CN107834707B - 基于iec61850的低压智能配电系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及低压配电技术领域，提出一种基于IEC61850的低压智能配电系统，该系统包括连接的过程层、间隔层以及站控层，过程层包括用于对负载进行控制的现场控制装置；间隔层包括交换机、第一低压开关柜和第二低压开关柜；第一低压开关柜包括框架式断路器和第一智能处理装置，框架式断路器与第一智能处理装置连接，第一智能处理装置与交换机连接，第一智能处理装置用于监控框架式断路器；第二低压开关柜包括依次连接的断路器、接触器和智能电机保护器，智能电机保护器与交换机和现场控制装置连接，智能电机保护器用于保护电动机；站控层包括低压智能配电管理装置，交换机与低压智能配电管理装置连接。该系统可实现低压配电单元之间的互联互通。

Description

基于IEC61850的低压智能配电系统

技术领域

本公开涉及低压配电技术领域，具体而言，涉及一种基于IEC61850的低压智能配电系统。

背景技术

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD(系统配置)文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。

目前，IEC61850标准在送变电工程实践中得到了良好应用。但是，在低压配电领域，包括电动机控制保护方面还没有应用。现在，信息化方法采用的是基于工业现场总线技术，由于现场总线种类繁多，造成不同设备之间难以进行互联互通；而且受限于电动机保护器的设计模式，电动机现场控制箱与电动机控制中心(MCC)采用传统控制电缆传输信号，工程实施中控制电缆种类繁多，安装工作量大。

因此，有必要研究一种基于IEC61850的低压智能配电系统。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种基于IEC61850的低压智能配电系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种基于IEC61850的低压智能配电系统，包括：依次电连接的过程层、间隔层以及站控层，

所述过程层包括现场控制装置，所述现场控制装置用于对负载进行现场控制；

所述间隔层包括交换机、第一低压开关柜以及第二低压开关柜；

所述第一低压开关柜包括框架式断路器以及第一智能处理装置，所述框架式断路器与所述第一智能处理装置电连接，所述第一智能处理装置与所述交换机电连接，所述第一智能处理装置用于监控所述框架式断路器；

所述第二低压开关柜包括依次电连接的断路器、接触器以及智能电机保护器，所述智能电机保护器与所述交换机以及所述现场控制装置电连接，所述智能电机保护器用于保护以及监控电动机；

所述站控层包括低压智能配电管理装置，所述交换机与所述低压智能配电管理装置电连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述间隔层还包括第三低压开关柜，所述第三低压开关柜包括电连接的塑壳断路器以及第三智能处理装置，所述第三智能处理装置与所述交换机电连接，所述第三智能处理装置用于监控所述塑壳断路器。

在本公开的一种示例性实施例中，所述间隔层还包括第四低压开关柜，所述第四低压开关柜包括电连接的变频器以及第四智能处理装置，所述第四智能处理装置与所述交换机电连接，所述第四智能处理装置用于监控电动机。

在本公开的一种示例性实施例中，所述间隔层还包括第五低压开关柜，所述第五低压开关柜包括电连接的软启动器以及第五智能处理装置，所述第五智能处理装置与所述交换机电连接，所述第五智能处理装置用于监控电动机。

在本公开的一种示例性实施例中，所述过程层与所述间隔层之间通过光纤复合电力电缆连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述站控层与所述间隔层之间通过以太网连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述站控层还包括：

数据通信网关机，所述低压智能配电管理装置通过所述数据通信网关机连接于外部过程控制系统。

在本公开的一种示例性实施例中，所述现场控制装置包括急停按钮、转换开关、控制按钮、指示灯、智能终端中的一种或多种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述站控层还包括：

时间同步装置，通过以太网连接于所述交换机。

在本公开的一种示例性实施例中，所述站控层与所述间隔层以及所述过程层与所述间隔层之间均采用IEC61850规约进行通信及数据交换。

本公开的基于IEC61850的低压智能配电系统，包括依次电连接的过程层、间隔层以及站控层，过程层包括现场控制装置，间隔层包括交换机、第一低压开关柜以及第二低压开关柜，第一低压开关柜包括框架式断路器以及第一智能处理装置，第二低压开关柜包括依次电连接的断路器、接触器以及智能电机保护器，站控层包括低压智能配电管理装置，交换机与低压智能配电管理装置电连接。一方面，采用该低压智能配电系统，统一采用IEC61850规约，避免现场总线的种类繁多，还可以实现各低压配电单元之间的互联互通。另一方面，没有现场总线的种类繁多，减少工作人员的安装量。再一方面，该低压智能配电系统基于IEC61850，可以有效的把整个工厂的变配电信息进行融合，方便管理。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出基于IEC61850的低压智能配电系统的结构框图。

图2示意性示出图1中的第一智能处理装置、第三智能处理装置、第四智能处理装置以及第五智能处理装置的结构框图。

图中：

1、过程层；11、现场控制装置；

2、间隔层；21、交换机；

3、第一低压开关柜；31、框架式断路器；32、第一智能处理装置；

4、第二低压开关柜；41、断路器；42、接触器；43、智能电机保护器；

5、第三低压开关柜；51、塑壳断路器；52、第三智能处理装置；

6、第四低压开关柜；61、变频器；62、第四智能处理装置；

7、第五低压开关柜；71、软启动器；72、第五智能处理装置；

8、站控层；81、低压智能配电管理装置；82、数据通信网关机；83、时间同步装置；

9、过程控制系统；

101、处理器；102、开关量输入模块；103、开关量输出模块；104、交流电参数采集模块；105、模拟量输入模块；106、人机交互模块；107、电源模块；108、低压智能配电管理装置。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施方式中首先提供了一种基于IEC61850的低压智能配电系统，参照图1所示，该基于IEC61850的低压智能配电系统可以包括依次电连接的过程层1、间隔层2以及站控层8。所述过程层1可以包括现场控制装置11，所述现场控制装置11用于对负载进行现场控制；所述间隔层2可以包括交换机21、第一低压开关柜3以及第二低压开关柜4；所述第一低压开关柜3可以包括框架式断路器31以及第一智能处理装置32，所述框架式断路器31与所述第一智能处理装置32电连接，所述第一智能处理装置32与所述交换机21电连接，所述第一智能处理装置32用于监控所述框架式断路器31；所述第二低压开关柜4可以包括依次电连接的断路器41、接触器42以及智能电机保护器43，所述智能电机保护器43与所述交换机21以及所述现场控制装置11电连接，所述智能电机保护器43用于保护以及监控电动机；所述站控层8可以包括低压智能配电管理装置81，所述交换机21与所述低压智能配电管理装置81电连接。

下面，将对本示例实施方式中的基于IEC61850的低压智能配电系统进行进一步的说明。

在本示例实施方式中，所述过程层1与所述间隔层2之间可以通过光纤复合电力电缆连接,所述站控层8与所述间隔层2之间可以通过以太网连接。将光纤组合在电力电缆的结构层中，使其同时具有电力传输和光纤通信功能的电缆称为光纤复合电力电缆。与光纤复合架空地线一样，光纤复合电力电缆集两方面功能于一体，因而降低了工程建设投资和运行维护总费用。光纤负责传输各种报文，导线负责传输紧急停车信号并为现场控制装置11提供电源。

在本示例实施方式中，站控层8与所述间隔层2以及所述过程层1与所述间隔层2之间均采用IEC61850规约进行通信及数据交换。

过程层1可以包括现场控制装置11，所述现场控制装置11可以用于对负载进行现场控制。在本示例实施方式中，现场控制装置11可以包括急停按钮、转换开关、控制按钮、指示灯、智能终端中的一种或多种。智能终端可以是各种数据处理器或信号采集器，智能终端可以完成对过程层1的信号采集功能，信号可以包括转换开关信号、按钮信号、测温传感器信号等等，同时提供开出信号，用于控制指示灯等。转换开关、控制按钮可以完成对负载的控制功能，指示灯可以完成显示功能，急停按钮可以使负载紧急安全停车。

间隔层2可以包括交换机21、第一低压开关柜3以及第二低压开关柜4等等。交换机21是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机21的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。常见的交换机21有以太网交换机21，还有电话语音交换机21、光纤交换机21等。在本示例实施方式中，交换机21是以太网交换机21。

所述第一低压开关柜3可以包括框架式断路器31以及第一智能处理装置32，所述框架式断路器31与所述第一智能处理装置32电连接，所述第一智能处理装置32与所述交换机21电连接，所述第一智能处理装置32用于监控所述框架式断路器31。

框架式断路器31又称万能式断路器，是一种能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的机械开关电器。智能型万能式断路器41适用交流50Hz，额定电压380V、660V，额定电流为200A-6300A的配电网络中,主要用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路，单相接地等故障的危害，该断路器41具有多种智能保护功能，可做到选择性保护，具动作精确，避免不必要的停电，提高供电可靠性。万能式断路器41用来分配电能和保护线路及电源设备的过载、欠电压、短路等，在正常的条件下，可作为线路的不频繁转换之用。1250A以下的断路器41在交流50Hz电压380V的网络中可用作保护电动机的过载和短路。在正常条件下还可作为电动机的不频繁起动之用。

在本示例实施方式中，框架式断路器31可以与负载电连接，在负载发生过载、短路等等的情况下，框架式断路器31跳闸以切断电源对负载进行保护；同时，第一智能处理装置32能够监控获得框架式断路器31跳闸的信号、以及框架式断路器31与负载形成的出线单元中的电流信号、电压信号、开入信号、开出信号、温度信号等等，并将上述信号通过交换机21传输给低压智能配电管理装置81。低压智能配电管理装置81可以显示跳闸的框架式断路器31所处的位置实现可视化功能，方便工作人员的监控；低压智能配电管理装置81还可以根据第一智能处理装置32采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行诊断故障发生的原因。在框架式断路器31没有发生跳闸的情况，低压智能配电管理装置81还可以根据第一智能处理装置32采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行监控诊断，以便于工作人员进行预维护。

所述第二低压开关柜4可以包括依次电连接的断路器41、接触器42以及智能电机保护器43，所述智能电机保护器43与所述交换机21以及所述现场控制装置11电连接，所述智能电机保护器43用于保护以及监控电动机。

断路器41是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器41可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。

接触器42可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(达800A)电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器42不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器42控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一。

电机智能保护器是对电机进行全面的保护，在电机出现过流、过载、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、及三相不平衡状态时予以保护措施，主要应用于风机、水泵、电动机等负载的控制与保护。电机智能保护器采用微处理芯片作为核心运算单元，运作速度快。可靠性高，并具有完善的通讯功能和模拟变送输出能力。对电机提供多方面完善的综合保护，性能可靠，操作方便，却便于安装维护等优点。

在本示例实施方式中，所述第二低压开关柜4可以包括多个第二低压子开关柜，每个第二低压子开关柜内设置依次电连接的断路器41、接触器42以及智能电机保护器43。断路器41与电动机电连接，在电动机发生过载、短路等等的情况下，断路器41跳闸以切断电源对电动机进行保护；同时，电机智能保护器能够监控获得断路器41跳闸的信号、以及断路器41与电动机形成的出线单元中的电流信号、电压信号、开入信号、开出信号、温度信号等等，并将上述信号通过交换机21传输给低压智能配电管理装置81。低压智能配电管理装置81可以显示跳闸的断路器41所处的位置实现可视化功能，方便工作人员的监控；低压智能配电管理装置81还可以根据电机智能保护器采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行诊断故障发生的原因。在断路器41没有发生跳闸的情况，低压智能配电管理装置81还可以根据电机智能保护器采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行监控诊断，以便于工作人员进行预维护。工作人员通过现场控制装置11输入控制信号后，电机智能保护器能够通过接触器42控制电动机按照输入的控制信号运行。

进一步的，间隔层2还可以包括第三低压开关柜5。在本示例实施方式中，所述第三低压开关柜5可以包括电连接的塑壳断路器51以及第三智能处理装置52，所述第三智能处理装置52与所述交换机21电连接，所述第三智能处理装置52用于监控所述塑壳断路器51。

塑壳断路器51能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器51通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器51会配备固态跳脱传感器。其脱扣单元分为：热磁脱扣与电子脱扣器。塑壳断路器51也被称为装置式断路器，所有的零件都密封于塑料外壳中，辅助触点，欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化。由于结构非常紧凑，塑壳断路器51基本无法检修。塑壳断路器51适用于作支路的保护开关。一般热磁式塑壳断路器为非选择性断路器，仅有过载长延时及短路瞬时两种保护方式；电子式塑壳断路器有过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地故障四种保护功能。

在本示例实施方式中，所述第三低压开关柜5可以包括多个第三低压子开关柜，每个第三低压子开关柜内设置电连接的塑壳断路器51和第三智能处理装置52。塑壳断路器51可以与负载电连接，在负载发生过载、短路等等的情况下，塑壳断路器51跳闸以切断电源对负载进行保护；同时，第三智能处理装置52能够监控获得塑壳断路器51跳闸的信号、以及塑壳断路器51与负载形成的出线单元中的电流信号、电压信号、开入信号、开出信号、温度信号等等，并将上述信号通过交换机21传输给低压智能配电管理装置81。低压智能配电管理装置81可以显示跳闸的塑壳断路器51所处的位置实现可视化功能，方便工作人员的监控；低压智能配电管理装置81还可以根据第三智能处理装置52采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行诊断故障发生的原因。在塑壳断路器51没有发生跳闸的情况，低压智能配电管理装置81还可以根据第三智能处理装置52采集的电压信号、电流信号、温度信号、开入信号、开出信号等等进行监控诊断，以便于工作人员进行预维护。

进一步的，间隔层2还可以包括第四低压开关柜6。在本示例实施方式中，所述第四低压开关柜6可以包括电连接的变频器61以及第四智能处理装置62，所述第四智能处理装置62与所述交换机21电连接，所述第四智能处理装置62用于监控电动机。

变频器61是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器61主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器61靠内部IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器61还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

在本示例实施方式中，变频器61可以与电动机电连接，在电动机发生过载、短路等等的情况下，变频器61跳闸以切断电源对电动机进行保护；同时，第四智能处理装置62能够监控获得变频器61跳闸的信号、以及变频器61与电动机形成的出线单元中的模拟量信号、开关量信号、通信信号等等，并将上述信号通过交换机21传输给低压智能配电管理装置81。低压智能配电管理装置81可以显示跳闸的变频器61所处的位置实现可视化功能，方便工作人员的监控；低压智能配电管理装置81还可以根据第四智能处理装置62采集的模拟量信号、开关量信号、通信信号等等进行诊断故障发生的原因。在变频器61没有发生跳闸的情况，低压智能配电管理装置81还可以根据第四智能处理装置62采集的模拟量信号、开关量信号、通信信号等等进行监控诊断，以便于工作人员进行预维护。低压智能配电管理装置81还可以根据需要控制变频器61输出的电源的频率，以达到对电机的频率进行控制的目的。

进一步的，间隔层2还可以包括第五低压开关柜7。在本示例实施方式中，所述第五低压开关柜7可以包括电连接的软启动器71以及第五智能处理装置72，所述第五智能处理装置72与所述交换机21电连接，所述第五智能处理装置72用于监控电动机。

软启动器71是一种集软启动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装备。实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等。采用软启动器71，可以控制电动机电压，使其在启动过程中逐渐升高，很自然地控制启动电流，这就意味着电动机可以平稳启动，机械和电应力降至最小。异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点，在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流(一般为额定电流I_e的5-8倍)，同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定，即电机起动时的电网电压降不能超过15％。软起动器是采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备。

在本示例实施方式中，软启动器71可以与电动机电连接，软启动器71的模拟量信号、开关量信号、通信信号通过第五智能处理装置72传输至低压智能配电管理装置81。低压智能配电管理装置81可以根据第五智能处理装置72采集的模拟量信号、开关量信号、通信信号等等进行监控诊断，以便于工作人员进行预维护。工作人员通过现场控制装置11输入控制信号后，第五智能处理装置72能够通过软启动器71控制电动机按照输入的控制信号运行。

第一智能处理装置32、第三智能处理装置52、第四智能处理装置62以及第五智能处理装置72的结构相同(以下统称为智能处理装置)，参照图2所示的第一智能处理装置32、第三智能处理装置52、第四智能处理装置62以及第五智能处理装置72的结构框图。智能处理装置可以包括处理器101、开关量输入模块102、开关量输出模块103、交流电参数采集模块104、模拟量输入模块105等等；开关量输入模块102电连接于所述处理器101，用于采集第一开关量信号；开关量输出模块103电连接于所述处理器101，用于输出第二开关量信号；交流电参数采集模块104电连接于所述处理器101，用于采集电流以及电压信号；模拟量输入模块105电连接于所述处理器101，用于采集传感器的模拟量信号；所述处理器101接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警。

开关量输入模块102电连接于所述处理器101，可以用于采集第一开关量信号。开关量输入模块102是一款能够将开关量信号采集输入的设备，通常也称为数字量I/O模块。能够将开关量信号采集至处理器101。在本示例实施方式中，第一开关量信号可以包括反映断路器工作状态的遥信。开关量输入模块102有多个接口，部分已于断路器连接，部分空置为备用状态。开关量输入模块102可以采集断路器所处的状态，该状态可以包括：断路器合位、断路器跳位、断路器已储能、断路器故障跳闸等等。

开关量输出模块103电连接于所述处理器101，可以用于输出第二开关量信号。开关量输出模块103是一款能够将开关量信号控制输出的设备，通常也称为数字量I/O模块。能够将计算机发送的开关量信号通过模块控制开关的相关状态，还可以远程控制开关的相关状态。在本示例实施方式中，第二开关量信号可以包括控制断路器分合闸的无源触点信号，根据该无源触点信号可以控制断路器的分合闸。开关量输出模块103有多个接口，部分已于断路器连接，部分空置为备用状态。开关量输出模块103可以输出控制信号以控制断路器的状态，该状态可以包括：断路器合闸、断路器跳闸等等。

另外，本领域技术人员可以理解的是，可以用开关量输入输出模块代替开关量输入模块102以及开关量输出模块103。开关量输入输出模块是一款能够将开关量信号采集输入/控制输出的设备。

交流电参数采集模块104电连接于所述处理器101，可以用于采集电流以及电压信号。交流电参数采集模块104可以包括交流变送器以及直流20mA采集模块等等，可以先通过交流变送器把交流信号转换成4-20mA直流电，再用直流20mA采集模块采集，数据再转换成交流信号值。当然，本领域技术人员可以理解的是，交流电参数采集模块104还可以是交流电压电流采集模块。在本示例实施方式中，交流电参数采集模块104是交流电压电流采集模块，交流电压电流采集模块可以直接采集电流以及电压信号。电流信号可以为线路回路电流，电压信号可以为线路母线电压。

模拟量输入模块105电连接于所述处理器101，可以用于采集传感器的模拟量信号。模拟量输入模块105是一款将远程现场的模拟量信号采集至计算机的设备。模拟量是表示在一定范围内连续变化的任意取值，跟数字量是相对立的一个状态表示。模拟量输入模块105可以用于采集事物的电压、电流、热电偶、热电阻、温度等参数。在本示例实施方式中，传感器的模拟量信号可以包括测温传感器的温度信号。

处理器101可以接收所述电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号用以完成电能量计量、功率因数计算、越限监控报警以及事件顺序记录等等。

处理器101根据电流值和电压值即可计算得到电能量。

功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率P和视在功率S的比值，即cosΦ＝P/S。

该智能处理装置还可以包括报警器，该报警器与处理器101电连接。越限监控报警：在处理器101内可以存储有多个监控阈值，该监控阈值可以包括：电压监控阈值、电流监控阈值、各个断路器的温度监控阈值等等；当测量的电压值、电流值、各个断路器的温度值超过该值所对应的监控阈值，处理器101即控制报警器进行报警。

在本示例实施方式中，处理器101为嵌入式微处理器101。处理器101还可以包括以太网接口以及RS232接口等等，以太网接口可以用于与外部的低压智能配电管理装置81连接，用于接收低压智能配电管理装置81的控制信号以及向低压智能配电管理装置81传输上述接收的电流和电压信号、第一开关量信号以及传感器的模拟量信号等等；RS232接口可以用于与外部的程序更新装置以及调试装置连接，可以用于该智能处理装置的程序更新和调试。

处理器101与所述开关量输入模块102、开关量输出模块103、模拟量输入模块105以及交流电参数采集模块104均采用插接方式连接。插接方式连接方便、快捷。当然，本领域技术人员可以理解的是，连接方式还可以采用连接器进行连接。

进一步的，智能处理装置还可以包括人机交互模块106，人机交互模块106可以电连接于所述处理器101，可以用于进行人机交互。在本示例实施方式中，人机交互模块106可以包括显示屏、键盘、触摸屏中的一种或多种。工作人员可以通过键盘或触摸屏输入一些控制数据，也可以通过显示屏或触摸屏观察电流和电压信号、第一开关量信号、传感器的模拟量信号，以及通过处理器101处理的到的电能量数据、功率因数、越限监控报警数据等等。

进一步的，智能处理装置还可以包括电源模块107，电源模块107可以电连接于所述处理器101，可以用于为该智能处理装置提供电源。

站控层8可以包括低压智能配电管理装置81，所述交换机21与所述低压智能配电管理装置81电连接。低压智能配电管理装置81采集全部信息并进行分析处理，实现可视化功能、监控功能、预维护功能、诊断功能。

在本示例实施方式中，站控层8还可以包括数据通信网关机82，低压智能配电管理装置81通过数据通信网关机82连接于外部过程控制系统9。通信网关机为外部过程控制系统9与低压智能配电管理装置81提供通信通道。

进一步的，站控层8还可以包括时间同步装置83，时间同步装置83通过以太网连接于所述交换机21。时间同步装置83是一种能接收外部时间基准信号，并按照要求的时间精度向外输出时间同步信号和时间信息的装置，它能使网络内其它时钟对准并同步，通俗来说时间同步就是采取技术措施对网络内时钟实施高精度“对表”。要实现时间同步系统，首先是建立时间同步协议，可以包括定义时间印记的格式、传送时间印记并提取校正值的方法等，然后是在协议基础上的技术实现，可以包括时间校正技术和提高同步精度的技术等。时间同步装置83为整个低压智能配电系统提供统一的时间，而且在与整个工厂的变配电信息进行融合时，可以使该低压智能配电系统与整个工厂的变配电信息时间统一，方便管理。

本公开的基于IEC61850的低压智能配电系统，可以包括依次电连接的过程层1、间隔层2以及站控层8，过程层1可以包括现场控制装置11，间隔层2可以包括交换机21、第一低压开关柜3以及第二低压开关柜4，第一低压开关柜3可以包括框架式断路器31以及第一智能处理装置32，第二低压开关柜4可以包括依次电连接的断路器41、接触器42以及智能电机保护器43，站控层8可以包括低压智能配电管理装置81，交换机21与低压智能配电管理装置81电连接。一方面，采用该低压智能配电系统，统一采用IEC61850规约，避免现场总线的种类繁多，还可以实现各低压配电单元之间的互联互通。另一方面，没有现场总线的种类繁多，减少工作人员的安装量。再一方面，该低压智能配电系统基于IEC61850，可以有效的把整个工厂的变配电信息进行融合，方便管理。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (6)

1.一种基于IEC61850的低压智能配电系统，包括：依次电连接的过程层、间隔层以及站控层，其特征在于，

所述过程层包括现场控制装置，所述现场控制装置用于对负载进行现场控制；

所述间隔层包括交换机、第一低压开关柜以及第二低压开关柜；

所述第一低压开关柜包括框架式断路器以及第一智能处理装置，所述框架式断路器与所述第一智能处理装置电连接，所述第一智能处理装置与所述交换机电连接，所述第一智能处理装置用于监控所述框架式断路器；

所述第二低压开关柜包括依次电连接的断路器、接触器以及智能电机保护器，所述智能电机保护器与所述交换机以及所述现场控制装置电连接，所述智能电机保护器用于保护以及监控电动机；

所述站控层包括低压智能配电管理装置和数据通信网关机，所述交换机与所述低压智能配电管理装置电连接，所述低压智能配电管理装置通过所述数据通信网关机连接于外部过程控制系统；

所述间隔层还包括第三低压开关柜、第四低压开关柜和第五低压开关柜，所述第三低压开关柜包括电连接的塑壳断路器以及第三智能处理装置，所述第三智能处理装置与所述交换机电连接，所述第三智能处理装置用于监控所述塑壳断路器，所述第四低压开关柜包括电连接的变频器以及第四智能处理装置，所述第四智能处理装置与所述交换机电连接，所述第四智能处理装置用于监控电动机，所述第五低压开关柜包括电连接的软启动器以及第五智能处理装置，所述第五智能处理装置与所述交换机电连接，所述第五智能处理装置用于监控电动机。

2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的低压智能配电系统，其特征在于，所述过程层与所述间隔层之间通过光纤复合电力电缆连接。

3.根据权利要求1所述的基于IEC61850的低压智能配电系统，其特征在于，所述站控层与所述间隔层之间通过以太网连接。

4.根据权利要求1所述的基于IEC61850的低压智能配电系统，其特征在于，所述现场控制装置包括急停按钮、转换开关、控制按钮、指示灯、智能终端中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的基于IEC61850的低压智能配电系统，其特征在于，所述站控层还包括：

时间同步装置，通过以太网连接于所述交换机。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的基于IEC61850的低压智能配电系统，其特征在于，所述站控层与所述间隔层以及所述过程层与所述间隔层之间均采用IEC61850规约进行通信及数据交换。