数字信息使中压开关设备更加灵活

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1、数字信息使中压开关设备更加灵活CarloGEMMEABBPTSpaItalyCarlo.gemme@it.abb.comLucianoDIMAIOABBPTSpaItalyLuciano.dimaio@it.abb.comEnzoDENORAABBPTSpaItalyEndo.denora@it.abb.com51背景1.1现有中压开关柜最新发展水平目前，户内配电开关柜系统均设计为柜式结构，相互连接排列构成成套开关设备系统，一列开关柜一般有多面开关柜组成，每面开关柜一般配有一次元件（如断路器、负荷开关等）和数量众多的二次元件（如继电器、传感器、仪表、按钮以及其

2、它各种各样的二次元件）。二次元件一般与一次元件相互隔离，并安装于门板、仪表板以及单独的低压室内。每面开关柜按用户要求的功能进行接线，柜内相应元件相互连接，整列柜进行点对点的硬连接。在开关柜内部，通过硬连接实现信息在二次元件间的传输，由二次元件间共享的信息包括联锁、控制功能的配合、控制逻辑、发送给外部连接的数字和模拟I/O信号、通信系统连接等。由于硬连接对单一设备有极强的依赖性，其结果表现为完全专用化的开关设备构造，即：工程设计、开关柜制造、调试、服务、设备升级等耗时长，柔性较差。1.2分布式自动化系统现代自动化技术可表征为数字处理与过程连接分散化的增强，以及数

3、字通信系统的大量使用。电子元器件成本的降低有力促进了这一进程。分布系统的有效性、可靠性和柔性要远高于集中系统，若某一元件出现故障，系统的其它部分可继续运行，若系统功能需要升级或修正，可在运行中完成。分布系统的处理速度也很快，并且子过程可在相应的控制器中设定较高的定时指令，由于数据在其发源地或所需的位置就地处理，因此执行时间明显缩短，并且总线负担明显减轻[1]。在变电站，保护与控制的实际分配原则是按每台保护继电器所保护的个别一次设备（如输配电线路、变压器、电容器组等）来分配。一方面，使用串行通信系统取代传统的接线技术，可保证系统在升级或修正时具有很高的柔性；另一

4、方面，为诸多工业自动化领域降低计划与装置成本提供了潜能。目前，通信技术在诸如制造业、过程控制中的应用已毫无障碍。智能化电子器件（IED）在数据采集、测量、保护、控制中的应用已被广泛接受，而且在变电站运行及管理的有效性和降低成本方面被人们广泛接受，并成为必不可少的装置。新型系统结构要求其设计应能检索、存储、整合以及预处理这些元件所采集到的不断增多的信息。分布式智能理念允许多层变电站保护控制系统中不同多功能IED的理想整合[2]。2现有方案SSCSSC（开关柜系统连接性）是基于在过程控制中引入高速数字现场总线的分布式自动化方案，用于代替开关柜内的点对点硬连接。SS

5、C方案基于开放式现场总线技术，即，SCC系统使不同供应商的设备可在现场实现连接，并使接口工作量最小化。要获得一个开放的网络系统，需要将所用的不同通信层面标准化。SSC系统结构见图1。SSC方案的高速数字总线是以CANopen为应用标准的CAN（控制器域网），主要因为：lCAN是一个开放的通用的现场总线；lCAN尤其适用于分布式实时控制用途；5lCANopen公认为是欧洲实现工业CAN系统方案的权威性标准。图1SSC：系统结构1.1系统结构多功能控制与保护（P&C）单元具有工业现场总线接口，支持CANopen标准协议。CANopen接口允许建立价廉的分散型控制系

6、统、分布式输入输出系统以及联网传感器/执行系统。更有甚者，CANopen接口能够处理数字I/O信号与模拟I/O信号（0~20mA，4~20mA，PT100）。这些信号通过P&C元件间的CANopen字符串或第三组元件（如第三组智能I/O模块等）间的CANopen字符串在CAN现场总线中共享。如图2所示，SSC基本功能如下：l数字总线完全代替硬连接；l能够共享整个网络数字信息的智能化I/O模块完全代替了传统的I/O模块；l多功能电子继电器单元与断路器之间的连接仍采用传统的硬连接。使用智能化元件的另一优点是可将IED元件布置于所需之处，智能化I/O模块可设置于开关

7、柜空闲的低压室（如典型的总线升高或计量）、附加的自动化仪表盘（适用于必须使用其它附加的电子器件如PLC等的场合）或远离开关柜的控制柜中心（如设置于控制室或其他场所）。数字总线的应用，仅需连接一台装有所需软件的笔记本电脑，总线连接即可用于工程、调试、服务。建立物理网络代替传统的硬连接，构建包括几个总线单元的总线系统。用户可以利用预先架设的所需长度的电缆（推荐方案）或利用与连接器硬连接的电缆构建自己的总线系统。总线单元包括网络与总线节点，总线单元通过T型连接器连接。为适当建立总线，每个总线元件应配有图2（配2个P&C单元与1个智能I/O模块的网络系统例）所示的适当

8、的总线连接器。简单地重复相同的互连方案