Аппараты и устройства используемые в шкафах (щитах) управления РУ 0,4 кВ

Рассмотрим интеграцию распределительной электроустановки в систему централизованного автоматизированного управления промышленным предприятием или другим объектом. Можно считать, что на неё воздействуют два потока: 

• основной поток (поток энергии), состоящий из электроэнергии, которая через фазные проводники и аппараты коммутации и защиты передается потребителям, питая нагрузки предприятия; 
• поток информации (цифровой поток), включающий всю информацию, данные и команды, используемые для управления распределительной электроустановкой. 

В зависимости от размеров и сложности управляемых электроустановок можно создавать системы контроля с разной архитектурой, от простейшей (двухуровневой) до наиболее сложной (многоуровневой). 

В настоящей статье для упрощения понимания приводятся двухуровневые архитектуры, пригодные для управления распределительными электроустановками малого и среднего размера. 

В архитектурах такого типа можно выделить два уровня: 

Уровень управления: включает систему управления и регистрации данных (SCADA - система диспетчерского контроля и сбора данных). В большинстве простых приложений этот уровень состоит из компьютера с установленным ПО для мониторинга, управления и регистрации данных. Именно на этом уровне поступающие от датчиков данные регистрируются, отображаются, обрабатываются и передаются на исполнительные механизмы. Таким образом, оператор может контролировать состояние всей электроустановки с одной рабочей станции и выдавать команды, необходимые для обеспечения эффективной и правильной работы. 

В общем случае, в решениях, сочетающих управление распределительной электроустановкой с управлением технологическим процессом, уровень управления состоит из процессора, который контролирует работу системы автоматизации всего технологического процесса; 

Второй уровень: включает следующие устройства, оборудованные коммуникационными интерфейсами (датчики, исполнительные механизмы и аппараты защиты, оборудованные соответствующими электронными расцепителями), которые смонтированы в электроустановке и непосредственно с ней взаимодействуют, а также соединяют ее с уровнем управления. 

Основные функции второго уровня: 

1. передача данных распределительной электроустановки (например, значений токов, напряжений, энергий, состояния выключателей и т.п.) на уровень управления 
2. исполнение команд (например, включение/отключение выключателей), поступающих с уровня управления. 

Два уровня взаимодействуют между собой через шину. Информационный поток по шине складывается из информации (например, измеренных значений), передаваемой с полевого уровня на уровень управления, и команд, следующих в противоположном направлении. 

В сфере распределения энергии взаимодействие и диалоговый обмен данными между устройствами защиты возможен благодаря микропроцессорным расцепителям, оборудованным коммуникационным интерфейсом Modbus. 

Применение этих расцепителей позволяет выключателям: 

• обмениваться данными с другими электронными устройствами по коммуникационной шине и взаимодействовать с компьютерными системами управления низковольтных электроустановок; 
• интегрировать управление распределительной электроустановкой с системами автоматизации технологического процесса всего предприятия. Например, объединять информацию (значения тока, напряжения и мощности), поступающую от автоматических выключателей, защищающих двигатели, вспомогательные цепи и линии питания электропечей металлургических заводов, с информацией и данными, относящимися к физическим величинам (например, давление и температура), используемым для управления процессом в целом. Таким образом, выключатель с интерфейсом Modbus выполняет не только классическую функцию защиты от сверхтоков и подачи электроэнергии на нагрузки, но и выступает в роли устройства системы управления, функционируя и как передатчик, и как исполнительное устройство. 

Возможность передачи данных автоматическим выключателем позволяет контролировать потребление электроэнергии и оптимизировать управление электроустановкой. 

Данные об энергопотреблении электроустановки, снабжающей электроэнергией определенный технологический процесс, могут контролироваться, сохраняться и анализироваться для: 

• снижения энергопотребления в реальном времени путем отключения низкоприоритетных нагрузок, если энергопотребление выходит за оговоренные лимиты. Это позволяет избежать переплаты поставщику электроэнергии 
• определения и планирования затрат на электроэнергию, связанных с управляемым технологическим процессом. 

Кроме того, исходя из передаваемой выключателем информации, можно, например: 

• управлять системами распределения электроэнергии и гарантировать оптимальную работу питаемых ими технологических процессов; 
• контролировать выход основных электрических параметров за пределы установленных номинальных значений и гарантировать нормальную работу электроустановки. Это позволяет поддерживать высокое качество электроснабжения; 
• обрабатывать предупредительные сигналы, поступающие от выключателей, для предотвращения некорректной работы, отказов и последующих срабатываний защиты. Это позволяет добиться максимальной эффективности производства и сократить простои; 

• получать информацию о причинах отказов в определенных секциях электроустановки. Например, причины отказов можно определить, анализируя зарегистрированные значения фазных токов. Такая информация позволяет выполнять статистический анализ возникновения аномальных условий для определения наиболее вероятных причин отказов; 
• собирать диагностические данные устройств защиты (например, процент износа главных контактов) для планирования профилактических работ в соответствии с рабочим циклом технологического процесса, чтобы свести к минимуму простои и гарантировать непрерывность работы электроустановки.  

Кроме того, использование электронных расцепителей, передающих данные в систему управления, позволяет измерять основные электрические параметры распределительной электроустановки (токи, напряжения, мощности) без специальных приборов.  

Если говорить о преимуществах в натуральном выражении, то электронные расцепители позволяют сэкономить на закупке щитовых приборов. Кроме того, экономится место в распределительных щитах, поскольку в них не придется устанавливать специальные датчики, подключаемые к системе управления.