1.系統(tǒng)設(shè)計說明 1.1. 現(xiàn)狀 目前的用電監(jiān)控一般模式是PLC＋變送器模式，這種方式需要購買PLC的模擬量模塊，一般每個模擬量輸入價格在300元以上，每個三相交流需要監(jiān)控6～9個模擬量，另外還要加配變送器模塊，每個電壓，電流變送器價格超過100元，功率和功率因數(shù)變送器更貴。 系統(tǒng)接線復雜，誤差環(huán)節(jié)多。 1.2. 設(shè)計思想 采用我們公司專業(yè)為用電監(jiān)控設(shè)計的RTU,優(yōu)點價格低廉，每路三相電監(jiān)控控制在1000元左右，接線簡單，誤差環(huán)節(jié)少，精度高，可以監(jiān)控的量多，而且不需要另外的投資。 可以監(jiān)控的量：三相電壓、三相電流、三相功率、三相無功、總有功功率、總無功功率、功率因數(shù)、頻率、諧波分量等等。可以計算軟件積分電度，可以達到1.0級電能表的精度。 2. RTU系統(tǒng) RTU英文名稱Remote Terminal Unit，IEC現(xiàn)在給的名稱TeleControl。 是一種遠方數(shù)據(jù)采集和控制的設(shè)備。易控微網(wǎng)公司的STC-1是一種合乎IEC要求的一種微型RTU設(shè)備，其型號STC為Small TeleControl的縮寫。STC-2是一種可以直接完成交流電量采集的微型RTU設(shè)備，主要用于變電站、用電、泵站的監(jiān)控。 2.1. 功能 2.1.1. STC-2設(shè)備 ● 三表法測量準確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流等電參量, 可以測量變頻器輸出。 ● 具有3路獨立的開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警 ● 6路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入 ● 2路直流采樣,可以接各種變送器 ● 兩路通信接口，支持MODBUS規(guī)約，支持主站端的熱備用 ● FFT算法，可計算1－7次諧波 2.1.2. MDS-1 微機型電動機保護 除了具有STC-2的測量功能外，還具有電動機保護功能。其保護功能 ● 三相異步電動機的反時限過負荷（熱過載）保護、不平衡（負序過流）保護、啟動時間過長保護、堵轉(zhuǎn)保護、接地（零序過流）保護、欠電壓保護、過電壓保護 ● 三相電動機轉(zhuǎn)子斷條、軸承損壞、絕緣監(jiān)測等故障診斷功能 2.1.3. MDS-104微機型電動機保護 ● 三表法測量準確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流、零序電壓等電參量，快速數(shù)據(jù)刷新速度100次/S。測量數(shù)據(jù)刷新25次/S,也可以接成兩表法使用，兩表法下無法進行負序保護 ● 具有4路獨立的開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ● 6路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ● 4路隔離直流采樣,可以接各種變送器； ● 2路RS232/RS485通信接口，支持MODBUS規(guī)約。 ● FFT算法，可計算1－7次諧波。 ● 三相異步電動機的過電流保護、不平衡（負序過流）保護、接地（零序過流）保護、啟動時間過長保護、堵轉(zhuǎn)保護、反時限過負荷（熱過載）保護、欠電壓保護、過電壓保護、故障范圍判別等。 ● 線路三段過流速斷保護，反時限速斷保護，自動重合閘 ● 可以通過正序和負序電流的計算，了解當前電動機是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，防止電網(wǎng)事故導致相序錯誤而導致的電動機燒毀。 2.1.4. STC-1設(shè)備 ● 8路開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ● 8路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ● 8路直流采樣,可以接各種變送器。 ● 1個標準485通信口，1個RS485/232接口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴展更加容易。 ● 貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強。 ● 卡式導軌或螺絲固定 2.1.5. STC-101設(shè)備 ● 16路開關(guān)量輸入， 支持脈沖計數(shù)，支持交直流0～400V輸入 ● 1個標準485/232通信口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴展更加容易 ● 貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強。 ● 卡式導軌或螺絲固定 2.1.6. STC-112設(shè)備 ● 4路開關(guān)量輸出 ● 8路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ● 8路直流采樣,可以接各種變送器。 ● 2路隔離模擬量輸出，0～10V 或者0～20mA ● 1個隔離 485通信口，1個RS232接口，支持MODBUS RTU或者ASCII或其它規(guī)約 ● 卡式導軌或螺絲固定 ● 貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強。 2.2. 配置 對于僅僅需要三相電監(jiān)控的場合，可以每條線路采用一臺STC-2；對于電動機控制保護場合，可以采用MDS-1產(chǎn)品；對于簡單的需要知道是否通電的場合，可以采用STC-101模塊，每個模塊可以監(jiān)控16路，這樣系統(tǒng)總體成本最低； 對于需要大量采集直流量的場合，可以選用STC-1模塊； 對于需要模擬量輸出的場合，可以考慮STC-112模塊。 2.3. 安裝 如果室外使用，每個檢測點需要安裝一個監(jiān)測箱，監(jiān)測箱要求合乎IPC55防護等級要求。在監(jiān)測箱內(nèi)安裝1臺或者多臺STC-1、STC-2微型RTU，采用24V供電或者220V。如果采用24V供電，箱內(nèi)配一個220V/24VD 的開關(guān)電源，給RTU。 對于現(xiàn)場已經(jīng)有控制柜的場合，直接把微型RTU安裝在控制柜內(nèi)部，這樣可以節(jié)省一些費用，但是增加了施工的復雜度。 對于新建的項目，可以把微型RTU直接設(shè)計到控制柜上，加裝顯示模塊，可以直接替代傳統(tǒng)的儀表，而且可以完成計算機監(jiān)控。 3. 通信系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)的通信方式可以多種多樣，考慮系統(tǒng)的可靠性，有可能還要有備用通道。通信的方式總體說來分為兩種，一種是自己架設(shè)的專線系統(tǒng)，一種是架設(shè)在公網(wǎng)上的系統(tǒng)。 自己架設(shè)的系統(tǒng)：自成系統(tǒng)，不需要別人參與，運行費用低，架設(shè)成本高，需要用戶自己維護。包括，自架的電話線，雙絞線，光纜，載波，微波，電臺等。 公網(wǎng)系統(tǒng)：電話線，專線，ISDN，幀中繼，衛(wèi)星線路，GPRS等。架設(shè)費用低，不需要用戶維護，運行費用高。 用戶選擇時需要自己根據(jù)各種利益和費用考慮。對于工廠用電監(jiān)控，考慮距離比較近，建議用戶自己敷設(shè)屏蔽電纜，價格比較低，基本沒有運行費用。 4. 主站端 選用計算機硬件軟件的原則為夠用，一定時間內(nèi)不落后。選用油井控制器的原則價格合理，可靠性高。 4.1. 硬件 根據(jù)實現(xiàn)情況配置個人計算機和服務(wù)器，包括監(jiān)控工作站、通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 監(jiān)控工作站選用流行的個人計算機或者工控機。P4 2.0GHz ,512M RAM,80G 硬盤，20英寸顯示器或者17英寸LCD顯示器，鍵盤、鼠標和多媒體套件。配備打印機一臺。 通信服務(wù)可以選擇工控機，對機器要求不是非常高，可以靈活配置。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選擇小型工作組服務(wù)器即可。 4.2. 軟件 軟件選用組態(tài)軟件，可以選用的產(chǎn)品：國內(nèi)的開物2000，組態(tài)王等，國外的INTOUCH,FIX等。也可以考慮專業(yè)的電力監(jiān)控軟件。 組態(tài)軟件參考價格：國內(nèi)不限點版本 報價 5萬元左右，可以有折扣。 電力監(jiān)控軟件：單機版 3萬元左右。 國外軟件可以向代理商咨詢，也有國外的盜版軟件可用。 系統(tǒng)集成工作：包括實時數(shù)據(jù)庫建立，數(shù)據(jù)命名，畫面設(shè)計，畫面制作，畫面數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)鏈接。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝，配置。WEB服務(wù)安裝，配置，WEB頁面制作等。 完成功能： 監(jiān)控中心采集現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)進行分析計算處理，對運行人員提供操作指導，實現(xiàn)對用電的監(jiān)測控制、潮流分析、諧波分析、故障診斷報告、歷史數(shù)據(jù)處理、趨勢顯示等功能。 5. 通訊規(guī)約 5.1. MODBUS規(guī)約 MODBUS規(guī)約是MODICOM公司開發(fā)的一個為很多廠商支持的開放規(guī)約 Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行集中監(jiān)控。 產(chǎn)品支持MODBUS規(guī)約的子集，支持主要功能碼： Read Coil Status （讀繼電器輸出） Read Input Status （讀開關(guān)量輸入） Read Holding Registers（讀保持寄存器） Read Input Registers （讀輸入寄存器） Force Single Coil (設(shè)置單個繼電器) Preset Single Register （設(shè)置單個保持寄存器） Force Multiple Coils（設(shè)置多個線圈） Preset Multiple Registers（設(shè)置多個保持寄存器） Read General Reference （讀文件） Write General Reference （寫文件） Read FIFO Queue（讀FIFO隊列） 6. 實際例子 下面就一個典型的10KV/400V變電站加以說明。 一次接線圖 配置如下： 基本每個開關(guān)采用一臺STC-2產(chǎn)品，10KV采用2表法，400V采用3表法；模擬量測量電壓，電流，功率，無功，功率因數(shù)，諧波等。每個開關(guān)有兩個位置信號，每個隔離開關(guān)有一個位置信號，一共4個開關(guān)信號，每條線路還有1路電度表脈沖信號，需要5個開關(guān)量輸入，STC-2有6路，1路備用。開關(guān)量輸出有3路，分別用于控制合閘、跳閘，1路備用。 131母聯(lián)開關(guān)采用1臺STC-2測量10kv母聯(lián)電流，431采用1臺STC-2測量400V母聯(lián)電流。 電動機保護采用MDS-104，測量電壓，電流，功率，無功，功率因數(shù)，提供三相異步電動機的過電流保護、不平衡（負序過流）保護、接地（零序過流）保護、啟動時間過長保護、堵轉(zhuǎn)保護、反時限過負荷（熱過載）保護、欠電壓保護、過電壓保護、故障范圍判別等。 電容器可以采用STC-2或者MDS-104，STC-2僅僅進行測量，MDS-104可以進行電容器的過電壓保護。 主站端構(gòu)成： 由于規(guī)模較小，主站端采用1臺工業(yè)控制計算機，通過1個隔離RS232/485轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成RS485信號，各臺設(shè)備構(gòu)成RS485網(wǎng)絡(luò)，軟件采用國內(nèi)的組態(tài)軟件。 整個系統(tǒng)造價低