論低壓配電監(jiān)控裝置在用電管理中的應(yīng)用

陳永強(qiáng)

0.概述

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)電力的需求已經(jīng)不僅僅滿(mǎn)足于有電用，良好的供電質(zhì)量和服務(wù)水平，成為社會(huì)對(duì)供電企業(yè)要求的重要部分。在電力管理發(fā)展過(guò)程中，原來(lái)以拉閘限電為目的的負(fù)荷控制正逐漸向用電管理方向過(guò)渡，電力企業(yè)為提高供電質(zhì)量和服務(wù)水平，需要有一套完善的用電側(cè)電能管理系統(tǒng)，對(duì)與用戶(hù)直接相關(guān)的低壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握低壓配電網(wǎng)運(yùn)行的情況，適時(shí)根據(jù)供電需求的增長(zhǎng)調(diào)整電網(wǎng)負(fù)荷，及時(shí)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(gè)環(huán)節(jié)，它一般以低壓網(wǎng)中的配變?yōu)楸O(jiān)測(cè)對(duì)象，使電力部門(mén)及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況，為線損分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、電壓合格率、配電規(guī)劃等提供科學(xué)的依據(jù)。

1.配電監(jiān)控裝置在用電側(cè)電能管理中的應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，低壓配電網(wǎng)絡(luò)一直是供電系統(tǒng)運(yùn)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(guò)載發(fā)熱、線損率高、電壓質(zhì)量合格率低等，既容易燒毀設(shè)備，也容易危及低壓電網(wǎng)安全可靠運(yùn)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(bào)電壓質(zhì)量合格率和作配電網(wǎng)的可靠性統(tǒng)計(jì)，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(luò)負(fù)荷情況及重點(diǎn)用戶(hù)的年、季、月、日各種負(fù)荷曲線等重要信息。但多年來(lái)，由于低壓配電網(wǎng)絡(luò)缺乏這方面的自動(dòng)化檢測(cè)手段，一般都在每年或每季的幾個(gè)典型日，由工作人員用鉗式電流表逐個(gè)測(cè)量配電裝置負(fù)荷的簡(jiǎn)單方法，結(jié)果是費(fèi)時(shí)費(fèi)工，既不能反映真實(shí)情況，也不能解決實(shí)際問(wèn)題。為此，研發(fā)、推廣一系列低壓配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控裝置儀表是十分必要的。

1.1配電監(jiān)控裝置硬件構(gòu)成與工作原理

該類(lèi)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(shè)計(jì)使得該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)與升級(jí)。儀表在工作時(shí)，對(duì)低壓配電房?jī)?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(jìn)行緩沖放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，送到CPU進(jìn)行處理，CPU將處理過(guò)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。

1.2配電監(jiān)控裝置的功能描述

1.2.1測(cè)量、顯示及存儲(chǔ)功能

在工作中，配電監(jiān)控裝置對(duì)低壓配電柜內(nèi)的各種電壓、電流進(jìn)行采樣后，經(jīng)過(guò)計(jì)算模塊，將電流、電壓、頻率、有功和無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能量、環(huán)境溫度等各類(lèi)數(shù)據(jù)傳輸給CPU或DSP，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣最終得到的電網(wǎng)狀態(tài)信息將會(huì)通過(guò)顯示模塊反映給工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，對(duì)于那些需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)將其存儲(chǔ)在大容量的存儲(chǔ)器中。

1.2.2數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集及遠(yuǎn)程通訊功能

目前，這類(lèi)儀表除了可以利用手抄機(jī)對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行手工抄表外，一般還可以擴(kuò)展各種通訊接口，支持RS232、RS485、ISDN等多種通訊協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集效率更高、操作更簡(jiǎn)單。隨著USB技術(shù)的日漸成熟，利用電子盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)，比較適合于目前我國(guó)電力系統(tǒng)的需要。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)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(jī)聯(lián)系，通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通訊；還可以在監(jiān)控裝置表內(nèi)置一個(gè)modem通訊模塊，通過(guò)固定電話(huà)網(wǎng)絡(luò)撥號(hào)連接的方式訪問(wèn)監(jiān)控裝置，進(jìn)行遠(yuǎn)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(gè)GPRS終端，管理中心便可以利用移動(dòng)通訊的GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。

1.2.3停電抄表和電路保護(hù)功能

在停電或設(shè)備電源模塊發(fā)生故障時(shí)，工作人員仍然可能需要對(duì)測(cè)控儀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取操作，因此監(jiān)控裝置應(yīng)設(shè)有備用電源接口，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)控儀存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在任何時(shí)候都可以供讀取。此外存儲(chǔ)器還應(yīng)具備靜態(tài)存儲(chǔ)功能，保證在停電時(shí)，數(shù)據(jù)可以有效的保存在內(nèi)部存儲(chǔ)單元，而不會(huì)丟失。測(cè)控儀應(yīng)配置過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)元件，可以對(duì)短路、過(guò)載或過(guò)壓狀況進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)。

低壓配電監(jiān)控裝置在用電管理中的應(yīng)用。

1.2.4動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償功能

在低壓配電網(wǎng)中，尤其對(duì)公用配變臺(tái)區(qū)，由于負(fù)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(wú)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(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)中央處理器來(lái)控制電容器的投切開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能。當(dāng)需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，配變運(yùn)行的三相無(wú)功電流及三相電壓輸入到無(wú)功補(bǔ)償控制器的模塊，無(wú)功補(bǔ)償控制器根據(jù)配變當(dāng)時(shí)需要補(bǔ)償無(wú)功量，決定補(bǔ)償電容的投入或切除。

1.2.5數(shù)據(jù)綜合處理功能

配電監(jiān)控裝置還應(yīng)具備配套的后臺(tái)管理軟件，幫助用電管理中心的工作人員對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。目前此類(lèi)管理軟件的主要功能一般包括報(bào)表分析（日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表，年報(bào)表）；采集記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；電壓、電流等參數(shù)曲線的繪制；無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜魍肚袪顟B(tài)分析等。

通過(guò)后臺(tái)管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，工作人員可以根據(jù)軟件分析結(jié)果，及時(shí)調(diào)整配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1.3監(jiān)控系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計(jì)

配電監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)一般包括兩個(gè)部分：配電監(jiān)控裝置控制軟件和后臺(tái)管理軟件。本文重點(diǎn)介紹配電監(jiān)控裝置控制軟件的設(shè)計(jì)流程和實(shí)現(xiàn)功能。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分遵循模塊化的設(shè)計(jì)方法，以便于調(diào)試。

系統(tǒng)復(fù)位以后，硬件電路便開(kāi)始對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)GB檢驗(yàn)規(guī)范采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)該在規(guī)定范圍以?xún)?nèi)，CPU根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否達(dá)到規(guī)范，若采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，程序返回到初始化部分重新開(kāi)始。若這樣循環(huán)一定的次數(shù)，那么系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)來(lái)提示技術(shù)人員檢修，否則，CPU便對(duì)得到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算并存儲(chǔ)。接下來(lái)顯示程序便將準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)通過(guò)LCD或數(shù)碼顯示模塊顯示出來(lái)。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)電壓、電流的不平衡，便會(huì)通過(guò)程序進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。這樣，一次操作完成后，程序便返回到采集部分，進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，直到系統(tǒng)被重新復(fù)位。

2.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(jìn)一步加速，如何利用高新科技手段來(lái)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，如何提高效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)服務(wù)，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)用電營(yíng)銷(xiāo)現(xiàn)代化的重要任務(wù)。利用現(xiàn)代化的配電監(jiān)控手段對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，可給用電管理提供直接的、便利的技術(shù)支持，為負(fù)荷預(yù)測(cè)、電網(wǎng)規(guī)劃、電力調(diào)度、用電營(yíng)銷(xiāo)管理、營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)水平、用電檢查、電能計(jì)量管理等提供科學(xué)的分析依據(jù)。在此，我們把配電綜合監(jiān)控裝置在電能負(fù)荷管理系統(tǒng)中的作用歸納為以下6點(diǎn)：

（1）為及時(shí)了解電力市場(chǎng)需求，合理進(jìn)行電力資源配置提供了有效的數(shù)據(jù)資料。

（2）幫助電力企業(yè)更好地為客戶(hù)服務(wù)，從而制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的營(yíng)銷(xiāo)策略，提高電力資源的配置效率。

（3）利用遠(yuǎn)程通信功能，可以推動(dòng)用戶(hù)遠(yuǎn)程抄表的普及工作。

（4）利用軟件管理系統(tǒng)，為配網(wǎng)管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的用戶(hù)用電信息，提高配網(wǎng)管理水平，為配網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)和用戶(hù)接入提供分析、決策依據(jù)。

（5）配套使用的管理軟件，可以強(qiáng)化計(jì)量裝置的工況監(jiān)視，防止竊電和因裝置故障而漏抄電量。

（6）提供真實(shí)線損，為電力企業(yè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)服務(wù)。