1、引言

    2006年國家發(fā)改委發(fā)布了《紡織工業(yè)“十一五”發(fā)展綱要》，紡織工業(yè)積極轉變增長(cháng)方式，取得了持續、快速、健康的發(fā)展。隨著(zhù)以通訊產(chǎn)品（Communication）、電腦產(chǎn)品（Computer）和消費類(lèi)電子產(chǎn)品（Consumer）為代表的3C技術(shù)的飛速發(fā)展，我國在紡織工業(yè)的自動(dòng)化控制方面已經(jīng)趕上了國外發(fā)達國家的水平。各大型裝置和工程項目基本上實(shí)現了DCS系統和工藝控制的自動(dòng)化，這就對配電系統的穩定性和可靠性提出了更高的技術(shù)要求。

    2、背景 

    由于紡織行業(yè)在中國有較長(cháng)的發(fā)展歷史，國內紡織企業(yè)仍存有大量時(shí)期較早的設備，而過(guò)去對電氣自動(dòng)化的認識不夠和經(jīng)驗不足，很多紡織裝置的配電系統還處在設備陳舊、技術(shù)和管理相對落后的情況之下，對電力的管理僅限于拉閘限電為目的的負荷控制。而隨著(zhù)紡織行業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，對電力的需求已經(jīng)不僅僅滿(mǎn)足于有電用，良好的供電質(zhì)量和用電管理，成為紡織行業(yè)對配電系統要求的重要部分。

    長(cháng)期以來(lái)，低壓配電網(wǎng)絡(luò )一直是供電系統運行可靠性的薄弱環(huán)節之一，能源部《用電管理信息技術(shù)規范》中明確提出要掌握配電網(wǎng)絡(luò )負荷情況及重點(diǎn)用戶(hù)的年、季、月、日各種負荷曲線(xiàn)等重要信息。但多年來(lái)，由于低壓配電網(wǎng)絡(luò )缺乏這方面的自動(dòng)化檢測手段，一般都在每年或每季的幾個(gè)典型日，由工作人員用鉗式電流表逐個(gè)測量配電裝置負荷的簡(jiǎn)單方法，結果是費時(shí)費工，既不能反映真實(shí)情況，也不能解決實(shí)際問(wèn)題。為此，研發(fā)、推廣一系列低壓配電網(wǎng)絡(luò )的監控裝置儀表是十分必要的。 

    針對這種情況，ABB推出了配電智能化元件（IPD-Intelligent Power Device）系列產(chǎn)品，致力于幫助用戶(hù)提高低壓配電的可靠性及智能化水平。

    3、應用 

    某紡織廠(chǎng)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)系統由前紡部分和后紡部分組成。前紡部分主要由熔體輸送、紡絲、卷繞等部分組成，后紡部分設備包括集束架、導絲機、浸油槽、一道牽伸機、水浴牽伸槽、二道牽伸機、蒸汽加熱箱、緊張熱定型機、噴淋冷卻裝置、三道牽伸機、疊絲機、三輥牽引機、張力架、卷曲機加熱箱、卷曲機、輔絲機、上油輪等。 

    配電監控系統作為該廠(chǎng)的電力能源供應中心，其地位非常重要，是安全生產(chǎn)的重要保障，其底下子變電站負載監控本站的數據信息，并通過(guò)光纖連接到主站，實(shí)現對全廠(chǎng)供電回路的監控及運行安全調度管理。本文將以此廠(chǎng)配電系統為例。

    3．1 網(wǎng)絡(luò )結構 

    該站配電系統結構采用了分層分布式設計思想，系統分成3個(gè)層面：后臺監控層面、站級管理層面和現場(chǎng)測控層面。

                

                                   圖1：網(wǎng)絡(luò )拓撲及系統結構圖

    在后臺監控層面采用了ABB的ESD3000系統，ESD3000通過(guò)以太網(wǎng)往下連接至站級管理層。為整個(gè)配電系統提供全面管理，同時(shí)提供熱備一套，大大減少系統故障，提供可靠的電力保證。 

    在站級管理層面采用了ABB的HMI作為前端處理機，通過(guò)Modubs協(xié)議采集來(lái)自現場(chǎng)層的數據，并對數據進(jìn)行適當處理和故障診斷。將打包后的數據通過(guò)以太網(wǎng)交換機傳輸給后臺監控系統供中心管理層使用，同時(shí)，將來(lái)自中心管理層的控制信息經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)交換機通過(guò)HMI發(fā)送到現場(chǎng)層。
 

    在現場(chǎng)測控層面采用了ABB配電智能化元件（IPD）系列產(chǎn)品，將來(lái)自現場(chǎng)的遙信量、遙測量、保護動(dòng)作等信息通過(guò)現場(chǎng)保護或測控單元采集處理，并通過(guò)Modbus協(xié)議上傳至站級管理層和后臺監控層。 

    本配電系統自上而下均采用了同一公司產(chǎn)品，保證了最大兼容性，同時(shí)產(chǎn)品之間無(wú)縫連接，大大減少了系統各種可能因兼容性方面而引發(fā)的問(wèn)題?，F場(chǎng)層面使用的ABB配電智能化元件（IPD）系列產(chǎn)品采用標準Modbus通訊協(xié)議，提供數據鏈路層之間的透明連接，可方便且準確地與其他配電監控后臺通訊。

    3．2 配置方案 

    ABB配電智能化元件（IPD）系列產(chǎn)品提供豐富完整的智能電力監控產(chǎn)品，可以根據用戶(hù)的不同需求提供使用可靠、方便靈活的系統應用方案，可適用各種復雜的現場(chǎng)情況及應用需求。根據各自回路的差異性，分別使用不同的產(chǎn)品最優(yōu)化搭建合理的解決方案。 

    本文在此系統中挑出幾條具有代表性的回路分別根據各自的不同情況做一個(gè)最優(yōu)化的配置。

    如圖1所示，對于系統進(jìn)線(xiàn)的監控，由于其回路的重要性及對監控設備的較高要求，需要全面采集各種電參量，并需要及時(shí)準確的發(fā)現回路中存在的隱患和故障。因此在本線(xiàn)路中采用了PMC916。 

    饋電回路1、饋電回路2指照明和空調回路，這些回路只要求監視電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并需要對回路中斷路器能遙控。因此采用LNS+RCM32提供對電流的監測，采用RSI32和RCU16提供了對開(kāi)關(guān)量的遙測及遙控。 

    在饋電回路3指熔體輸送及、卷曲機回路等一些回路容量較大，需要對該回路提供更完善的監測及保護。因此采用了RSI32采集斷路器分合及故障狀態(tài)，采用RCU16對斷路器實(shí)現遠程遙控。同時(shí)采用了EM實(shí)現對該線(xiàn)路電參量全方面的監測。 

    在饋電回路4指牽伸機等重要負荷，需要單獨對該回路電參量進(jìn)行各種電參量的監測及能及時(shí)的顯示故障并作出相應動(dòng)作，因此采用EM Plus對該線(xiàn)路全方位的監測和控制。 

    同時(shí)在馬達回路中采用了MCU提供對電機的保護。MCU基于Modbus和Profibus協(xié)議，集保護、監測及控制為一體，提供對馬達的完善保護。

    3．3 產(chǎn)品性能 

    ABB配電智能化元件（IPD）產(chǎn)品線(xiàn)較為豐富，下文對本配置方案中使用到的產(chǎn)品做一個(gè)簡(jiǎn)單的性能介紹。

    PMC916：用于單條線(xiàn)路監控管理，能對單條線(xiàn)路實(shí)現全方位的監測和控制。提供RS485接口、MODBUS協(xié)議。采集的電參量包括U、I、P、Q、F、COSφ、Wp、Wq（包括各線(xiàn)相數據）等。同時(shí)提供8路光電隔離的無(wú)源開(kāi)關(guān)量采集，且具有掉電保持的SOE功能。還提供四路繼電器輸出，四路繼電器輸出可以設置為手動(dòng)操作、遙控操作、電量越限動(dòng)作或報警等特種操作輸出。而其電力參數越限可關(guān)聯(lián)輸出繼電器，實(shí)現各種管理功能。

    EM：用于單條線(xiàn)路監控管理，提供RS485接口、MODBUS協(xié)議。采集線(xiàn)路的U、I、P、Q、F、COSφ、Wp、Wq（包括各線(xiàn)相數據）等。

    EM Plus：除了包含EM所有功能外，另外提供4路光電隔離的無(wú)源開(kāi)關(guān)量采集，且具有掉電保持的SOE功能。還提供2路繼電器輸出，2路繼電器輸出可以設置為脈沖輸出和自保持輸出。

    RSI32：32路無(wú)源開(kāi)關(guān)量的采集功能，可進(jìn)行狀態(tài)信息的監測。

    RCM32：采用交流采樣技術(shù)，實(shí)現32路4-20mA或0-20mA 交直流信號的采集。對于采集回路電流可直接與ABB的LNS雙繞組電流互感器配合無(wú)須增加電流變送器，大大節省成本。

    RCU16：16路繼電器信號輸出，實(shí)現遙控功能；觸點(diǎn)容量250VAC/5A，無(wú)須增加中間繼電器。

    MCU：微處理器馬達控制中心提供完善的電動(dòng)機控制、保護與監測功能。支持Modbus協(xié)議和Profibus協(xié)議。通過(guò)總線(xiàn)將電動(dòng)機的控制及保護信息送往上位機監控系統，以實(shí)現對電機的智能化測控。

    3．4 運行效果 

    該配電站自投入運行以來(lái)，一直運行穩定，工作可靠。它不但使工人從繁瑣的手工作業(yè)中解放出來(lái)，減少了各種事故的發(fā)生率，而且使系統維護及故障檢修變得容易、迅速，從而真正實(shí)現了配電管理的科學(xué)化和準確化。不僅受到了廣大運行崗位電氣人員的好評，還為工藝技術(shù)人員分析處理故障提供了可靠的技術(shù)資料。ABB配電智能化元件（IPD）在該廠(chǎng)的應用，極大地提高了該廠(chǎng)的自動(dòng)化和現代化管理水平。

    4、結語(yǔ) 

    在大量工程應用經(jīng)驗的基礎上，配電監控管理系統在近年來(lái)已走向成熟，并成為智能的配電監控管理系統。利用監控裝置形成完整的低壓配電網(wǎng)信息采集系統，為供電企業(yè)的用電側電能管理提供科學(xué)可靠的決策依據，其經(jīng)濟效益和社會(huì )效益是不言而喻的。本文探討了ABB配電智能化元件（IPD）在該配電系統的相關(guān)配置方案，不僅僅對紡織行業(yè)，同時(shí)對其他對配電智能化要求較高的行業(yè)均具有一定的推廣價(jià)值。

    參考文獻：

    1．刁小燕. 某紡織企業(yè)供配電系統的設計. 機械制造與自動(dòng)化, 2006.4

    2．王磊. ESD3000智能化變電站監控系統. 電氣時(shí)代，2004.10

    3．陽(yáng)憲惠. 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應用. 北京：清華大學(xué)出版社，2001