三相四线表电力负荷控制终端 1 概述 1.1 引言 电力负荷管理终端是以计算机应用技术,现代通信技术,电力自动控制技术为基础 应用于电力工程的信息采集,处理和实时监控系统.电力负荷管理终端集电力负荷管理 和现场客户服务功能于一身,技术先进,功能完善,扩展灵活,是供电企业监控用户用电 情况,提高需求侧管理水平的新一代远程监控装置. 电力负荷管理终端采用高性能 32 位 ARM7 内核 CPU, 嵌入式操作系统, 作为负荷控制 与管理系统中的智能采集执行终端,广泛应用于变电站,大用户,配变电站.可利用移 动公网 GPRS/CDMA 或其它通讯方式和电力符合管理主站进行通讯.终端按照主站发来的 计划用电指标实施当地功率和电量控制,还可以直接接收主站的遥控命令来控制用户的 负荷.终端可将用户的用电参数,执行负荷控制的结果以及终端运行中的一些重要信息 和告警信息主动上报或者响应召测上报.终端支持多种规约的电能表数据采集,终端采用 点阵液晶显示,菜单驱动,操作简单直观. FKGB 系列电力负荷管理终端是陕西银河电子工程有限责任公司按照国家有关标 准和规定,在反复分析用户需求的基础上,积累多年的运行经验后,经过多次优化改进 而推出的新一代表计式负荷管理终端.该产品为配变监测提供了全新的自动化概念,将 配变监测,远程抄表,无线通信等功能综合考虑,对加强用电监测,防止窃电,加强设 备安全监视,预防事故,为线损管理,降低线损,提高运行管理和经济运行水平等提供 科学依据. 1.2 系统原理 基于 GSM 短信息/GPRS 的负荷控制管理系统,以公共的 GSM /GPRS 移动通信网络为载 体,辅助以现场 RS485 总线,红外线等通讯方式,将变电站,大用户,公用配变,居民 户等为主要控制管理对象,实现从变电站到供电线路再至电力用户的综合供用电监测, 控制和管理. 本终端主要有五部分组成:电源单元,处理单元,通信单元,交流采样单元,GPRS 单元,框图如下图 1 所示. -1- 三相四线电力负荷控制终端 GPRS 单元 天线 电源单元 处理单元 ~3×220/380V 通信接口 通信接口 交流采样 输入输出接口 图1 红外 接口 232 接口 RS485 口 3U,3I 输 入 脉冲 输出 脉冲 开关 控制 输入 量输 输出 入 其中电源单元给 GPRS 单元,处理单元,通信接口,交流采样单元供电. GPRS 单元通过移动公司的 GSM/GPRS 网络同主台通讯, 把终端的信息传递给主台, 并 执行来自主台的命令. 处理单元对各种数据进行统计分析后保存在处理单元的 flash 芯片内等待主站召测, 同时处理单元也执行主台下发的命令,处理单元还配备有标准的 RS232 口,供现场通讯. 通信接口配置了标准的 232 接口, RS485 接口和红外接口. 交流采样单元将电流,电压经取样电路分别取样后,送至专用芯片,再将得到的基 本电参数传送给处理单元. 1.3 系统平台 本系统终端软件采用先进嵌入式操作系统开发, 硬件采用 32 位 ARM7 内核 CPU, 8Mbit 静态 SRAM 和 128Mbit NandFLASH 大容量数据存储器,16Mbit 程序存储器;通信信道采用 高速全双工的工业级 GPRS/CDMA 模块;终端内置 TCP/IP 协议,支持各种有无线网络通信 方式,支持网络在线升级. -2- 三相四线电力负荷控制终端 2 性能和参数指标 2.1 电源 2.1.1 供电方式 终端使用三相四线电源供电方式:额定电压:3×220,在偏差±30%的范围内能正常 工作.频率:50Hz,在偏差±5%的范围内能正常工作. 在任意断二相的情况下,终端在额定电压-10%~+30%的偏差下能正常工作. 注意:当终端用于单相变压器时,电压,电流分别只接一相,而且电压,电流要相互 对应. 2.1.2 消耗功率 在守候状态(不与主站通信的状态)下,负控终端的总功率消耗小于 10VA. 2.1.3 抗接地故障能力 终端的电源由非有效接地系统或中性点不接地系统的三相四线配电网供电时,在接 地故障及相对地产生 10%过电压的情况下,没有接地的两相对地电压将会达到 1.9 倍的 标称电压,维持 4 小时,终端不会出现损坏.供电恢复正常后终端能正常工作,保存数 据不会丢失. 2.1.4 备用电源 终端装配有备用电池,终端在掉电的情况下,后备电池能维持 10 分钟正常运行,以保 证终端断电情况下与主站数据通信. 2.2 数据和时钟保持 时钟误差≤0.12S/h,时钟保持大于 10 年,参数及数据保持 10 年. 2.3 输入回路 2.3.1 脉冲输入 a) b) c) d) 输入路数:4 路 脉冲宽度:60~80mS,脉冲幅度为 10V±2V 输入方式:有源或无源脉冲 测量精度:≤0.1% 2.3.2 遥信输入 遥信输入 a) b) 输入路数:4 路 输入方式:应为不带电的开/合切换触点 -3- 三相四线电力负荷控制终端 2.4 输出回路 2.4.1 脉冲输出 1 路有功脉冲输出,1 路无功脉冲输出,用于校正本终端电能计量精度. 2.4.2 控制输出 a) b) c) d) 输出路数:4 路开/合双位置控制输出和 1 路告警继电器输出 输出继电器型式:双稳态继电器 触点额定功率:可接通和开断交流 250V,10A 触点寿命:通,断上述额定电流不少于 10 次 5 2.4.2 电源输出 可供 12V/150mA 的电源用于电能表脉冲输入. 2.5 RS232 接口 1 个标准的 RS232 接口,通讯速率 9600bps,可用于现场通讯和管理. 2.6 RS-485 接口 终端具有 1 路 485 通信接口,接口与内部电路电气隔离,用于抄表,通讯速率 300~ 9600bps 可选,可接 16 块电能表. 2.7 红外接口 具有吸附式红外通讯接口,提供手持式抄读器通过该通讯接口实现本地对终端读取 和参数设置.通信数率默认为:1200bps,1 位起始位,8 位数据位,1 位偶校验位,1 位 停止位. 2.8 运行环境 正常工作温度:-15℃~+65℃ 极限工作温度:-25℃~+75℃ 2.9 无线信号指示 无线模块和模块启动及 SIM 卡安装在终端机壳内,且有外引天线的位置. 有表示 GPRS 信号和指示. 具有防止无线通信模块死机的断电自复位功能. 2.10 现场显示 192×64 或 128×64 点阵的液晶显示,内置二级国标字库. -4- 三相四线电力负荷控制终端 3 功能 3.1 计量功能 电压规格为三相四线 3×220/380V. 可测量电压,电流,功率,电量,功率因数,最大需量,零序电流(通过矢量计算 得出)等交流量. 有功正向总电能量. 无功正反向总电能量. 三相相电压有效值. 三相相电流有效值. 三相功率因数和总功率因数. 三相瞬时有功功率和瞬时无功功率 a) 具有计量多时段的总正向有功电能,正反向无功电能,计量分相总电量的功能, 并存储其数据. b) 具有日历,计时和闰年自动切换等功能,日历和时间的改变能防止非授权人操 作的措施,具有两套时区时段,并能在设定时间点自动切换,24h 内至少具有可 以编程的 4 种及以上的费率,任意时段. c) 终端至少能储存最近 12 个月或最近 12 个抄表周期的数据,数据转存分界时间 为每月月末 24 时(月初零时)或其他抄表日的任意时刻;可以定义其他抄表日 及时刻;转存的同时,当月最大需量值应自动复零,对非指定的抄表日,抄表 时数据不转存,最大需量也不复零. d) 抄表日及时刻设定能就地可设置,并具有相应权限的密码保护. e) 能够在指定的时间区间内,测量最大需量,分时段最大需量及其出现的日期和 时间. f) 需量周期可在 5,10,15,30,60 分钟中选择,滑差(窗)式需量周期的滑差 时间可在 1,2,3,4,5 分钟中选择,需量周期为滑差(窗)时间的整数倍 5 倍以上,15 倍及 15 倍以下. g) 需量周期选择和滑差时间可就地设置. h) 能接受远方冻结命令进行数据冻结或根据预设周期进行数据冻结,可以定时或 立即冻结总及个费率的有无功电量及瞬时量. i) 具备二路 LED 显示脉冲及四路光耦电度脉冲输出,脉冲输出时间间隔保证在输 入 1%额定电流,cosφ=1 时每个脉冲间隔<1.5 分钟,输出工作方式采用光电输 -5- 三相四线电力负荷控制终端 出,脉宽为 80ms±20%,脉冲电量叠加后输出:正向无功为Ⅰ+Ⅳ象限叠加输出, 反向无功为 II+III 象限叠加输出. 1) 最大需量值能在就地清零. 3.1.1 电能计量精度等级 电压测量精度(10% Un-120%Un)0.2 级,电流测量精度(1%In-120%In)0.2 级,功 率测量精度 0.5 级.符合《DL/T 614-1997 多功能电能表》三相交流电能表户外式 0.5 级的 精度等级要求,时钟精度≤ 0.5s/d. 3.1.2 电能计量误差变差,误差一致性,负载电流升降变差 电能计量误差变差,误差一致性, 符合《DL/T 614-1997 多功能电能表》中的相应要求. 3.1.3 测量功能精度等级 电压测量精度,电流测量精度,有功功率,无功功率,功率因数符合《DL/T 614-1997 多功能电能表》三相交流电能表户外式 0.5 级精度等级中的相关要求. 3.2 测量功能 终端的数据采集源主要有本终端计量数据,其他电能表脉冲输出,RS485 输出(计量 表计,交流采样装置或其它智能装置)及开关辅助触点,门接点等. 3.2.1 采集量 1) 本地计量数据 2) 4 路脉冲量输入 3) 4 路开关量输入(开关辅助触点,门接点) 4) RS485 接口的智能装置输入. 3.2.2 采集周期 脉冲采集计算周期为 1 分钟.跳闸开关辅助触点采样周期为 1 秒,终端对计量表计 数据采样周期默认为 15 分钟,1 分钟-60 分钟范围内可设.脉冲功率和计算方式采用近 似 1 分钟计算平均功率,同时刷新显示. 3.2.3 采集生成的数据 负荷管理终端采集和计算生成的数据分为以下几大类. (1) 实时和当前数据 实时和当前数据配置见下表. 序号 1 实时有功功率 项 目 配置 总加组 必 备 √ 任选 -6- 三相四线电力负荷控制终端 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 实时无功功率 当日/月总加有功电能量(总,各费率) 当日/月总加无功电能量(总,各费率) 终端当前剩余电量(费) 电能表当前各费率有/无功电能示值 各费率当前有功最大需量及时标 实时总有功功率 实时分相有功功率 实时总无功功率 实时分相无功功率 实时电压,电流 A B C 三相断相统计数据及最近一次断相记录 小时冻结电压,电流 终端版本信息 终端时钟 终端参数状态 终端通信状态 终端控制设置状态 终端当前控制状态 终端开关状态及变位标志 终端事件计数器当前值 终端告警事件标志状态 电能表日历时钟及电能表状态信息 终端时段信息 总加组 总加组 总加组 √ √ √ √ 电能表 电能表 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 电能表 总加组 √ √ (2) 历史日数据 终端能将采集的数据在日末形成各种历史日数据,并保存最近 31 天,历史日数据项 目配置见下表. 序 号 1 项 目 配置 电能表 必 备 √ 任选 日正向有/无功电能示值,一/四象限无功电能示值 -7- 三相四线电力负荷控制终端 (总,各费率) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 日反向有/无功电能示值(总,各费率) 日正向有/无功最大需量及发生时间(总,各费率) 日反向有/无功最大需量及发生时间(总,各费率) 日正向有功电能量(总,各费率) 日正向无功电能量(总,各费率) 日反向有功电能量(总,各费率) 日反向无功电能量(总,各费率) 日总及分相最大有功功率及发生时间,有功功率为 零时间 日总及分相最大需量及发生时间 电压统计数据 不平衡度越限累计时间 电流越限统计 视在功率越限累计时间 电能表断相数据 日功率因数区段累计时间 终端日供电时间,日复位累计次数 终端日控制统计数据 总加组日最大, 最小有功功率及其出现时间, 有功功率为 零日累计时间 总加组有功功率曲线 总加组无功功率曲线 总加组有功电能量曲线 总加组无功电能量曲线 有功功率曲线(总及分相) 无功功率曲线(总及分相) 电压曲线 总加组 总加组 总加组 总加组 总加组 测量点 测量点 测量点 电能表 电能表 电能表 测量点/ 总加组 测量点/ 总加组 测量点/ 总加组 测量点/ 总加组 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 测量点 √ √ √ √ √ √ √ 总 √ 总 √ 分相√ 分相√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 总 √ 总 √ 分相不 选 分相不 选 √ √ √ √ -8