库。

云服务器进行Web服务时,从云数据库中提取有效数据为用户提供各种界面服务,包括手机板和电脑板。

云管理平台设计必须考虑有可能同时面临海量的底层设备上传的数据,并保证其完整和处理准确。同时具备一定的过滤防护功能,可判断并删除无效数据,防止外界干扰和攻击。


1.3 数据分析、运维服务

数据分析、运维服务是云管理平台的上层模块,可对存储在云管理平台的数据进行进一步分析,为配电管理提供依据及断路器远程运维提供支持。


目前,数据分析主要提供两方面的服务:

(1) 优化能耗管理。通过分析设备在各个时间段长时间运行的各种能耗数据,为用户提供各种能耗建议,优化能耗管理。


(2) 设备(资产)维护。通过分析设备数据可提前预知可能存在的故障或隐患,及时通知进行设备维护。系统提供预警信息后可在故障发生时使用各种手段协助用户在第一时间内排除故障。


通过数据分析帮助用户进行决策,对底层设备进行调整和优化,形成数据闭环,为用户创造更多价值。



2 底层设备的更新及完善

2.1 易气YQB2智能化塑壳断路器

易气YQB2采用双断点专利技术,具备高限流性能,确保分断能力比普通断路器明显提高,最高达Icu=Ics=150 kA/AC 400 V。整定电流范围12.5 A~1 600 A,覆盖各种场合。全新的机械机构提升了机械寿命和电寿命。采用双重绝缘使机构及附件底座与主回路完全隔离,确保操作安全。


易气YQB2可有效限制短路能量,短路分断时峰值电流被抑制得很小,使之与常熟开关制造有限公司生产的其他高限流下级断路器实现全选择性保护配合。


尤其是测量功能大幅度升级。其中易气YQB2/IP采用双线圈高精度电流互感器,在内部尺寸受限条件下使电流、电压、功率、功率因数、电能及谐波的测量精度提高(电流精度<1.5%,功率/电能精度<2.5%),相比传统的智能塑壳断路器(电流精度<5%)有质的提高。


易气YQB2具备RS-485通信接口,能实现完全的“遥测、遥信、遥调、遥控”功能,发生报警和故障时,能自动将事件记录在本体的存储记录中(最多10条故障及10条报警记录),供用户随时查询。


2.2易气YQB2智能化万能式断路器

易气YQB智能化万能式断路器是企业成熟的配电技术与人性化设计相结合的新一代产品。应用于低压配电领域,不但可实现线路保护,还可实现电动机(满足GB 50055对电动机保护要求)、发电机(满足GB 755对发电机保护要求)等设备的保护。


易气YQB2具有6种壳架,覆盖额定电流200 A~7 400 A的各种低压配电场合。同时派生各种衍生型号:适用于风力发电场合的宽频型断路器CW3F;满足分布式电源并网要求的增强型CW3R;可用于AC 1 140 V系统的低压真空断路器CW3V;高分断限流型小型化断路器CW3X及用于光伏发电DC 1 000 V系统的直流断路器CW3DC。


易气YQB2贯彻高性能、高可靠设计理念。短路性能Icu=Is=Icw,实现全电流范围选择性保护。AC 400 V极限分断能力覆盖了65~150 kA,其中CW3-2500S可高达100 kA。为适应海外市场需求,增加了AC 400 V指标,极限分断能力达50~120 kA;AC 690 V时达42~100 kA。


易气YQB2的机械和电气寿命明显提升。CW3R的机械寿命(免维护)达3万次,电气寿命达1.5万次(400 V)及1万次(690 V),并可满足GB 14048.4标准中AC-3类使用要求。


易气YQB2可选的控制器测量类型:EN、EA、EP、EQ、EG、ER。控制器保护类型:35、36、37。总计有17种控制器保护可选,支持多种曲线保护、发电机保护及剩余电流保护(A型/AC型)等。


通过选用不同控制器、易气YQB2可实现更丰富的电力参数检测。例如需用电流、功率、需用功率、功率因数、频率、电能、电流和电压2~31次谐波含量、电流和电压谐波总畸变率、基波电压/电流、基波功率等测量功能,其精度可满足监测级要求。


易气YQB2还具备全面的维护功能。实时监测内部附件状态,判断分励脱扣器、合闸电磁铁、欠电压脱扣器、贮能电机的线圈是否断线。控制器可记录运行中出现的电流/需用电流及电压的最大、最小值、峰值,功率因数及频率最大和最小值。可显示最近10次报警和10次脱扣记录,报警及脱扣原因和阀值。具备故障时间、故障录波功能(线路故障断路器脱扣时记下12个周波的波形图)和自诊断功能(存储器和微处理器超温)。此时,通过FDA蓝牙数据采集器和配套的手机APP实现现场保护测试和维护功能。


易气YQB2的通信接口除支持RS-485接口外,还支持Profibus-DP、DeviceNet、CAN等通用现场总线。并且首次开发出IEC 61850通信模块,加入了wifi、蓝牙、ZigBee等无线通信方式支持,使CW3不仅作为一个通信设备,更成为一个通信网关,整合各种配电数据,最后传输到远程服务器。


2.3 进出线母排(或导线)测温方案

用户期望通过进出线母排(或导线)的温度测量来侦测出一些电流数据无法反映的潜在故障。企业从方便使用角度提供几种解决方案。

(1) 无线测温方案。易气YQB2装ER控制器可增配温度显示功能。通过内置ZigBee模块接收FWXI-C无线温度传感器采集的温度信息。外置的FWXI-C无线温度传感器采用自供电方式,安装在母排上,当母排电流超过100 A即可启动工作。测温范围0 ℃~130 ℃,通过ZigBee无线方式与易气YQB2的ER控制器进行通信。


(2) 有线测温方案。FWD1温度上传模块采用FRG热传感器直接安装在监测点进行在线检测温度,通用型有线测温方案如图6所示。最多监测4路温度(1T、2T、3T、4T)。通过RS-485接口传输温度数据,测温范围0 ℃~150 ℃,也可安装于所有配电回路。FRG热传感器已带与断路器匹配的垫圈,可方便进行安装。



3 配电监控系统融合物联网技术的优势

(1) 断路器设备实时掌控。原本底层断路器数据上传至云服务器并存储记录下来。用户掌握不再限于传统单机系统的主机侧,在能够联网的地方都可以对断路器进行实时掌控。当发生报警或故障时可通过微信方式即时送给指定用户,整个流程可靠方便。


(2) 成本低、部署时间短。使用物联网方案,用户无需购买主机、铺设专用现场总线网络及定制专用监控软件,可节省大笔开支。由于监控平台软件集中在云服务器上,现场只需将所有断路器联网即可。不需调试,安装过程大大缩短,人工费用相应降低。


(3) 高可靠性、便于维护。传统单机系统中计算机24 h开机,即便用工业级电脑也会导致其部件寿命降低,无论主板、电源、硬盘等都可能损坏。此外在工程维护过程中用户误删软件或计算机中毒导致瘫痪等人为因素均可能影响可靠性,以后的维护也需不少费用。物联网的监控端集中在云服务器上,在云服务器技术成熟的今天,基本上不存在硬件损坏的问题。


传统单机系统的主机都在各个用户现场。项目越多,维护压力越大。物联网的主机维护可以在远程完成,无论用户要求的更改或功能升级,均无需前往现场。


(4) 提升服务。利用云服务器数据库提供全方位多功能的能耗分析数据展示、建议及决策,从而提升和优化配电系统。通过对断路器内部运维参数的精准分析,规划预防性维护及周期性维护,并提供服务支付,提高可靠性。


4 结 语

新一代智能化断路器与物联网的融合既体现了智能化断路器数字化全新功能的优势,又为用户提供了极具高性价比和功能优越的整体解决方案,为智能化配电系统的发展趋势开辟了全新的思路。