采用ABB的工控产品组建智能型低压开关柜

采用ABB的工控产品组建智能型低压开关柜

教程来源：低压电器作者：张白帆点击：1079次时间：2009-5-20 11:21:41

0引言

目前,低压开关柜广泛使用各种电气逻辑控制和微机数字设备,实现远程测控、调节和信息查询。远程测控中包括遥测、遥信、遥调和遥控等操作,“四遥”已成为智能型低压开关柜中基本和必备的功能。

一级配电设备动力配电中心( PC)低压开关柜和二级配电设备电动机控制中心(MCC)

的低压开关柜,在智能化方面有以下基本要求: ①智能装置与通信管理中心(CCU)之间建立数字通信连接和信息交换控制管理, CCU与上位监控系统之间也建立数字通信连接和信息交换控制管理; ②对进线、母联等重要断路器按备自投(BZT)的电气逻辑要求实施投退操作; ③上位系统可通过信息管理通道发布对电动机的起动、变速、停运及重起动等控制命令,还可获取各种运行参数及状态信息; ④全系统的工况包括电力系统的实时与历史运作数据。通过人机界面(HM I)实时地反映给操作者。

在实际运作过程中,由工控设备和开关设备组合实现“四遥”前端操作,逻辑控制和通信

管理由PLC实现,人机界面则作为人机对话单元。

本文对如何利用ABB 的工控元件组建智能化低压开关柜的相关技术进行探讨,并对PLC中相关的程序过程进行适当的描述。

1主要工控元器件

(1) EM-Plus是ABB的电力智能仪表,它一般用于0. 4 kV的进线回路。

(2) EM一般用于低压母联和低压馈电回路的遥测。

(3) RSI32 /RCM32 /RCU16用于低压馈电回路的遥测、遥信和遥控。

(4) M102-M和M102-P电动机测控综保单元。用于Modbus总线和Profibus-DP总线。

(5) AC31系列PLC的主机07KR51用于建立逻辑控制和RS-485 /Modbus信息交换。

(6) ABB的AC500系列PLC PM581-ETH用于构建通信管理中心。

2PC的智能型低压开关柜

一般低压开关柜采用继电器建立电气逻辑控制关系,它存在继电器较易损坏、触点抖动、线路复杂和数据发送困难等问题。利用PLC能够彻底地解决上述问题。解决的要点为: ①建立总线系统,解决“四遥”前端信号的采集、传递的通道问题; ②利用智能仪表采集各种电参量,各种数字信息通过通信总线传递给上位电力监控系统;③系统中设置手动和自动操作

模式,方便操作控制; ④控制程序对所采集各种电参量进行解读、分析和处理,除供自身使用外,还可将各种信息加上SOE时间标签后发送给上位系统; ⑤利用PLC可建立冗余的控制逻辑、总线体系和通信管理,提升了系统的智能化及可靠性。

2. 1三进线两母联智能型低压开关柜固件配置

三进线两母联低压系统(见图1)各路进线回路和母联回路采用万能式断路器,进线回路的电力仪表采用EM-Plus,母联回路的电力仪表采用EM。QF4的逻辑控制单元采用

07KR51,其余断路器的逻辑控制单元采用ICMK14F1。

在每段母线中配套安装了多路塑料外壳式断路器馈电回路和1套电容补偿开关柜。馈电回路的信息采集装置为RSI 32、RCM 32和RCU 16,电容回路的测控仪表采用RVT。馈电回路监测开关和保护动作状态及单相输出电流,执行遥控分闸操作。

系统中配置了发电机进线断路器。当任两路市电失压时起动发电机对系统供电;当两路以上市电恢复后则由市供电,同时关闭发电机。发电机的起停由备自投程序负责。

在开关柜的母联回路中安装了CCU及HMI等设备。其中,逻辑控制单元为07KR51,通信单元为07KP53, CCU为PM5812ETH, HM I为CP450-ETH。上位电力监控系统需要采集开关柜中的所有信息,并通过以太网与CCU交换信息。

开关柜内的总线采用RS-485 /Modbus-RTU接口和规约。

2. 2系统控制电气逻辑说明

I段进线接线如图2所示。QF1 的D I/DO信息接入远程单元ICMK14F1中, KC和KO 为合闸与分闸出口继电器。

PLC的工作电源由3套市电进线端经继电器互投构成的WK工作电源。建立WK工作电源的目的是防止因为某段进线出现失压而使PLC系统掉电。

EM2Plus的通信接口接入COM3 /COM4 环形通信总线,而远程功能扩展单元ICMK14F1的通信接口则连接到07KR51的CS31总线。

2. 3现场通信网络

系统中配置了2套命名为1CCU和2CCU的07KR51和07KP53组合。1CCU的COM2 设置为RS-485 /CS31 总线接口, 速率为187. 5 kb / s。COM2 连接远程扩展单元ICMK14F1,由此将6台断路器的自动操作互相关联起来。现场通信网络如图3所示。

常态下BZT将COM3 设置为主用,而COM4设置为备用,故COM4 处于高阻态,此时的环状总线实质为起始于COM3 的链状总线;当BZT侦测到COM3 发生通信故障后,立即

将COM3 设置为备用,同时将COM4 设置为主用,这样,环状通信总线变为起始于COM4的链状总线;当通信回路的中间某处发生断路时,BZT还可将COM3 和COM4同时设置为主用,形成两条分别起始于COM3 和COM4 的链状总线与子站交换信息。

07KR51与智能装置之间的通信速率为19. 2kb / s,而07KR51与PM5812ETH之间的通信速率为0. 96～750 kb / s。

电力监控系统在以太网上用Modbus-TCP从PM5812ETH中获取数据定义表。

2. 4BZT软件功能

BZT的互锁逻辑是以电力系统状态的方式隐含的,BZT依据电力系统的状态进行断路器的投

退操作。BZT程序流程如图4所示。

2. 5PM5812ETH与人机界面CP4502ETH

PM5812ETH 通过COM2 通信接口与HMICP450-ETH连接起来。

在HM I中,操作者可读取所有被监测的遥信、遥测和遥调参量,并可执行遥控操作。3智能型低压开关柜

MCC与PC相比,有如下不同: ①MCC的重点在电动机综保单元MCU与CCU的信息处理和信息交换上; ②在MCC的通信组网中更加注重于MCU与CCU的快速信息传输。

利用ABB 的M1022M电动机综保单元配套PLC和HM I,按Modbus总线方案构建MCC 的智能化系统。