智能远程监控终端在分体式空调配电集控系统中的应用

智能远程监控终端在分体式空调配电集控系统中的应用
    杨洋  赖春瑶  覃琦  单贺薇  杨梓杭  龙真生
（广西大学行健文理学院，530022，广西南宁）
国内外目前对中央空调集中式监控系统都融入了建筑设备监控系统中，但对分散在各家的分体式空调，因为数量众多、监控参数分散、功率千差万别、统一监控难度大，目前还不能实现区域性集中统一监控。这可能会带来一些安全隐患。巨控公司GRM533Q － C 型智远程控制终端具有极强的抗干扰能力和稳定性，可实现手机空调配电的短信报警、短信查询、短信控制，也可使用网页功能远程监控PLC。针对各家各户数量众多、监控参数分散、功率千差万别的分体式空调，实现区域性的集中统一监控，它还可根据用户的需求，随时随地掌握和控制分散式空调的用电情况，实现远程监控系统的研发和应用推广，以及维护解决方法。
1 分体式空调配电集控系统的结构
1．1 网络结构
配电集中监控系统网络结构如图1 所示。图1中，核心控制部件为PLC。

配电集控系统包括S7 － 1500PLC、TP700 彩色工业触摸屏、ET200M 分布式I /O 等自动化设备，工业以太网建立第一层网络构架，PＲOFIBUS － DP现场总线构建第二层网络架构，ASI 总线为第三层网络构架。

GＲM503 － N2L 智能远程控制终端支持西门子S7 － 1500 以太网协议，可以通过3G 和有线网，实现异地远程的短信故障、短信控制、网页监控，对现场PLC 实现组态软件远程监控。ASI 总线的I /O点用于监视分散在各区域、各小区内居民分体式空调的配电控制单元( 各I /O 监控点分散到每家每户) 。

1．2 中控室变配电主接线

中控室变配电主接线监控界面如图2 所示。

1．3 分散式空调插座配电监控界面

分散式空调插座配电监控界面如图3 所示。

2 分体式空调配电集控系统区别于一般监控管理系统的特点

2．1 一般监控系统存在的问题

国内外市场一般有分体空调节能管理系统和空调( 分体式) 智能无线监控管理系统两种。它们对分体式空调配电的监控涉及很少或几乎没涉及。近年来，随着空调大量进入居民日常生活中，特别在炎热的夏季，配电系统运行在高温，超负荷状态下，经常发生配电线路过载、过流、过压、短路等事故，有的会进一步恶化，导致火灾蔓延，人员触电伤亡发生。

2．2 分体式空调配电集控系统的特点

分体式空调配电远程监控系统应满足JGJ 16 －2008 《民用建筑电气设计规范》中关于建筑设备监控系统应对供配电系统满足电气参数进行监控要求:

( 1) 10 kV 进线断路器、馈线断路器应设置分、合闸状态显示及故障跳闸报警;

( 2) 0．4 kV 进线回路及配出回路应设置有功功率、无功功率、功率因数，以及实时、历史数据记录;

( 3) 0．4 kV 进线断路器及重要的配出断路器应设置分、合闸状态显示及故障跳闸报警;

( 4) 0．4 kV 压缩电机进出线回路宜设置电流、电压显示、过限报警、趋势图及实时，历史数据记录;

( 5) 空调系统流程画面实时远程监控和操作画面自由切换等。该系统严格按照规范要求建设，具有一般监控系统没有的特点。

2．2．1 分体式空调系统配电正常时的监控对10 kV 进线断路器，馈线断路器的监控内容如下。

(1) 10 kV 电源分配和电压、电流、用电量、运行时间监控。

( 2) 10 kV 侧合闸的储能监视、预合闸、合闸、预分闸、分闸的操作监视和故障报警显示。

( 3) 事故音响信号监控;

( 4) 预告信号报警监控;

2．2．2 对分散式空调插座配电的监控

对0．4 kV 进线回路及配出回路的监控内容如下。

( 1) 0．4 kV 配电断路器的手动/自动切换。

( 2) 0．4 kV 配电电路电压、电流值的监控。

( 3) 0．4 kV 配电电路电流路径监控。

( 4) 0．4 kV 配电电路总断路器、分断路器监控。

( 5) 0．4 kV 配电断路器切换位置、合闸、预合、分闸、预分的操作监视。

2．2．3 分体式空调系统电机在运行时的电量监控

对0．4 kV 进线断路器及重要的配出断路器的监控肉容如下。

画面能显示的A 相、B 相、C 相的电压数值。电压正常时，画面“正常电压信号”对应的信号灯亮，空调系统可以正常运行，压缩机实时转动。若电压超出该范围，即判定该电压不正常，则画面“故障电压报警”对应的信号灯亮。此时，应让压缩机停止运行。

正常运行时，压缩机的运行电流在正常范围内变化，当在运行中出现过电流，则压缩机应停止运行，同时“运行时过流”信号灯亮。

2．2．4 分体式空调系统压缩机故障时的监控对0． 4 kV 压缩机进出线回路的监控内容如下。

( 1) 电路的A 相、B 相或C 相缺相运行时的保护报警显示。

( 2) 压缩机过载保护，按钮触点常开触点，常闭触点接触不良时的报警显示。

( 3) 交流接触器、时间继电器对应的常开触点、常闭触点接触不良时的报警显示。

( 4) 各元器件运行的趋势图及实时、历史数据记录;

2．2．5 分体式空调系统流程画面远程监控对空调系统流程画面远程监控及切换的监控内容如下。

( 1) 送风系统循环监控及切换;

( 2) 回风系统循环监控及切换;

( 3) 换热、冷却循环监控及切换。

3 分散式空调插座配电监控程序

3．1 总断路器的自动/手动切换

总断路器的自动/手动切换程序如图4 所示。该程序段实现总断路器的自动/手动切换、远程控制和触摸屏就地控制的切换、电压过限的自动保护。3．2 远程控制和触摸屏就地控制的切换

远程控制和触摸屏就地控制的切换程序如图5所示。该程序段实现总断路器的自动/手动切换、远程控制和触摸屏就地控制的切换、电流过限的自动保护。

3．3 电压的整定保护

电压的整定保护程序如图6 所示。该程序段实现电压在220 V ( 1 ± 5%) 过限即低于209 V 或高于231 V 的整定保护。

3．4 电流的整定保护

。

3．5 分插座用电设备的功率计算

分插座用电设备的功率计算程序如图8 所示。

3．6 总断路器总电流的计算

总断路器总电流的计算程序如图9 所示。

3． 7 总断路器总功率的计算

总断路器总功率的计算程序如图10 所示。

   

分散式空调插座配电监控变量

分散式空调插座配电监控变量如图11 所示。

5 系统在应用中遇到的问题及解决方法

系统遇到最多的问题是: 事故、预告故障信号经常发出误报，给系统监控人员带来了多困惑，在判断真伪故障和在迅速查找问题、解决问题方面带来困难。

5．1 原因分析

( 1) 电磁干扰。在继电器接点闭合时，由于有一个正的电压加在光耦的输入端，一般较少产生遥信误报。当继电器接点断开时，由于光耦输入端悬空，遥信采集电缆较长，且分布在变电站各个角落，在外界电磁场的干扰下，光耦输入端加上了杂乱无章的小信号干扰波。

file:///C:\Users\louse\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEB1F.tmp.jpg由于这些干扰波的影响，造成了在主站端收到的是遥信频繁变位的遥信误报信息。

( 2) 传输通道影响。由于远动信号传输信道质量的影响，使得正确的遥信信号在被传输到主站端的过程中，信号频率发生偏差及频率、电平不稳等现象，造成调制解调中误码过高，并引起错误处理，造成遥信误报。

( 3) 接地效果不好。各设备间电平不一致，造成对ＲTU 及其设备干扰，引起遥信误报。

( 4) ＲTU 工作电源质量差。ＲTU 工作电源不稳定、电压过高或过低都会造成ＲTU 工作异常并导致损坏。

( 5) 继电器接点抖动。当继电器动作时，继电器的接点触头不能一次性地闭合/打开或打开/闭合，这是由于接点间电弧作用、继电器触点氧化接触不良及继电器的机械特性所造成的。在继电器动作时，由于触头间存在一个“抖动”的暂态过程，通过光电隔离后的波形产生了一个反应触头抖动暂态过程的方波，这些方波的存在造成了遥信误报。

( 6) 光耦回路电平低。由于遥信采集回路比较远、电缆长，有时接点或接线头生锈，容易产生压差，因此到光耦的电平较低，容易受到外界或电磁场的干扰，导致遥信误报。

( 7) ＲTU 遥信回路接线松动。由于安装时间紧、线路比较多，难免出现接错。接线不紧的情况也是导致遥信误报的原因之一。

5．2 解决方法

( 1) 解决电磁干扰问题: 提高抗干扰能力，通过改善ＲTU 机柜，使机柜的屏蔽作用处于良好状态，加强柜门与机身联结，使整个机柜与接地网严格连接，使机柜屏蔽效果提高了2 倍，达到制定的目标。

( 2) 解决通道问题: 我们对通道进行严格的测试，加装了通道监视装置，使数据传输的误码率均应小于10 － 5。

( 3) 改装接地方式: 所有接地都改为一点接地，并采用并联接地方式，使接地电阻达到了规定的要求: 小于4 Ω。

( 4) 处理ＲTU 电源质量差的问题: 采用分组供电消除干扰，根据ＲTU 各部分负载的性质、负载功耗的大小，采用相应的分组办法，在交流侧或直流侧进行电源分组，以消除通过电源内阻耦合而形成的干扰，使电压稳定在220 ± 2 V。

( 5) 解决继电器接点抖动问题: 将长期处于备用位置的开关遥信及保护类遥信( 遥信正常下处于“0”的状态) 改“常开”接点为“常闭”接点。共完成多个接点的改接，使得光耦的输入端加有一个正的电压，减少了外界电磁场的干扰。经ＲTU 将遥信状态传至主站端后，将此类遥信分别取反，从而还原出遥信的原始状态。经实际试验验证，此方法可以解决由于节点抖动而导致的遥信误报问题。

( 6) 解决光耦回路电平低问题: 将原来的遥信采集信号电平加以提高，由原来的24 V 提高到48V，调整好光耦中打开/闭合的状态值，使通过光耦产生的假遥信变位信号数量大大减少。

(7) 处理ＲTU 遥信回路接线松动问题: 对所有的接线进行检查，并加强接线工艺质量及工艺水平，基本消除了遥信误动。