淺談低壓配電監(jiān)控裝置的功能及作用

摘 要：電力企業(yè)為提高供電質(zhì)量和服務水平，需要一套用電側(cè)電能管理系統(tǒng)。本文主要介紹低壓配電監(jiān)控裝置在用電側(cè)電能管理中的應用、功能和其作用。

關鍵詞：低壓配電；監(jiān)控裝置；應用；功能；作用

1概述

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對電力的需求已經(jīng)不僅僅滿足于有電用，良好的供電質(zhì)量和服務水平，成為社會對供電企業(yè)要求的重要部分。在電力管理發(fā)展過程中，原來以拉閘限電為目的的負荷控制正逐漸向用電管理方向過渡，電力企業(yè)為提高供電質(zhì)量和服務水平，需要有一套完善的用電側(cè)電能管理系統(tǒng)，對與用戶直接相關的低壓電網(wǎng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時掌握低壓配電網(wǎng)運行的情況，適時根據(jù)供電需求的增長調(diào)整電網(wǎng)負荷，及時發(fā)現(xiàn)和定位電網(wǎng)故障，發(fā)現(xiàn)異常供電和異常線損，杜絕供電隱患。低壓配電監(jiān)控裝置是整套用電側(cè)電能管理系統(tǒng)中的最重要的一個環(huán)節(jié)，它一般以低壓網(wǎng)中的配變?yōu)楸O(jiān)測對象，使電力部門及時了解設備運行狀況，為線損分析、負荷預測、電壓合格率、配電規(guī)劃等提供科學的依據(jù)。

2配電監(jiān)控裝置在用電側(cè)電能管理中的應用

長期以來，低壓配電網(wǎng)絡一直是供電系統(tǒng)運行可靠性的薄弱環(huán)節(jié)之一，一些配電變壓器和配電線路因過載發(fā)熱、線損率高、電壓質(zhì)量合格率低等，既容易燒毀設備，也容易危及低壓電網(wǎng)安全可靠運行，而這些故障卻常常被人們忽視，為此，原能源部規(guī)定各基層單位要定期上報電壓質(zhì)量合格率和作配電網(wǎng)的可靠性統(tǒng)計，并在“用電管理信息技術(shù)規(guī)范”中明確提出要掌握配電網(wǎng)絡負荷情況及重點用戶的年、季、月、日各種負荷曲線等重要信息。但多年來，由于低壓配電網(wǎng)絡缺乏這方面的自動化檢測手段，一般都在每年或每季的幾個典型日，由工作人員用鉗式電流表逐個測量配電裝置負荷的簡單方法，結(jié)果是費時費工，既不能反映真實情況，也不能解決實際問題。為此，研發(fā)、推廣一系列低壓配電網(wǎng)絡的監(jiān)控裝置儀表是十分必要的。

2.1配電監(jiān)控裝置硬件構(gòu)成與工作原理

該類儀表的系統(tǒng)構(gòu)成一般由電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及控制模塊、顯示模塊、CPU模塊和通訊模塊五大部分組成。模塊化的設計使得該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、便于維護與升級。儀表在工作時，對低壓配電房內(nèi)低壓配電柜的三相電壓、三相電流分別取樣后，送到放大電路進行緩沖放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，送到CPU進行處理，CPU將處理過的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送至顯示部分、通訊部分等數(shù)據(jù)輸出單元。

2.2配電監(jiān)控裝置的功能描述

測量、顯示及存儲功能：在工作中，配電監(jiān)控裝置對低壓配電柜內(nèi)的各種電壓、電流進行采樣后，經(jīng)過計算模塊，將電流、電壓、頻率、有功和無功功率、功率因數(shù)、電能量、環(huán)境溫度等各類數(shù)據(jù)傳輸給CPU或DSP，進行數(shù)據(jù)處理，這樣最終得到的電網(wǎng)狀態(tài)信息將會通過顯示模塊反映給工作人員進行數(shù)據(jù)的讀取，對于那些需要存儲的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會將其存儲在大容量的存儲器中。

數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集及遠程通訊功能：目前，這類儀表除了可以利用手抄機對測量所得數(shù)據(jù)進行手工抄表外，一般還可以擴展各種通訊接口，支持RS232、RS485、ISDN等多種通訊協(xié)議，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集效率更高、操作更簡單。隨著USB技術(shù)的日漸成熟，利用電子盤進行數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集已經(jīng)成為可能。這種方式具有傳輸誤碼率低、采集速度快、成本低廉等優(yōu)點，比較適合于目前我國電力系統(tǒng)的需要。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程通訊方面，可以利用監(jiān)控裝置的RS232、RS485通訊接口與光端機聯(lián)系，通過光纖實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程通訊；還可以在監(jiān)控裝置表內(nèi)置一個modem通訊模塊，通過固定電話網(wǎng)絡撥號連接的方式訪問監(jiān)控裝置，進行遠程數(shù)據(jù)采集；更新的技術(shù)是在監(jiān)控裝置內(nèi)置GPRS通訊模塊，使監(jiān)控裝置成為一個GPRS終端，管理中心便可以利用移動通訊的GPRS網(wǎng)絡進行遠程數(shù)據(jù)采集。

停電抄表和電路保護功能：在停電或設備電源模塊發(fā)生故障時，工作人員仍然可能需要對測控儀數(shù)據(jù)存儲器進行讀取操作，因此監(jiān)控裝置應設有備用電源接口，從而實現(xiàn)測控儀存儲的數(shù)據(jù)在任何時候都可以供讀取。此外存儲器還應具備靜態(tài)存儲功能，保證在停電時，數(shù)據(jù)可以有效的保存在內(nèi)部存儲單元，而不會丟失。測控儀應配置過流、過壓保護元件，可以對短路、過載或過壓狀況進行自動保護。

動態(tài)無功補償功能：在低壓配電網(wǎng)中，尤其對公用配變臺區(qū)，由于負荷的分散性和用電的不定期性等因素，決定了其三相電流及無功功率很難分配得完全平衡，在此方面，利用低壓配電監(jiān)控裝置的動態(tài)無功補償功能，可實現(xiàn)對電容器組的智能投切。監(jiān)控系統(tǒng)的控制軟件可以在配電網(wǎng)的多種接線方式下，通過中央處理器來控制電容器的投切開關，實現(xiàn)補償功能。當需要進行無功補償時，配變運行的三相無功電流及三相電壓輸入到無功補償控制器的模塊，無功補償控制器根據(jù)配變當時需要補償無功量，決定補償電容的投入或切除。

數(shù)據(jù)綜合處理功能：配電監(jiān)控裝置還應具備配套的后臺管理軟件，幫助用電管理中心的工作人員對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析。目前此類管理軟件的主要功能一般包括報表分析(日報表，月報表，年報表)；采集記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)計；電壓、電流等參數(shù)曲線的繪制；無功補償?shù)碾娙萜魍肚袪顟B(tài)分析等。

通過后臺管理軟件對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與計算，工作人員可以根據(jù)軟件分析結(jié)果，及時調(diào)整配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，保證電網(wǎng)的安全運行。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)的控制軟件設計

配電監(jiān)控軟件的設計一般包括兩個部分：配電監(jiān)控裝置控制軟件和后臺管理軟件。本文重點介紹配電監(jiān)控裝置控制軟件的設計流程和實現(xiàn)功能。系統(tǒng)的軟件設計部分遵循模塊化的設計方法，以便于調(diào)試。

系統(tǒng)復位以后，硬件電路便開始對電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行采集，根據(jù)GB檢驗規(guī)范采集到的數(shù)據(jù)應該在規(guī)定范圍以內(nèi)，CPU根據(jù)此標準來判斷數(shù)據(jù)是否達到規(guī)范，若采集數(shù)據(jù)不準確，程序返回到初始化部分重新開始。若這樣循環(huán)一定的次數(shù)，那么系統(tǒng)便會發(fā)出報警信號來提示技術(shù)人員檢修，否則，CPU便對得到的準確數(shù)據(jù)進行各種計算并存儲。接下來顯示程序便將準確的數(shù)據(jù)通過LCD或數(shù)碼顯示模塊顯示出來。系統(tǒng)監(jiān)測到電網(wǎng)電壓、電流的不平衡，便會通過程序進行自動補償。這樣，一次操作完成后，程序便返回到采集部分，進入循環(huán)狀態(tài)，直到系統(tǒng)被重新復位。

3配電綜合監(jiān)控裝置在用電側(cè)電能管理系統(tǒng)中的作用

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，電力供需矛盾發(fā)生了很大的變化，特別是隨著電力企業(yè)改革的進一步加速，如何利用高新科技手段來適應市場經(jīng)濟，如何提高效率，降低成本，實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)服務，已經(jīng)成為實現(xiàn)用電營銷現(xiàn)代化的重要任務。利用現(xiàn)代化的配電監(jiān)控手段對用電網(wǎng)絡進行實時監(jiān)測與控制，可給用電管理提供直接的、便利的技術(shù)支持，為負荷預測、電網(wǎng)規(guī)劃、電力調(diào)度、用電營銷管理、營銷服務水平、用電檢查、電能計量管理等提供科學的分析依據(jù)。在此，我們把配電綜合監(jiān)控裝置在電能負荷管理系統(tǒng)中的作用歸納為以下6點：為及時了解電力市場需求，合理進行電力資源配置提供了有效的數(shù)據(jù)資料。幫助電力企業(yè)更好地為客戶服務，從而制定長遠的營銷策略，提高電力資源的配置效率。利用遠程通信功能，可以推動用戶遠程抄表的普及工作。利用軟件管理系統(tǒng)，為配網(wǎng)管理系統(tǒng)提供實時的用戶用電信息，提高配網(wǎng)管理水平，為配網(wǎng)運行、維護和用戶接入提供分析、決策依據(jù)。配套使用的管理軟件，可以強化計量裝置的工況監(jiān)視，防止竊電和因裝置故障而漏抄電量。提供真實線損，為電力企業(yè)商業(yè)化運營服務。

結(jié)束語

利用監(jiān)控裝置形成完整的低壓配電網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，為供電企業(yè)的用電側(cè)電能管理提供科學可靠的決策依據(jù)，其經(jīng)濟效益和社會效益是不言而喻的。與此同時，我們也應該注意到目前該類監(jiān)控裝置尚無統(tǒng)一的國家或行業(yè)標準，配套軟件功能也有待提高。希望各生產(chǎn)企業(yè)與供電企業(yè)緊密協(xié)作，在實際運行中發(fā)現(xiàn)問題，及時改進，進一步完善和提高監(jiān)控裝置的各項功能，也希望有關部門加快該類監(jiān)控裝置國家或行業(yè)標準的制定工作，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)標準，使低壓配電監(jiān)控裝置在用電側(cè)電能管理中切實發(fā)揮作用。