工厂用电监控方案

1.系统设计说明 1.1. 现状 目前的用电监控一般模式是PLC＋变送器模式，这种方式需要购买PLC的模拟量模块，一般每个模拟量输入价格在300元以上，每个三相交流需要监控6～9个模拟量，另外还要加配变送器模块，每个电压，电流变送器价格超过100元，功率和功率因数变送器更贵。 系统接线复杂，误差环节多。 1.2. 设计思想 采用我们公司专业为用电监控设计的RTU,优点价格低廉，每路三相电监控控制在1000元左右，接线简单，误差环节少，精度高，可以监控的量多，而且不需要另外的投资。 可以监控的量：三相电压、三相电流、三相功率、三相无功、总有功功率、总无功功率、功率因数、频率、谐波分量等等。可以计算软件积分电度，可以达到1.0级电能表的精度。 2. RTU系统 RTU英文名称Remote Terminal Unit，IEC现在给的名称TeleControl。 是一种远方数据采集和控制的设备。易控微网公司的STC-1是一种合乎IEC要求的一种微型RTU设备，其型号STC为Small TeleControl的缩写。STC-2是一种可以直接完成交流电量采集的微型RTU设备，主要用于变电站、用电、泵站的监控。 2.1. 功能 2.1.1. STC-2设备 ● 三表法测量准确测量三相交流电压、电流、有功、无功、频率、功率因数、零序电流等电参量, 可以测量变频器输出。 ● 具有3路独立的开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警 ● 6路开关量输入，也可以作为脉冲量输入 ● 2路直流采样,可以接各种变送器 ● 两路通信接口，支持MODBUS规约，支持主站端的热备用 ● FFT算法，可计算1－7次谐波 2.1.2. MDS-1 微机型电动机保护 除了具有STC-2的测量功能外，还具有电动机保护功能。其保护功能 ● 三相异步电动机的反时限过负荷（热过载）保护、不平衡（负序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、接地（零序过流）保护、欠电压保护、过电压保护 ● 三相电动机转子断条、轴承损坏、绝缘监测等故障诊断功能 2.1.3. MDS-104微机型电动机保护 ● 三表法测量准确测量三相交流电压、电流、有功、无功、频率、功率因数、零序电流、零序电压等电参量，快速数据刷新速度100次/S。测量数据刷新25次/S,也可以接成两表法使用，两表法下无法进行负序保护 ● 具有4路独立的开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。 ● 6路开关量输入，也可以作为脉冲量输入。 ● 4路隔离直流采样,可以接各种变送器； ● 2路RS232/RS485通信接口，支持MODBUS规约。 ● FFT算法，可计算1－7次谐波。 ● 三相异步电动机的过电流保护、不平衡（负序过流）保护、接地（零序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、反时限过负荷（热过载）保护、欠电压保护、过电压保护、故障范围判别等。 ● 线路三段过流速断保护，反时限速断保护，自动重合闸 ● 可以通过正序和负序电流的计算，了解当前电动机是正转还是反转，防止电网事故导致相序错误而导致的电动机烧毁。 2.1.4. STC-1设备 ● 8路开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。 ● 8路开关量输入，也可以作为脉冲量输入。 ● 8路直流采样,可以接各种变送器。 ● 1个标准485通信口，1个RS485/232接口，支持MODBUS或其它规约，扩展更加容易。 ● 贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。 ● 卡式导轨或螺丝固定 2.1.5. STC-101设备 ● 16路开关量输入， 支持脉冲计数，支持交直流0～400V输入 ● 1个标准485/232通信口，支持MODBUS或其它规约，扩展更加容易 ● 贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。 ● 卡式导轨或螺丝固定 2.1.6. STC-112设备 ● 4路开关量输出 ● 8路开关量输入，也可以作为脉冲量输入。 ● 8路直流采样,可以接各种变送器。 ● 2路隔离模拟量输出，0～10V 或者0～20mA ● 1个隔离 485通信口，1个RS232接口，支持MODBUS RTU或者ASCII或其它规约 ● 卡式导轨或螺丝固定 ● 贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。 2.2. 配置 对于仅仅需要三相电监控的场合，可以每条线路采用一台STC-2；对于电动机控制保护场合，可以采用MDS-1产品；对于简单的需要知道是否通电的场合，可以采用STC-101模块，每个模块可以监控16路，这样系统总体成本最低； 对于需要大量采集直流量的场合，可以选用STC-1模块； 对于需要模拟量输出的场合，可以考虑STC-112模块。 2.3. 安装 如果室外使用，每个检测点需要安装一个监测箱，监测箱要求合乎IPC55防护等级要求。在监测箱内安装1台或者多台STC-1、STC-2微型RTU，采用24V供电或者220V。如果采用24V供电，箱内配一个220V/24VD 的开关电源，给RTU。 对于现场已经有控制柜的场合，直接把微型RTU安装在控制柜内部，这样可以节省一些费用，但是增加了施工的复杂度。 对于新建的项目，可以把微型RTU直接设计到控制柜上，加装显示模块，可以直接替代传统的仪表，而且可以完成计算机监控。 3. 通信系统 SCADA系统的通信方式可以多种多样，考虑系统的可靠性，有可能还要有备用通道。通信的方式总体说来分为两种，一种是自己架设的专线系统，一种是架设在公网上的系统。 自己架设的系统：自成系统，不需要别人参与，运行费用低，架设成本高，需要用户自己维护。包括，自架的电话线，双绞线，光缆，载波，微波，电台等。 公网系统：电话线，专线，ISDN，帧中继，卫星线路，GPRS等。架设费用低，不需要用户维护，运行费用高。 用户选择时需要自己根据各种利益和费用考虑。对于工厂用电监控，考虑距离比较近，建议用户自己敷设屏蔽电缆，价格比较低，基本没有运行费用。 4. 主站端 选用计算机硬件软件的原则为够用，一定时间内不落后。选用油井控制器的原则价格合理，可靠性高。 4.1. 硬件 根据实现情况配置个人计算机和服务器，包括监控工作站、通信服务器和数据库服务器。 监控工作站选用流行的个人计算机或者工控机。P4 2.0GHz ,512M RAM,80G 硬盘，20英寸显示器或者17英寸LCD显示器，键盘、鼠标和多媒体套件。配备打印机一台。 通信服务可以选择工控机，对机器要求不是非常高，可以灵活配置。 数据库服务器选择小型工作组服务器即可。 4.2. 软件 软件选用组态软件，可以选用的产品：国内的开物2000，组态王等，国外的INTOUCH,FIX等。也可以考虑专业的电力监控软件。 组态软件参考价格：国内不限点版本 报价 5万元左右，可以有折扣。 电力监控软件：单机版 3万元左右。 国外软件可以向代理商咨询，也有国外的盗版软件可用。 系统集成工作：包括实时数据库建立，数据命名，画面设计，画面制作，画面数据与实时数据链接。数据库服务器安装，配置。WEB服务安装，配置，WEB页面制作等。 完成功能： 监控中心采集现场过程数据进行分析计算处理，对运行人员提供操作指导，实现对用电的监测控制、潮流分析、谐波分析、故障诊断报告、历史数据处理、趋势显示等功能。 5. 通讯规约 5.1. MODBUS规约 MODBUS规约是MODICOM公司开发的一个为很多厂商支持的开放规约 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 产品支持MODBUS规约的子集，支持主要功能码： Read Coil Status （读继电器输出） Read Input Status （读开关量输入） Read Holding Registers（读保持寄存器） Read Input Registers （读输入寄存器） Force Single Coil (设置单个继电器) Preset Single Register （设置单个保持寄存器） Force Multiple Coils（设置多个线圈） Preset Multiple Registers（设置多个保持寄存器） Read General Reference （读文件） Write General Reference （写文件） Read FIFO Queue（读FIFO队列） 6. 实际例子 下面就一个典型的10KV/400V变电站加以说明。 一次接线图 配置如下： 基本每个开关采用一台STC-2产品，10KV采用2表法，400V采用3表法；模拟量测量电压，电流，功率，无功，功率因数，谐波等。每个开关有两个位置信号，每个隔离开关有一个位置信号，一共4个开关信号，每条线路还有1路电度表脉冲信号，需要5个开关量输入，STC-2有6路，1路备用。开关量输出有3路，分别用于控制合闸、跳闸，1路备用。 131母联开关采用1台STC-2测量10kv母联电流，431采用1台STC-2测量400V母联电流。 电动机保护采用MDS-104，测量电压，电流，功率，无功，功率因数，提供三相异步电动机的过电流保护、不平衡（负序过流）保护、接地（零序过流）保护、启动时间过长保护、堵转保护、反时限过负荷（热过载）保护、欠电压保护、过电压保护、故障范围判别等。 电容器可以采用STC-2或者MDS-104，STC-2仅仅进行测量，MDS-104可以进行电容器的过电压保护。 主站端构成： 由于规模较小，主站端采用1台工业控制计算机，通过1个隔离RS232/485转换器，转换成RS485信号，各台设备构成RS485网络，软件采用国内的组态软件。 整个系统造价低