配電線路過負荷監控儀
圖1 配電線路過負荷監控儀下面以上海ACREL配電線路過負荷監控裝置為例,介紹ACM配電線路過負荷監控裝置的功能和技術參數。
該產品適用於突然斷電比過負載造成的損失更大的線路，其過負載保護應作用於信號而不應作用於切斷電路的場合。
必要性
JGJ16-2008《民用建築電氣設計規範》中7.6關於低壓配電線路的保護，是強制性要求的，因此配電線路過負荷監控是必要的。7.6.1條規定“低壓配電線路應根據不同故障類別和具體工程要求裝設短路保護、過負載保護和接地故障保護，作用於切斷供電電源或發出報警信號”。因此，在配電設計中，大量採用各種類型的斷路器，用於實現線路過負荷時的保護。
目前在配電設計中常用的有微型斷路器、塑殼斷路器、熔斷器。其中微型斷路器主要套用於家用及類似場所過電流保護，額定電流不超過125A；工業類場合使用的多為塑殼斷路器，電流最大可達1250A。根據GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》、GB 10963.1-2005/IEC 60898-1：2002 《家用及類似電器裝置用過電流保護斷路器 第1部分：交流操作的斷路器 》、GB 13539.1-2008/IEC 60269-1:2006 《低壓熔斷器 第1部分：基本要求》對於設備要求如下特性，見表1：
由表1可得，一旦配電線路中的電流超過一定的倍數，斷路器會在約定的時間內動作，從而切斷負荷迴路。但是，對於某些重要的迴路，是不允許切斷供電的，JGJ16-2008《民用建築電氣設計規範》第3.2.1定義了一級、二級負荷情況，明確指出中斷供電將造成人身傷亡；政治、經濟重要影響；影響重要用電單位的正常工作或造成公共場所秩序嚴重混亂。例如：重要通信樞紐、重要交通樞紐、重要的經濟信息中心、特級或甲級體育建築、國賓館、國家級及承擔重大國事活動的會堂以及經常用於重要國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷等。因此在7.6.3條5規定“突然斷電比過負載造成的損失更大的線路，其過負載保護應作用於信號而不應作用於切斷電路”。對於上述要求，那么傳統的開關明顯是不能滿足標準要求。
因此，我們需要配電線路過負荷監控儀，能夠針對不同類型的脫扣特性，線上路過負荷時，發出告警信號，提醒用戶及時採取措施。
符合標準
l GB 50054 《低壓配電設計規範》
l JGJ16-2008 《民用建築電氣設計規範》
l GB14048.2-2008/IEC60947-2:2006 《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》
l GB10963.1-2005/IEC60898-1：2002 《家用及類似電器裝置用過電流保護斷路器 第1部分：交流操作的斷路器 》
l GB13539.1-2008/IEC60269-1:2006 《低壓熔斷器 第1部分：基本要求 》
工作原理
圖 2 硬體電路框圖1 主控CPU
CPU採用基於ARM Cortex-M3架構核心的32位處理器STM32F103R8T6，時鐘頻率最高可達72MHz，內置64K的Flash、20K的RAM、12位AD、4個16位定時器、3路USART通訊口等多種資源，具有極高的性價比。
2 電源
電源是一台設備能否正常、穩定、可靠工作的關鍵部分，採用通用開關電源模組。該電源模組輸入電壓為AC85V～265V，輸入頻率45Hz～60Hz，具有多路隔離電壓輸出，滿足多種功能對不同供電電壓的要求。輸出電壓穩定、故障率小，輸出紋波 <1%。具有過壓、過流保護，具有很高的穩定性、可靠性和抗干擾能力。
3 信號採集電路（圖3）
圖3 信號採集電路4 人機互動單元
人機互動單元採用LCD液晶顯示和按鍵輸入。能夠直觀地顯示測量參數和設定參數。用戶可根據實際需要進行各種參數的設定設定。
通訊電路原理圖通訊接口模組採用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約，能實現遙測、遙控、遙信等功能，見圖4。
6 繼電器輸出接口
繼電器輸出接口（圖5）是動作的執行機構，當出現故障時，繼電器便會產生動作，發出報警信號。
圖 5 繼電器輸出原理圖內部軟體設計
配電線路過負荷監控裝置的軟體流程主要包括A/D子程式、保護子程式、計運算元程式、顯示子程式、按鍵處理子程式、通訊子程式等子程式，主程式流程如圖6所示：
圖 6 主程式流程圖適用環境
l 工作溫度：-10℃～+60℃
l 儲存溫度：-20℃～+70℃
l 相對濕度：5﹪～95﹪不結露
l 海拔高度：≤2000m
l 防護等級：IP20
l 污染等級：3級, 安裝類別：III級
電磁兼容
l 靜電抗干擾實驗 Ⅲ級(IEC61000-4-2)
l 輻射抗干擾試驗 Ⅲ級(IEC61000-4-3)
l 電快速瞬變脈衝群干擾試驗 Ⅳ級(IEC61000-4-4)
l 浪涌抗干擾試驗 Ⅳ級(IEC61000-4-5)
l 射頻傳導干擾試驗 Ⅲ級(IEC61000-4-6)
l 電磁場抗干擾試驗 Ⅲ級(IEC61000-4-8)
附加功能
l U — 電壓功能
l L — 漏電測量
l M — 4～20mA模擬量輸出
l K — 開關量輸入
l C — 通訊接口
註：1、ACM2僅具有K、C附加功能。
技術參數
輔助電源
AC85～270V/DC100～350V，功耗5VA
輸入
頻率：45-65Hz
信號：二次側5A
測量範圍：0-9999A
過載：持續2In，瞬時10In/5秒
繼電器輸出
2常開觸點,容量AC250V 5A或DC30V 5A
動作時限
報警1瞬時動作；報警2於5s後動作
安全性
工頻耐壓：電源、電壓、電流輸入迴路之間 AC2kV/1min、50Hz
絕緣電阻：輸入、輸出端對機殼>100MΩ
安裝方式
圖7 一體式3 — 分體式，如圖1，採用的是分體式安裝，由數據線與主體相連。點陣LCD顯示，美觀大方。
顯示方式
ACM2主體安裝方式為標準35mm導軌式安裝。
ACM3主體安裝方式為標準35mm導軌式安裝。
ACM3顯示模組安裝方式為嵌入式，外形尺寸為90mm*70mm，開孔尺寸為 86mm*66mm，分體液晶顯示（90FL）。
計算方法
監控裝置採用真有效值的計算方法、可測量三相電流、三相電壓、四象限有功、無功、功率因數、漏電流、頻率、2～15次諧波等參數，在較寬的頻率範圍內實現了較高的精度。集成有多種類型斷路器的動作特性。該裝置集低壓電測儀表的測量功能和線路監控功能於一體，是重要負荷迴路理想的監控元件。
監控裝置性能
時間-電流工況圖
圖8 時間-電流工況圖l Ⅰ—正常運行
l Ⅱ—報警1動作
l Ⅲ—報警1段動作、報警2段不動作區間
l Ⅳ—報警2段動作區間
l T1—報警2動作延時時間設定值
l I1—報警1段過載值
l I2—報警2段過載值配電線路保護電器類型
微型斷路器
1段報警（1.13In）、2段報警（1.45In）
塑殼斷路器
1段報警（1.05In）、2段報警（1.3In）
熔斷器
1段報警（1.25In）、2段報警（1.45In）
約定不動作電流
整定電流倍數：1.05
起始狀態：從冷態開始
約定時間In≤63A：≥1h
約定時間In≥63A：≥2h
約定動作電流
整定電流倍數：1.3
起始狀態：從熱態開始
約定時間In≤63A：<1h
約定時間In≥63A：<2h
套用案例
下圖9為典型的套用案例。
圖9 配電線路過負荷監控儀套用案例選型
ACM2-25標配功能:電流測量、報警1、報警2、電流顯示
ACM2-63/KC標配功能: 電流測量、報警1、報警2、電流顯示 ；選配功能：開關量輸入、通訊
ACM3-100標配功能: 電流測量、報警1、報警2、蜂鳴器報警
ACM3-100/ULMKC-90FL標配功能: 電流測量、報警1、報警2、蜂鳴器報警；選配功能：電壓測量、漏電、模擬量輸出、開關量輸入、通訊、分體顯示單元
訂貨注意事項
² 如用戶無特別註明，則監控裝置主體與顯示單元的連線線默認為1.5m。
² 報警2延後時間可調整，如用戶無特殊要求，報警1瞬時動作，報警2於5s後動作。
範例
型 號：ACM3-100/ULMKC-90FL
輔助電源：AC/DC220V
額定電流：100A
測量參數：電流測量、報警1、報警2、蜂鳴器報警
附加功能：電壓測量、漏電、模擬量輸出、開關量輸入、通訊、分體顯示單元
