低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的探討

【摘 要】隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)活動對低壓配電要求的升高，我國的低壓配電技術(shù)也得到了不斷更新與發(fā)展，在社會不斷追求新技術(shù)的情勢下，新型的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)也隨之應(yīng)運(yùn)而生，低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)是對原有的低壓監(jiān)控模式的升級與創(chuàng)新體現(xiàn)，本文對低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的意義、現(xiàn)有的低壓配電智能化監(jiān)控的模式及低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化方案均做了簡要的分析，具體如下文所示。

【關(guān)鍵詞】低壓配電；智能化；監(jiān)控系統(tǒng)；分析

一、低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的概述

隨著社會的進(jìn)步與計算機(jī)技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)已不適應(yīng)于時代發(fā)展對于低壓配電系統(tǒng)智能化與安全性的要求。日新月異的計算機(jī)技術(shù)為其系統(tǒng)的穩(wěn)定性與微處理器的技術(shù)上的運(yùn)用提供可靠的保障，于是業(yè)內(nèi)開始有人嘗試將智能低壓計算機(jī)機(jī)監(jiān)控裝置運(yùn)用到低壓配電監(jiān)控中，希望借此技術(shù)實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的目的，無數(shù)事實(shí)證明，低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)得到了有效地運(yùn)用，最大程度地實(shí)現(xiàn)了分散式監(jiān)控，確保了低壓供電的安全性，降低了巡檢人員的巡檢工作量?？v觀當(dāng)前市場上對低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用情況，大多數(shù)的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)都是建立在SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行的創(chuàng)新與改進(jìn)。這種系統(tǒng)可滿足一般的監(jiān)控需求，但是對于低壓電力系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，所以，目前還沒有一種可以稱為“金標(biāo)準(zhǔn)”的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可改善的空間仍較大。低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)中各元件所具備的功能有電動機(jī)控制、開關(guān)控制、電力質(zhì)量監(jiān)測等。事實(shí)上，該系統(tǒng)中的大多數(shù)原件都屬于智能化原件。在實(shí)際運(yùn)用中，智能化元件可根據(jù)自身的特點(diǎn)運(yùn)行而不必完全依賴于計算機(jī)，這樣可以保障低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的有效性，滿足控制過程的需求。

二、現(xiàn)行的低壓配電智能化監(jiān)控模式

2.1建立于PLC和普通斷路器的智能監(jiān)控模式[1]

該模式主要是通過PLC的接口使低壓配電系統(tǒng)中的配電總量全部匯總于PLC，PLC再將配電總量上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)行遠(yuǎn)程操作來控制斷路器。這種監(jiān)控模式的特點(diǎn)是PLC接口處的開關(guān)量的輸出口與輸入口，可有效抗擊干擾，控制方式較為靈活，該智能模式的弊端是裝置時的接線工作較為復(fù)雜，較易出現(xiàn)故障，而且模擬量的采集較為困難，因此，成本相對要高出許多。

2.2 建立于智能斷路器的監(jiān)控模式

該類型的智能監(jiān)控模式就是將智能斷路器與智能脫扣器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對欠壓、接地、長（短）延時與瞬時過流的保護(hù)作用，智能型斷路器可對電壓、電流、有功（無功）功率、頻率等參數(shù)的狀態(tài)和信息進(jìn)行實(shí)時、有效的顯示。可通過通信接口將數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程計算機(jī)，或是接受遠(yuǎn)程計算機(jī)和遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送的控制指令。該智能模式的主要特點(diǎn)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制與保護(hù)并集合于斷路器內(nèi)，使斷路器的性能得到了提升，但是該模式所涉及到的產(chǎn)品的造價均較高，監(jiān)控系統(tǒng)較為分散。

2.3 基于數(shù)字智能儀表與普通斷路器的監(jiān)控模式[2]

該智能監(jiān)控模式主要針對SOE事件及模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，記錄時通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)的信息監(jiān)控：1.通過數(shù)字智能儀表將各種數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程的通信處理系統(tǒng)；2.接受遠(yuǎn)程處理系統(tǒng)的操作，在操作中可開閉斷路器，而且斷路器可接收經(jīng)數(shù)字智能儀表傳遞過來的操作命令。該監(jiān)控模式的特點(diǎn)為可將數(shù)字智能儀表與監(jiān)控體系靈活有效地結(jié)合，充分的體現(xiàn)了分散式監(jiān)控的特點(diǎn)，該智能監(jiān)控系統(tǒng)的弊端就是涉及的模塊相對繁多，數(shù)據(jù)的采集較易出現(xiàn)一定的重復(fù)率，并且故障的發(fā)生率較高，該智能監(jiān)控模式的成本也相對較高。

三、低壓配電智能化監(jiān)控模式的優(yōu)化設(shè)計

由于低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信及微處理技術(shù)有著密切的聯(lián)系。近年來，隨著一些新技術(shù)的運(yùn)用，低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的改善。在對現(xiàn)有的低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，提出一種建立于DSP技術(shù)的新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。

3.1 新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要由開關(guān)量輸入與輸出模塊、人機(jī)接口單元（MMI）、數(shù)據(jù)采樣單元（ADC）、二次變換器（PT/CT）、事故打印模塊及數(shù)據(jù)處理單元（DSP微處理器）六個部分所組成。

3.1.1 二次變換器

二次變換器主要職責(zé)是將低壓系統(tǒng)傳送來的高電壓電流轉(zhuǎn)換成微機(jī)測控系統(tǒng)采樣所需的低電壓信號，再傳輸給微處理器（DSP）和數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，而二次變換器中電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）的傳送精準(zhǔn)度直接影響著其后的結(jié)果。新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)中的二次變換器的技術(shù)指標(biāo)需達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：額定狀態(tài)下，對于電壓和電流的測量精度大于0.12%，在短路大電流或含有直流分量的情況下，變換器不飽和，波形穩(wěn)定， 保證20倍額定電會流下的誤差<5%。

3.1.2數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集為32路同步數(shù)據(jù)采集通道同時采樣，分時轉(zhuǎn)換的方式，其中A/D轉(zhuǎn)換芯片為LTC1608芯片，其分辨率達(dá)16位，轉(zhuǎn)換率500ksps。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣時，模擬信號首先通過一階RC低通濾波器、采樣保持器，再通過多路模擬開關(guān)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)緩存區(qū)域。進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，使用DSP內(nèi)部定時器，定時啟動32路同步采樣系統(tǒng)采樣，在AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時中斷響應(yīng)，由寄存器對多路模擬值逐次采樣。

3.1.3數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理單元是基于TMS320VC33芯片研發(fā)的。數(shù)據(jù)處理單元的主要硬件為含有34K@32位的高速SRAM、256K@32位高速RAM、16K@8位EEPROM、1M@8位NVRAM及片外擴(kuò)展128K@8位EPROM的芯片[3]。TMS320VC33芯片為32位的高性能CPU，其具有高速浮點(diǎn)運(yùn)算能力；鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器，其工作頻率可達(dá)60MHz，可簡化I/O、存儲器的接口；對外部器件的控制較為靈活；裝置初始值固定于板內(nèi)的EEPROM，可及時修改，便于對程序的調(diào)試。

3.1.4 人機(jī)接口（MMI）

人機(jī)接口智能終端較富人性化，在低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)及操作者間的信息交換扮演著關(guān)鍵角色。操作者不但可以通過MMI快捷地對設(shè)備進(jìn)行操作，而且可以根據(jù)MMI模塊的提示信息迅速地對低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。本次探討的新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的MMI模塊是基于RCM2000芯片研發(fā)的。

3.1.5 微型打印機(jī)

這里所指的微型打印機(jī)采用的是智能點(diǎn)陣感熱式并行打印機(jī)，而非擊打式打印機(jī)。打印機(jī)內(nèi)部有一片C51單片機(jī)控制打印頭，打印機(jī)與DSP的通信可通過拔插短路塊進(jìn)行切換。

四、結(jié)語

總而言之，科技的進(jìn)步與創(chuàng)新永不會停止，那就意味著低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)也會隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而進(jìn)步，前文所提及的建立于DSP技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)可最大程度的適應(yīng)于當(dāng)前環(huán)境對低壓配電監(jiān)控的需求，可徹底取代以往的RTU裝置，有效的提升了網(wǎng)絡(luò)化對于低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的適用性，為生產(chǎn)與生活帶來更大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]戎俊康.淺析智能變電站建設(shè)對繼電保護(hù)工作的新要求[J].中國電力教育.2011 （36）

[2]陳昌紅、吳芳玲、王玲玲、嚴(yán)文強(qiáng)，數(shù)字式智能化配電房管理系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].低壓電器，2010（24）.

[3]張迎輝、鄧松、陳素芳，基于CC-Link/LT總線技術(shù)的低壓供配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009（09）.