配电线路过负荷监控装置的设计与应用

配电线路保护电器类型表3

　　ACM主要应用在配电线路回路中，不是末端保护，而微断一般应用于末端保护，因此两者在功能上不冲突。ACM用于过载报警，而短路保护由单磁塑壳断路器（仅具有短路保护）和熔断器来实现ACM的作用。
　　产品符合以下标准或规范：

　　GB50054《低压配电设计规范》

　　JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》

　　GB14048.2-2008/IEC60947-2:2006《低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》

　　GB10963.1-2005/IEC60898-1：2002《家用及类似电器装置用过电流保护断路器第1部分：交流操作的断路器》

　　GB13539.1-2008/IEC60269-1:2006《低压熔断器第1部分：基本要求》

　　2 电路设计原理

　　ACM的硬件电路包括主CPU芯片、电源、信号采集电路、人机交互单元、RS485通讯接口、开关量输入模块及继电器输出接口（图2）。

　　2.1 主控CPU

　　ACM的CPU采用ST公司的基于ARMCortex-M3架构内核的32位处理器STM32F103R8T6，时钟频率最高可达72MHz，内置64K的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口等多种资源，具有极高的性价比。

　　2.2 电源

　　电源是一台设备能否正常、稳定、可靠工作的关键部分，ACM采用本公司常用的通用开关电源模块。该电源模块输入电压为AC85V～265V，输入频率45Hz～60Hz，具有多路隔离电压输出，满足多种功能对不同供电电压的要求。输出电压稳定、故障率小，输出纹波<1％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。

2.3 信号采集电路（图3）

　　信号采集电路采用互感器隔离输入，将交流信号抬高后，通过放大电路将信号进行放大，最后将采样信号送入CPU进行A/D转化。

　　2.4 人机交互单元

　　人机交互单元采用LCD液晶显示和按键输入。能够直观地显示测量参数和设置参数。用户可根据实际需要进行各种参数的设定设置。

　　2.5 RS485通讯接口

　　通讯接口模块采用通用的RS-485、ModbusRTU通讯规约，能实现遥测、遥控、遥信等功能，见图4。

　　2.6 继电器输出接口

　　继电器输出接口（图5）是动作的执行机构，当出现故障时，继电器便会产生动作，发出报警信号。

　　3 软件设计

　　ACM的软件流程主要包括A/D子程序、保护子程序、计算子程序、显示子程序、按键处理子程序、通讯子程序等子程序，由于程序内容较多，现给出主程序流程（图6）

　　4 结构设计

　　监控装置的外型结构分为2种，见图7、图8。

　　图7结构采用的是微型断路器外型，体积小巧，LCD液晶显示。

　　图8采用的是分体式安装，主体控制单元采用DIN35mm导轨安装方式，显示单元采用嵌入式安装方式，由数据线与主体相连。点阵LCD显示，美观大方。

　　5 产品特点

　　监控装置采用真有效值的计算方法、可测量三相电流、三相电压、四象限有功、无功、功率因数、漏电流、频率、2～15次谐波等参数，在较宽的频率范围内实现了较高的精度。集成有多种类型断路器的动作特性。该装置集低压电测仪表的测量功能和线路监控功能于一体，是重要负荷回路理想的监控元件。

其主要技术指标见下表。

　　6 应用案例

　　ACM能应用于多种场合。下图为典型的应用案例。

　　在本应用案例中，ACM应用于塑壳断路器回路，其报警点分别为额定值的1.05倍和1.3倍。当线路中电流值达到所设额定值的1.05倍时，输出节点7、8闭合，使中间继电器KA1动作，点亮指示灯PGR；当线路中电流值达到所设额定值的1.3倍时，装置开始计时（计时时间5s～2h，可任意设定），计时时间到，且电流未能回落，则输出节点9、10闭合，使中间继电器KA2动作，使声光报警器PG动作，从而起到报警作用。

　　7 结语

　　ACM配电线路过负荷监控装置采用先进的设计方案，能够针对不同的使用场合提供不同的报警点，产品稳定可靠，是理想的配电线路过负荷监控产品。

　　[1]李炳华，《智能建筑电气技术》“浅谈建筑电气新技术的应用”2010.6

　　[2]上海安科瑞电气股份有限公司，ACM系列配电线路过负荷监控装置选型手册，2010。

　　[3]中国电力出版社，电工与电子技术，1999。

　　[4]任志程，周中，电力电测数字仪表原理与应用指南，中国电力出版社，2007