多功能测控电表在卷烟厂供配电自动监控系统中的应用

多功能测控电表在卷烟厂供配电自动监控系统中的应用

陆奕帆  李云平   李文竹

红云红河（烟草）集团有限责任公司昆明卷烟厂  云南省昆明市  650221

摘要： 卷烟厂内多功能测控电表是现代卷烟厂供配电自动监控系统中的重要组成部分，是保障卷包车间各类生产设备正常运行的基础。本文通过卷烟厂供配电自动监控系统中的数据传输量大、实时性要求高的现状，剖析了采用TD600三相数字式多功能测控电表的理由，描述了其在卷烟厂供配电自动监控系统中的数据迅速传输、一表多用的主要作用。

        关键词：数据传输；profibus-DP总线；自动监控系统

        某卷烟厂供配电自动监控系统需要监测的差距压进出线回路多达达310余个，每条回路需要监测的数据有十几个之多，如何选择电力丈量与数据采集仪表，将对整个供配电自动监控系统的最终胜利与否起决断性作用。经验多方了解，有的企业在完成供配电自动监控系统后其数据采集系统实时性差，延时甚至达5秒以上，极大的影响了设备监测把持的实时性，为设备的监控运行埋下了安全隐患，此表象引起我们独特强调，若连续选用常规措施完成如此大批的数据采集及传输任务，势势必会使模拟量变送模块、通讯处理模块、线缆等大批增加，也会大幅度地影响数据采集速率[1]。

        针对此问题，经验大批询问、了解相关电力丈量及数据采集仪表资料，并对多种数据接口的电力丈量仪表从事试验及测试比较，最终选择国产TD600三相数字式多功能测控电表（自带profibus-DP通信口）在某卷烟厂供配电自动监控系统中担负数据采集这一要害任务[2]。

        采用TD600三相数字式多功能测控电表的理由

        1.数据传输速率高、便于联网：

        举例：卷包低配PLC监控子系统硬件组成如下：

        1）PLC电源（5A）；

        2）CPU-317-2DP，PLC的CPU（自带2个集成profibus-DP接口）；

        3）CP343-1，PLC用于连接以太网的通讯模块；

        4）CP341-/485，PLC用于连接的设备的通讯模块；

        5）CP342-5，PLC用于连接profibus-DP协议的TD600仪表的通讯模块。

        系统功能如下：

        通过CPU-317-2DP自带DP接口及其扩张通讯子站模块完成对卷包低压侧36台进出线断路器的一种状态监测及分合闸把持；通过CP341-/485将Modbus协议接口的低压无功功率补偿把持器、变压器温控器、变压器有载调压把持器连接至PLC系统中，完成监测任务；通过两块CP342-5将profibus-DP协议的TD600三相数字式多功能测控电表共计36块连接至PLC系统中，完成对所有卷包低压进出线回路的运行电气数据采集任务，实际数据传输速率可达93.75kbps，假如选用常规MOUDBUS协议数据接口的仪表，不但需要配置价格珍贵的通讯交换机及通讯线缆，就其通讯速率而言，其理论最快速率为19.2kbps，单在数据传输速度上就增强了4倍；最后，经验CP343-1以太网模块，将PLC系统与上级计算机管理系统联网，完成对所有回路断路器状态及运行电气参数的监测、把持。

        为了避免仪表的开关量把持失效而影响仪表的整体动用功能，特将其开关量输出把持功能移植至PLC自动监控系统中，实现了数据采集与开关分合把持相分离、各负其责的运行模式，保障了自动监控系统数据采集与开关分合把持可靠运行。

        2.接线简便、易于维护：

沟通电量直接采样：电流电压采样输入直接选用强电信号：沟通电流5安培，沟通电压0～500V直接接入仪表端子；只需将所监控回路的三相电压、三相电流接入PMC530A-B仪表，提供220V工作电源，并将其集成的profibus-DP通讯接口所需的数据线连接好，即可完成对此回路的监测电力丈量及数据采集。绝对于保守数据采集仪表而言，接线得到极大简化，也简要了日后维护检修。
        3.一表多用：以及对电流电压高精度的采样和内部计算处理，可实现对所有电参数的丈量，包括电压、电流、功率、电能、功率因数、频率及谐波畸变率等电气参数如下所示：
        序号 刻画 字节数 上传数据 序号 刻画 字节数 上传数据
        1# A相电流 4 √ 18# B相无功功率 4 ×
        2# B相电流 4 √ 19# C相无功功率 4 ×
        3# C相电流 4 √ 20# 三相无功功率 4 √
        4# 相电流均匀值 4 × 21# A相视在功率 4 ×
        5# A相电压 4 √ 22# B相视在功率 4 ×
        6# B相电压 4 √ 23# C相视在功率 4 ×

        7# C相电压 4 √ 24# 三相视在功率 4 ×
        8# 相电压均匀值 4 × 25# 三相有功电度输入 4 ×
        9# AB线电压 4 √ 26# 三相有功电度输出 4 ×
        10# BC线电压 4 √ 27# 三相有功电度净值 4 √
        11# CA线电压 4 √ 28# 三相无功电度输入 4 ×
        12# 线电压均匀值 4 × 29# 三相无功电度输出 4 ×
        13# A相有功功率 4 × 30# 三相无功电度净值 4 √
        14# B相有功功率 4 × 31# 三相视在电度总值 4 ×
        15# C相有功功率 4 × 32# A相功率因数 2 √
        16# 三相有功功率 4 √ 33# B相功率因数 2 √
        17# A相无功功率 4 × 34# C相功率因数 2 √
        35# 均匀功率因数 2 √ 46# A相电流偶次谐波畸变率 2 ×
        36# 频率 2 √ 47# B相电流偶次谐波畸变率 2 ×
        37# A相电压奇次谐波畸变率 2 × 48# C相电流偶次谐波畸变率 2 ×
        38# B相电压奇次谐波畸变率 2 × 49# A相电压总谐波畸变率 2 √
        39# C相电压奇次谐波畸变率 2 × 50# B相电压总谐波畸变率 2 √
        40# A相电流奇次谐波畸变率 2 × 51# C相电压总谐波畸变率 2 √
        41# B相电流奇次谐波畸变率 2 × 52# A相电流总谐波畸变率 2 √
        42# C相电流奇次谐波畸变率 2 × 53# B相电流总谐波畸变率 2 √
        43# A相电压偶次谐波畸变率 2 × 54# C相电流总谐波畸变率 2 √
        44# B相电压偶次谐波畸变率 2 × 55# DIDO状态 2 √
        45# C相电压偶次谐波畸变率 2 ×
        每块仪表可完成55个电气运行数据的监测及显示，鉴于实际所需监测回路数较多，而受PLC子系统CPU数据通讯字节数上限限制，需进行上传数据精简，只选择其中的25个主要数据通过profibus-DP接口上传，以保证较高的数据传输速率。
        高精度：高采样频率实现电量参数的高精度采集处理。
        开关量监测：开关量输入输出接点可实现开关状态监测，并可对开关进行分合操作。
        独特灵活的用户液晶显示界面：在现场仪表面板上，所有电参数均可由用户通过菜单选择进行现场显示。
        能保存64条该回路分辨率为1ms的顺序事件记录，如：继电器动作、开入量变位信息、定制越线动作、设置参数改变等。
        使用效果及发展前景：

 延安卷烟厂供配电自动监控系统共包含10KV监控子系统、制丝、卷包、动力、锅炉、库区、生产指挥中心6个0.4kv低压监控子系统，自2007年12月25日投运以来，监控系统运行稳定、数据采集实时性强（≤2S）、数据可靠、软硬件可扩展性好，为全厂供配电监控和管理水平的提升奠定了坚实基础，为全厂生产的正常进行提供了强有力的保障。
        TD600三相数字式多功能测控电表以工业级微处理器为核心，处理速度高，集电量遥测、遥控、遥信、变送器等功能于一体，可以取代大量的常规模拟仪表、变送器等，可独立应用在仪表控制盘、开关柜等场合，为用户节省大量投资和使用空间，方便了后期维护，尤其是其所具有的profibus-DP总线接口，提高了通讯速率，节约了大量通讯线缆，可测参数量成倍增加，同时大幅提升了性价比，具有极高的应用推广价值，值得在工业、商业、民用、电力系统等环境中广泛应用。
        参考文献：
        [1]遵义卷烟厂污水在线监测系统[J].冯志强，曹雷.自动化与仪器仪表.20116（05）
        [2]卷烟厂冷冻空调自动控制系统节能控制策略研究[J].董爱国，张继东，岳红利，程文强.科技信息.2019（03）