AMC系列多回路監(jiān)控單元在智能配電回路中的應(yīng)用

0　 引言
　　隨著配電系統(tǒng)的發(fā)展，智能配電回路中各種儀表向集成化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向是越來越清晰。目前單回路集成化的優(yōu)勢已經(jīng)出現(xiàn)，但是對多個(gè)回路的集成還未產(chǎn)生。
　　本文將要介紹的是最新開發(fā)的AMC系列多回路智能監(jiān)控單元在智能配電出線回路中的應(yīng)用。該系列監(jiān)控單元主要應(yīng)用于多個(gè)配電出線回路的電參量的監(jiān)測，它將回路中的母線電壓、多個(gè)配出回路的電流、功率、電能和各個(gè)回路的開關(guān)狀態(tài)集中測量、顯示、并通訊輸出，實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)控要求較簡單的配電出線回路的集中測量和監(jiān)視，一個(gè)AMC多回路監(jiān)控單元就能實(shí)現(xiàn)上述多個(gè)回路的監(jiān)測功能，大大方便了系統(tǒng)的接線、安裝、調(diào)試；節(jié)約了用戶的投資，降低了系統(tǒng)成本等優(yōu)點(diǎn)，必將引領(lǐng)國內(nèi)外智能配電領(lǐng)域的發(fā)展方向，成為智能配電中出線回路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主流。

1　 技術(shù)背景
　　在傳統(tǒng)的智能配電出線回路中，要實(shí)現(xiàn)對回路中每個(gè)負(fù)載的各種電參量的全面監(jiān)測，一般有以下2種組網(wǎng)方式（以三相為例）：
　　方案1：（圖1）

圖 1　　

　　該方案在三相智能配電出線回路中是比較常見的一種方案。在對配電出線回路負(fù)載的監(jiān)控中，用戶一般需要監(jiān)控各路負(fù)載的各種電參量，包括每路負(fù)載的電流、電壓、功率、電能、開關(guān)狀態(tài)等。因此在設(shè)計(jì)方案時(shí)，針對每種電參量，用戶需要單獨(dú)配置可以測量各種電參量的儀表，由圖1可以看到，為了監(jiān)控每路負(fù)載，用戶必須為每路負(fù)載配置1個(gè)電流表、1個(gè)電壓表、1個(gè)功率表、1個(gè)電能表、1個(gè)I/O模塊。而且為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，每個(gè)儀表還必須是能夠進(jìn)行通訊的。由圖1 可以看出，用于監(jiān)測每路三相負(fù)載的電測儀表達(dá)到5個(gè)。采用該方案的缺點(diǎn)是需要多個(gè)儀表才能監(jiān)控每路負(fù)載的各種電參量，監(jiān)控路數(shù)越多，使用儀表越多，用戶安裝、維修、管理很不方便。且投資較大。優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)儀表出故障不影響對配電回路的其他電參量的監(jiān)控，測量的精度較高，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。
　　方案2：（圖2）

圖 2

　　該方案在三相智能配電出線回路中也是比較常見的一個(gè)方案。該方案較上面方案的先進(jìn)之處在于，用于監(jiān)控每個(gè)回路電參量的儀表由1個(gè)多功能的智能儀表代替了多個(gè)儀表，1個(gè)多功能儀表集測量電流、電壓、功率、電能和開關(guān)量輸入輸出于一體，并可進(jìn)行組網(wǎng)通訊。該方案的優(yōu)點(diǎn)是每路負(fù)載只需配置1個(gè)儀表即可實(shí)現(xiàn)對該路負(fù)載的所有電參量的測量和控制，組網(wǎng)方便，用戶投資較方案1少，安裝、維護(hù)、管理較為方便，測量的精度較高，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。缺點(diǎn)是一旦儀表出線故障則無法對該負(fù)載繼續(xù)監(jiān)控。
　　以上2中方案在智能配電出線回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺點(diǎn)是顯而易見的，投資成本太大是一個(gè)主要的缺點(diǎn)。且接線、安裝、調(diào)試等都不方便。

2　 AMC系列智能監(jiān)控單元技術(shù)指標(biāo)
　　AMC系列智能監(jiān)控單元是針對出線回路中一般回路的監(jiān)控要求，經(jīng)過充分調(diào)研并結(jié)合實(shí)際需求開發(fā)的多回路智能配電監(jiān)控裝置。該監(jiān)控單元分為單相和三相2大系列，其型號分類見表1。其技術(shù)指標(biāo)見表2。外型及安裝尺寸見圖3，一般安裝在配電柜內(nèi)。

表 1 　產(chǎn)品型號及功能

表 2 　技術(shù)指標(biāo)

圖 3

3　 AMC系列智能監(jiān)控單元的設(shè)計(jì)簡介
　　AMC系列多回路智能監(jiān)控單元的原理設(shè)計(jì)上，采用多個(gè)電子切換開關(guān)+1個(gè)電能計(jì)量芯片+1個(gè)CPU來實(shí)現(xiàn)對多個(gè)回路的監(jiān)測。其原理框圖見圖4。

圖 4

　　核心器件CPU選用飛思卡爾公司的MC9S08AW32型單片機(jī)，它是第一款基于高度節(jié)能型S08核的器件，片上資源豐富，抗干擾能力突出。內(nèi)含32K字節(jié)用戶程序空間，片上集成2048字節(jié)RAM，支持BDM片上調(diào)試功能，片內(nèi)集成看門狗電路。
　　電能計(jì)量芯片采用ADI公司的高精度三相電能測量芯片ADE7758，適用于各種三相電路（不論三線制或者四線制）中測量有功功率、復(fù)功率、視在功率。該IC內(nèi)嵌了高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和固定模式的數(shù)字處理信號處理器（DSP），具有數(shù)字積分、數(shù)字濾波和具有眾多實(shí)用電能監(jiān)測、計(jì)量功能，是新一代高性能全數(shù)字電能表的理想芯片。
　　電子開關(guān)采用雙四選一的CD4052高速電子開關(guān)。在單片機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)在不同電流信號之間的高速切換。
　　多路電流信號經(jīng)電子開關(guān)進(jìn)入電能芯片，結(jié)合母線電壓即可由電能芯片測得多個(gè)回路的各種電參量。

4　 AMC系列智能監(jiān)控單元的應(yīng)用
4.1 典型應(yīng)用
　　圖5為AMC系列三相多回路智能監(jiān)控單元的典型應(yīng)用圖。在應(yīng)用中，出線回路中的3個(gè)三相負(fù)載的所有電參量測量都由1個(gè)AMC三相多回路監(jiān)控單元來實(shí)現(xiàn)。并帶有Modbus通訊輸出，供用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。

圖 5

　　圖6為AMC系列單相多回路智能監(jiān)控單元的典型應(yīng)用圖。在應(yīng)用中，出線回路中的9個(gè)單相負(fù)載的所有電參量測量都由1個(gè)AMC單相多回路監(jiān)控單元來實(shí)現(xiàn)。并帶有Modbus通訊輸出，供用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。

圖 6

4.2 應(yīng)用案例
　　圖7是江蘇某廣電大廈0.4kV低壓配電出線圖。在該設(shè)計(jì)圖中，每個(gè)單相負(fù)載的電流測量采用CL72-AI（測量單相電流）表來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)三相負(fù)載的電流測量由CL72-AI3來實(shí)現(xiàn)（測量三相電流）。由圖可以看出，該出線回路總共要使用12個(gè)儀表。

圖 7　　

　　圖8是采用AMC多回路監(jiān)控單元后，針對圖7系統(tǒng)所做的修改。由圖8可以看出，1個(gè)AMC16-1E9代替了9個(gè)CL72-AI，1個(gè)AMC16-3E3代替了3個(gè)CL72-AI3，大大簡化了系統(tǒng)，并可同時(shí)檢測母線電壓、每個(gè)出線回路的電能，并可利用通訊接口，實(shí)現(xiàn)廣電大廈的內(nèi)部電能計(jì)量、考核、管理。

圖 8

5　 結(jié)語
　　AMC系列產(chǎn)品的功能強(qiáng)大，單個(gè)儀表能夠測量多個(gè)回路負(fù)載的多種電參量。對比圖7和圖8兩種設(shè)計(jì)方案，采用AMC系列多回路智能監(jiān)控單元，能夠大大簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，與傳統(tǒng)方案相比，降低用戶的投資成本，方便了系統(tǒng)的接線、安裝、調(diào)試、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

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