一、系統概述
成都瑞科RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統，是為實現變電站無人值守要求而開發的一鍵順控系統產品。隨著電力系統對電力設備的監測與控制要求日益提高，開關柜作為電力系統中的重要組成部分，其運行狀態的穩定性和安全性對于整個供電系統的穩定運行至關重要。
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統，通過集成先進的智能傳感技術、通信技術和數據處理技術，實現對開關柜的實時監測、故障診斷和遠程可視化控制，更直觀有效提高電力系統的運行效率和安全性。如圖1-1所示。
二、一鍵順控融合系統特點
2.1 系統特點
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統，具有以下特點：
“融合”終端：RK-IED 綜合監控單元與 RK-HMI人機交互 10 寸觸摸屏（含系統軟件），融合成為供一個超級融合終端（RK-IED/HMI）= IED綜合監控單元 + HMI人機交互 + 智能操控 + 多功能儀表；
“集成”組合：根據用戶需求，多插件、多模塊隨意集成組合。其他品牌智能感知設備也可隨意集成；
“物聯”萬物：開關柜內所有智能設備均可以有線通訊方式或LoRa物聯技術實現互聯互通；
“專業”系統：系統軟件綜合實現“實時監控”、“一鍵順控”、“防誤可視”、“智能診斷”及“遠程監控”等功能；
2.2 RK-IED/HMI智能融合終端特點
硬件設計：RK-IED/HMI融合終端采用 32位單片機技術，配備高精度的差分 A/D 轉換器，精度高、響應快、系統穩定性好；
人機交互：集成10寸觸摸液晶屏一體化電腦，內置RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統完整軟件；
系統軟件：中文菜單顯示，界面友好，更新實時，操作簡單方便、簡潔明了；
自檢功能：完善的裝置自我診斷功能，使維護簡便，提高了安全運行可靠性；
電磁兼容：融合監控裝置采用高標準的電磁兼容性能設計，不再局限于某些部分滿足抗干擾標準，而是從裝置的交流輸入、直流電源、開關量輸入、開關量輸出以及通信等各個環節進行電磁兼容設計；
元器件：選用高等級、高品質保證的合格元器件，采用多層板技術和 SMT工藝；
通訊接口：配備高速以太網通信接口，并集成IEC-103規約；
動作出口：采用多重組合邏輯，增加出口故障檢查，保證出口操作的準確性和安全性；
操作回路：具有完整的斷路器操作回路；
事件記錄：具備斷路器分合閘次數等SOE事件記錄功能。
2.3 RK-IED 綜合監控單元特點
硬件設計：RK-IED 綜合監控單元采用 32位單片機技術，配備高精度的差分 A/D 轉換器，精度高、響應快、系統穩定性好；
自檢功能：智能裝置具備完善的自我診斷功能，使維護簡便，提高了安全運行可靠性；
電磁兼容：融合監控裝置采用高標準的電磁兼容性能設計；
元器件：選用高等級、高品質保證的合格元器件，采用多層板技術和 SMT工藝；
通訊接口：配備高速以太網通信接口，并集成IEC-103規約；
動作出口：采用多重組合邏輯，增加出口故障檢查，保證出口操作的準確性和安全性；
操作回路：具有完整的斷路器操作回路；
事件記錄：具備斷路器分合閘次數等SOE事件記錄功能。
三、一鍵順控融合系統結構
3.1 一鍵順控融合系統拓撲圖
3.2 一鍵順控融合系統構架
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統，采用分布式組網結構。系統分為開關柜內設備感知層、柜內通訊傳輸層、綜合監控單元與開關柜人機交互層。
3.2.1 柜內設備感知層
設備感知層通過開關柜內智能傳感器與智能設備對電參數與機械參數進行實時監測，采集到的各種實時數據與狀況信號作為一鍵順控融合系統的基礎數據來源。開關柜內智能傳感器與智能設備包括：
l 電流互感器、電壓互感器的電參數采樣；
l 高壓斷路器的分合閘次數統計；
l 高壓斷路器的機械特性監測單元（含3個霍爾傳感器）；
l 手車電動底盤車與電動接地刀的二合一控制器；
l 開關柜內局部放電監測裝置（含局放探測器(UHF)；
l 視頻攝像頭；
l 開關柜內關鍵位置無線測溫傳感器（可選3點、6點、9點、12點等關鍵位置）。
3.2.2 柜內通訊傳輸層
開關柜內智能設備實時監測與實時采集的參數數據與狀況信號量，采用RS485串口通訊、RJ45網口通訊或LORA無線通訊技術上傳RK-IED綜合監控單元（裝置），以及接收來自RK-IED綜合監控單元的實時指令。
3.2.3 綜合監控單元與開關柜人機交互層
綜合監控單元與開關柜人機交互層的實施方案有兩種方案，分別為：
（1）方案 1：RK-IED綜合監控單元、RK-HMI人機交互觸摸屏，是兩個相互獨立的設備。
RK-IED 綜合監控單元（裝置）， 是開關柜智能化的邊緣計算中樞，通過接入各類傳感器完成對開關柜的電氣參數分析、機械特性分析、溫濕度參數分析，同時還具備電動機構的控制功能。其功能包括：
l 控制功能：對斷路器、電動底盤車、電動接地刀進行遠程或就地一鍵控制或分別控制，電機控制實現軟起軟停。對控制過程中的堵轉、超時、卡頓進行無死角保護，可響應停機或反轉。
l 傳感器接入：可接入溫度傳感器、位移傳感器、霍爾傳感器等多種傳感器，完成對開關柜溫度特性、機械特性、電氣特性的采集。
l 邊緣計算：采集的數據可在本地多維度計算。
l 專家分析：具備智能診斷及報警功能。
RK-HMI是開關柜智能化的人機交互的觸摸屏，是觸摸式一體式工業電腦，內置系統軟件。可是現實斷路器狀態位置信息、運行電氣參數信息、繼電保護信息、開關柜監控狀態信息、柜內視頻信號等，也可對開關柜進行一鍵順控操作和參數設置。其功能包括：
l 觸摸屏：人機交互，無按鍵，采用10寸彩色觸摸屏，一體式工業電腦。內置系統軟件。
l 數據顯示及存儲：具備存儲功能，對實時數據進行顯示、可本地查找歷史數據。
l 多通訊接口：具備雙網口、雙RS485接口、RE232接口、U口。可接入多種開關柜內數據。
（2）方案 2：RK-IED綜合監控單元與RK-HMI人機交互觸摸屏整合成為一個多功能的、新的終端設備，即整合成為一個超級融合終端 RK-IED/HMI。
RK-IED/HMI融合終端，集成了RK-IED綜合監控單元、RK-HMI人機交互一體化工業電腦及內置系統軟件、開關柜智能操顯裝置、多功能電力儀表等功能于一體。是一個智能化、多功能整合的、新的超級融合終端設備。其功能包括：
l 控制功能：對斷路器、電動底盤車、電動接地刀進行遠程或就地一鍵控制或分別控制，電機控制實現軟起軟停。對控制過程中的堵轉、超時、卡頓進行無死角保護，可響應停機或反轉。
l 傳感器接入：可接入溫度傳感器、位移傳感器、霍爾傳感器等多種傳感器，完成對開關柜溫度特性、機械特性、電氣特性的采集。
l 邊緣計算：采集的數據可在本地多維度計算。
l 專家分析：具備智能診斷及報警功能。
l 觸摸屏：人機交互，無按鍵，采用10寸彩色觸摸屏，一體式工業電腦。內置系統軟件。
l 數據顯示及存儲：具備存儲功能，對實時數據進行顯示、可本地查找歷史數據。
l 多通訊接口：具備雙網口、雙RS485接口、RE232接口、U口。可接入多種開關柜內數據。
四、使用條件
電源：AC/DC 85-260V
環境：戶內使用:≥-10℃,<45℃，存儲條件:≥-25℃,<55℃
濕度：45℃時平均濕度不大于 50% ，常溫下 最高濕度不大于 90%
海拔高度：<1000m
防護等級：IP30
五、系統功能
5.1 開關狀態顯示
實現一次回路模擬圖、斷路器狀態顯示、開關狀態顯示、接地刀狀態顯示，能夠取代安裝于開關柜上的 傳統的一次回路模擬指示牌、開關狀態顯示器、接地指示器等諸多元件，實現對開關柜中各種元件工作狀態 的采集，并能夠通過 RS-485 或以太網通信，實現了開關柜內實時動態運行模擬與遠程環境監控。
圖 5-1 底盤車/地刀狀態
5.2 電氣參數數據顯示
通過 RKS-K28對開關柜實時監測，可實現開關柜內電氣特性（如圖 2-2： 電流、 電壓、功率、頻率）， 開關柜內的溫濕度，行程開關的數據等進行實時監測與管理。具備實時測溫、綜合負荷電流、溫升數據的變 化趨勢預測，實現柜內預警。
圖 5-2 電氣特性
5.3 單設備控制
5.3.1 通過裝置HMI面板控制
在就地控制模式下，在裝置 HMI的默認控制顯示畫面上執行設備控制，步驟如下：
1）點擊HMI屏幕，進入控制顯示畫面。
2）點擊裝置面板熱鍵，在HMI界面上選擇控制對象，并點擊確定。
3）在界面彈窗上選擇控制方向并點擊確定。控制執行后，控制畫面顯示實際設備狀態。若在HMI控制菜單的子菜單中選擇裝置并執行控制，需輸入控制密碼。
5.3.2 通過SCADA 控制
裝置通過規約連接到SCADA，SCADA可以對開關手車、接地刀閘進行遠程遙控。 通過SCADA對裝置進行實施控制時，需要輸入控制密碼。通過SCADA對裝置進行控制，需要滿足以下條件：
l 確保裝置處于遠方/就地模式。
l 確保已完成對通信端口采用的映射文件的設置。
l 確保設備的控制信號已配置到通信端口上。
l 裝置已獲得相應的配置信息。
圖 5-3 單設備控制
5.4 多設備順序控制
開關柜有以下運行模式：
l 運行模式：斷路器合位，手車合位，接地刀閘分位；
l 熱備用模式：斷路器分位，手車合位，接地刀閘分位；
l 冷備用模式： 斷路器分位，手車分位，接地刀閘分位；
l 檢修模式： 斷路器分位，手車分位，接地刀閘合位。
通過以太網接口對電動底盤車及地刀控制器實現遠方控制，根據底盤車、接地刀和斷路器的機械位置和電氣狀態，自動完成斷路器順序化操作；對開關柜內斷路器及接地刀進行位置的實時實況查看，實現一鍵順控狀態與視頻雙確認。
RKS-K28一鍵順控系統支持實現各個模式之間切換的一鍵順序控制（順控）功能。順控命令執行時，智能綜合監控裝置檢查運行模式，并檢查斷路器、手車（隔離開關）、接地刀閘的位置。不滿足順控條件的，順控將被閉鎖。順控中若出現異常，即使異常立刻恢復，順控都停止執行。通過裝置RKS-IED、SCADA可實現一鍵順控。
圖 5-4 一鍵順控
5.5 機械特性監視
機械特性曲線操作可以在RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統上查看，也可以通過Modbus等通訊規約從后臺的SCADA進行波形的讀取。
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統的機械特性曲線界面，會顯示可控一次設備的機械動作波形曲線。一次設備在被控制過程中是否正常可以通過兩條曲線的相似度來判斷。實時波形生成后，將會附帶波形的分析結果，包括：直流電壓值、電機平均運行電流、電機運行時間以及實時波和基準波形的相似度。這些信息可以直接通過裝置自帶的網頁界面查看，也支持通過標準的COMTRAD錄波格式中.inf文件，隨錄波文件（ .cfg和.dat文件）通過Modbus規約一起上送后臺的SCADA。
手車、地刀、跳合閘線圈、儲能電機和三工位開關電機在進行電動操作的過程中，會觸發電流波形錄制。
機械動作波形指在自動控制、順序控制或手動控制一次設備時，裝置錄制保存的電流波形。手車、地刀、跳合閘線圈、儲能電機和三工位開關電機在進行電動操作的過程中，會觸發電流波形錄制。波形包含：
l 手車前進電機電流波形
l 手車后退電機電流波形
l 地刀分電機電流波形
l 地刀合電機電流波形
l 儲能電機電流波形
l 分閘線圈電流波形
l 合閘線圈電流波形
圖 5-5 合閘曲線圖
5.6 智能無線測溫
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統采用無線通信技術與溫度傳感器之間實現無線數據傳輸，不需要對開關柜做任何的物理結構改變，也不需要進行施工布線，很好地解決高壓隔離的問題，同時采用超低功耗設計和屏蔽技術解決了測溫終端的使用壽命和抗強電磁干擾的問題。一臺 RKS-K28融合系統可以接收 24 個無線測溫傳感器數據。
無線測溫傳感器外殼是耐高溫絕緣材料，并由絕緣材料密封。體積小、重量輕。如下圖：
圖 5-6 無線測溫圖
技術參數：
l 溫度測量范圍：-35℃~+150℃
l 工作溫度：-40℃~+85℃
l 精度：±0.5℃
l 分辨率：0.5℃
l 溫度測量周期：每 2 分鐘（可定制為大于 1 分鐘的任意時間間隔）
l 供電方式：感應供電
l 射頻標準：433M
l 最大發射功率：+20dBm
l 安裝方式：硅鋼片，螺釘固定。
5.7 外接傳感器
RKS-K28智能開關柜一鍵順控融合系統，可以連接以下外接傳感器：
5.7.1 溫濕度控制器
外接傳感器通過RKS-IED綜合監控單元的測溫接收器上擴展出的RS485總線進行ModBus通訊。各傳感器通訊參數需預先設置為 4800，8，N，1，并設置不同物理地址。
為確保正常通訊，傳感器的物理地址必須與RKS-IED綜合監控單元的配置工具中各外接傳感器配置的物理地址保持一致。當傳感器與裝置通訊異常時，RKS-IED綜合監控單元會發出連接中斷告警。
5.7.2 溫濕度傳感器：
l 工作電源：DC 5~36V（接入端 口 X1-19 、X1-20）。
l 工作接 口：RS485（接入端 口 X1-21—485A 、X1-22—485B）。
l 波特率：4800。
l 地址設置：斷路器室-1 、 電纜室-2 、母排室-3。
l 工作溫度：-40 ～ +85℃。
l 溫度采集范圍：-40℃~+125℃。
l 濕度采集范圍：0~ 100%RH。
l 安裝：支持定位孔、導軌安裝。
圖 5-7 外接傳感器數據
5.8 網絡視頻顯示
RKS-K28根據網絡攝像機的 IP 地址，對網絡攝像機進行訪問，實時監控開關柜里的情況，并可對圖像資料實時編輯和存儲， 同時還可以控制攝像機的云臺和鏡頭，進行全方位地監控。
攝像頭采用廣角攝像頭，電源和視頻信號都通過網線方式傳輸(網線需選用6類8芯線)。接口采用 RJ45接口。攝像頭本地可錄像，錄像時長取決于TF卡大小和選擇的錄像分辨率，最大支持 64GTF卡，錄像功能采用觀測時同步記錄的方式，默認 IP 地址為：192.168.1.10。其他參數如下：
l 工作電源： DC 12V。
l 分辨率：1920*1080。
l 可視角度：長邊 FOV130 度。
l 圖像翻轉：垂直、水平圖像翻轉。
l 有線網絡接口：標準 10/100Mbps 快速以太網， 自動 MDIX。
l 網絡協議：TCP/IP,DHCP,HTTP,UPNP， RTSP，ONVIF。
l 圖像存儲：錄像、圖片存儲回放（保存TF卡中，不低于8G ，存儲時間不低于30分鐘,在PC端可調用錄像），圖像緩存，可在移動偵測觸發錄像時，獲取觸發條件前一段時間的圖像（即能獲取到觸發錄像的動作）。
l 工作溫度：-25℃～55℃ , 20％-80％無水汽凝結。
l 儲存溫度：-40℃～60℃ ,0%-90%無水汽凝結。
l 安裝：支持定位孔、導軌安裝。
5.9 環境參數
主要檢測開關柜內斷路器室和電纜頭出線室內的溫度與濕度。
5.10 通訊
RKS-K28智能開關柜一鍵順控系統具有4路RS-485接口的標準通訊接口和4路以太網標準通訊接口。
RS-485通信接口使用差分信號傳輸方式，可以有效抑制共模干擾信號，提高數據傳輸的可靠性和穩定性。接口采用間距為5.08mm的5位工業接線端子。RS-485接 口參數：
l 工作方式：半雙工；
l 通信速率：2400、4800、9600、19200、38400bps；
l 通信協議：標準 MODBUS；
以太網接口類型為RJ45，連接采用非屏蔽雙絞線（UTP）或屏蔽雙絞線（STP），連接距離不超過100m。100Mbps連接采用120Ω的5類線，而10Mbps連接采用的是20Ω的3、4、5類線。以太網接口參數：
l 通信協議：MODBUS-TCP
l 默認 ID：192.168.0.88（可自行更改）
Copyright 2018 成都瑞科電氣有限公司 REALCODE ELECTRIC 版權所有 網站建設：三以網絡 備案編號：蜀ICP備19041233號-1
