計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)分析

李 進(jìn)

（泰州供電公司，泰州 225300）

近年來，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在很大程度上推動了電力行業(yè)的深入發(fā)展，計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，憑借自身較高的準(zhǔn)確度和及時性得到高度關(guān)注，因此逐漸成為電力研究工作中的一項重要課題。傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)大多存在使用儀表多、不支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸以及不便組成監(jiān)控系統(tǒng)等多方面缺陷，而本文研究的測量系統(tǒng)可以很好的解決這些問題。

1 計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)基本組成

1.1 變送器裝置

電力技術(shù)人員在進(jìn)行計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)構(gòu)成過程中，一般需要加強(qiáng)對于系統(tǒng)基本組成等一系列設(shè)備的運(yùn)用。變送器裝置是計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)基本組成單位之一，基于電力運(yùn)行形式和電力運(yùn)行實際需求的差異性，變送器裝置在整體系統(tǒng)內(nèi)呈現(xiàn)出電流、電壓、有功功率、無功功率等諸多類型。在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)的構(gòu)建工作中，變送器裝置的出現(xiàn)和運(yùn)用，可以有效的將三相電流等電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號，同時對其實施數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算以及后期的測量等等。為了更好的推動計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)測量作用任務(wù)的高效完成，保證系統(tǒng)應(yīng)用測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，技術(shù)人員在具體的測量工作中需要加強(qiáng)對電力線路的靈活運(yùn)用，充分發(fā)揮出系統(tǒng)反應(yīng)快以及結(jié)構(gòu)簡單等應(yīng)用特征，從而獲得更為可觀的效益。

1.2 網(wǎng)絡(luò)儀表

在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)儀表作為基本的信息載體，可以借助光纜等一系列媒介，實現(xiàn)對測量結(jié)果的傳輸，從而有效保證用戶可以及時獲取不同種類的測量信息。與此同時，計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)儀表一般包括微處理器，可以在系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中發(fā)揮出變換功能、保護(hù)功能以及測量功能。與傳統(tǒng)的數(shù)字式儀表相比，網(wǎng)絡(luò)測量儀表在系統(tǒng)運(yùn)行中大多具有可記憶、可編程以及支持網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。為了更好的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)中的顯示以及輸入轉(zhuǎn)變功能，需要將網(wǎng)絡(luò)儀表中的電勢通過輸入回路轉(zhuǎn)換為電壓信號，在此基礎(chǔ)上傳入到放大單元中，這種操作方式可以實現(xiàn)輸入信號的最佳放大效果。

1.3 SWP巡檢儀

網(wǎng)絡(luò)儀表在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)運(yùn)行過程中，普遍具有單通道、雙通道以及多通道等諸多形式，其中多通道輸入網(wǎng)絡(luò)儀表屬于最為常見的一類儀表，而SWP巡檢儀在系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)用，其作用主要體現(xiàn)在可以借助先進(jìn)的器件和控制算法完成作業(yè)任務(wù)，同時有效提升計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)整體的安全性與運(yùn)行穩(wěn)定性。另一方面，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)中的運(yùn)行過程，可以支持多機(jī)通訊，并且技術(shù)人員還可以靈活選擇通訊接口，SWP系列網(wǎng)絡(luò)儀表通過與各類串行打印機(jī)的相互連接，能夠進(jìn)一步實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的打印。

2 網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)的工作原理與主要特點

2.1 網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)的工作原理

本文研究的計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)，所用到的網(wǎng)絡(luò)儀表類型為SWP網(wǎng)絡(luò)儀表，該網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)的工作原理可以從以下幾方面展開研究：第一，輸入轉(zhuǎn)換和顯示部分。網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)責(zé)輸入轉(zhuǎn)換與顯示部分的工作原理，主要在于電壓或者電流等電力數(shù)據(jù)，在通過傳感器裝置轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號（0～5V或者4～20mA）之后，與輸入儀表的接口進(jìn)行連接，最終在CPU控制之下，使得輸入信號可以在輸入通道經(jīng)由巡回輸入到放大單元。而CPU微處理器可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)儀表上事先設(shè)定的上下量程顯示范圍，對其進(jìn)行合理的運(yùn)算，并將最終的運(yùn)算結(jié)果經(jīng)由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后在控制數(shù)碼管顯示；第二，模擬變送輸出部分。CPU微處理器在把運(yùn)算之后的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬量之后，即直流電流和直流電壓等等，最后順利輸出。一般情況下，模擬量的輸出范圍在1～5V，4～20mA之間，這一輸出范圍與DDZ╉Ⅱ型儀表相適應(yīng)，0～5V，0～10mA的輸出范圍與DDZ╉Ⅰ型儀表相適應(yīng)；第三，控制輸出部分。網(wǎng)絡(luò)儀表在控制輸出部分的工作原理，主要是借助微處理器將運(yùn)算結(jié)果存在電可擦除存儲器內(nèi)部，同時在其內(nèi)部設(shè)定數(shù)據(jù)實施比較，并結(jié)合運(yùn)算結(jié)果以及實際的控制輸出要求，輸出對應(yīng)的控制信號；第四，網(wǎng)絡(luò)通訊部分。計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)儀表可以與上位計算機(jī)串行通訊接口進(jìn)行直接連接，從而組成較為簡單的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。在這一過程中，一塊接口卡可以最多連接64臺網(wǎng)絡(luò)儀表，而具體的接口卡數(shù)量取決于上位計算機(jī)的擴(kuò)展口。

2.2 網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)的主要特點

在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)儀表主要是SWP網(wǎng)絡(luò)儀表，這類儀表不僅具備一般網(wǎng)絡(luò)儀表的基本特征，同時還具有自己獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢，通過對相關(guān)應(yīng)用案例和文獻(xiàn)資料的分析，筆者將SWP網(wǎng)絡(luò)儀表在系統(tǒng)內(nèi)的主要特征總結(jié)為以下兩個方面：第一，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表向用戶開啟了包括輸入類型、輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算方式以及通訊協(xié)議在內(nèi)的一系列內(nèi)部數(shù)據(jù)設(shè)定界面，同時這類網(wǎng)絡(luò)儀表具有一表多用的特征，可以進(jìn)一步增加用戶的應(yīng)用自主權(quán)。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)儀表相比，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表突破了傳統(tǒng)網(wǎng)路儀表對于生產(chǎn)廠商過度依賴的限制，更加方便對系統(tǒng)實施的二次開發(fā)與利用[1]；第二，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表支持多機(jī)通訊，并且可以選擇的通訊接口方式有很多種，比如：RS-485，RS-422等。通常情況下，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表的通訊波特率保持在300bps～9600bps之間，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表的內(nèi)部數(shù)據(jù)可以根據(jù)具體的測量需要進(jìn)行自由設(shè)定。此外，SWP網(wǎng)絡(luò)儀表可以與一系列帶串行輸入、輸出設(shè)備進(jìn)行實時通訊，如電腦設(shè)備、可編程控制器以及PLC等，通過多臺SWP網(wǎng)絡(luò)儀表與上位計算機(jī)之間實施的聯(lián)網(wǎng)管理，從而形成完善的監(jiān)控系統(tǒng)。

3 計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)應(yīng)用實例

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用測量流程

本文研究的計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)，其應(yīng)用測量流程如圖1所示。其中SWP網(wǎng)絡(luò)儀表型號為SWP-D80巡檢儀，該系統(tǒng)在某工廠的配電房應(yīng)用過程中，需要安裝一臺SWP-D80智能巡檢儀裝置，以此來對工廠內(nèi)部的三相交流電壓、電流等參數(shù)信息實施測量工作。計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)內(nèi)部的變送器裝置，可以將交流電壓、電流這些數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號（0～5V），同時將其作為SWP-D80巡檢儀八個輸入通道的輸入信號。在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)的應(yīng)用測量工作中，SWP-D80巡檢儀的1～8個輸入通道分別依次進(jìn)行測量，其測量結(jié)果顯示為UAC、UBC、IA、IB、IC、COSH、P、Q，這些測量結(jié)果分別代表A-C線電壓值、B-C線電壓值、A相電流、B電流、C相電流、功率因數(shù)、有功功率以及無功功率幾種數(shù)據(jù)[2]。

SWP-D80巡檢儀在計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)測量工作中，需要完成以下步驟：第一，結(jié)合測量任務(wù)的具體要求，事先預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)儀表的參數(shù)數(shù)據(jù)，比如：合理設(shè)定網(wǎng)絡(luò)儀表的設(shè)備號以及通訊波特率等，從而有效保證網(wǎng)絡(luò)儀表可以與上位計算機(jī)通訊數(shù)據(jù)的測量精準(zhǔn)度；第二，在上述操作完成之后，需要將計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)的每一個測量通道最大量程數(shù)值、最小量程數(shù)值、小數(shù)點位置、零點遷移值以及測量量程放大倍數(shù)等數(shù)據(jù)，設(shè)定為合適的數(shù)值。本文研究的計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)測量范圍在-1999～9999字，儀表設(shè)備號設(shè)定為DE=1，通訊波特率設(shè)定值=1200b/s。

圖1 電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)測量流程圖

在實際的測量工作中，為了更好的提升計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)的測量工作質(zhì)量與工作效率，推動我國電力行業(yè)的友好發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員與作業(yè)人員在進(jìn)行計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需要在提高對系統(tǒng)內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)認(rèn)識的基礎(chǔ)上，加深對系統(tǒng)內(nèi)部各個組成部分功能與工作原理的了解。計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)主要是由變動器、網(wǎng)絡(luò)儀表以及SWP巡檢儀等幾個部分組成，通過對計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊以及軟件系統(tǒng)的深入研究，進(jìn)一步探索計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用。在相關(guān)措施不斷落實到位的背景下，我國電力系統(tǒng)必然會實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，從而更好的滿足現(xiàn)代社會電力資源的實際需求[3]。

3.2 各通道設(shè)置與顯示

計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)測量各個通道的設(shè)置與顯示，主要是針對UAC、IB展開的測量工作，對于其他數(shù)據(jù)的測量方法大致相同。

第一，對于通道1的測量，其測量結(jié)果顯示為UAC。其中相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)定為1SLL=0，1SLH=400.0，具體代表系統(tǒng)測量范圍在0～400.0V之間，而1SL1=1則代表系統(tǒng)測量讀數(shù)保留一位小數(shù)點，具體的測量結(jié)果顯示形式為XXX.X；1KKK=1則代表網(wǎng)絡(luò)儀表量程讀數(shù)為1倍數(shù)值，1-pb=0則代表該系統(tǒng)在測量工作中不需要進(jìn)行零點遷移補(bǔ)償；

第二，本次測量儀表具有較為突出的校正功能，比如零點校正與增益校正等。其中零點校正主要是在系統(tǒng)全范圍內(nèi)對量程初始值實施正遷移或者負(fù)遷移。增益校正主要是將系統(tǒng)的測量范圍進(jìn)行合理的縮小或者放大，從而有效提升系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確度，其調(diào)整數(shù)據(jù)表示為nKKK。通過對系統(tǒng)進(jìn)行的定期校正工作，可以有效調(diào)整nKKK與n-pb，進(jìn)而對系統(tǒng)的測量值顯示誤差進(jìn)行優(yōu)化[4]。

第三，以通道3的測量為例，其測量結(jié)果顯示為IA。通道3的測量工作主要是針對電流開展的，系統(tǒng)要求的測量范圍在0～999.9A之間，因此3SLH的設(shè)定值為999.9，同時3SLL=0，測量結(jié)果中A相電流值為681.3A。

4 結(jié)束語

綜上所述，電力數(shù)據(jù)測量在電力系統(tǒng)中的研究工作，在電力系統(tǒng)應(yīng)用、分析以及繼電保護(hù)等方面發(fā)揮著不可忽視的重要作用。本文研究的計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)儀表構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)實時測量系統(tǒng)，具有精準(zhǔn)度高、測量范圍廣、便于維護(hù)、操作界面友好以及反映靈敏度高等一系列應(yīng)用優(yōu)勢，同時彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)無法聯(lián)網(wǎng)和不支持遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能缺陷，因此具有較高的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。