基于智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在電力能耗監(jiān)測中的應(yīng)用

涂軍

【摘 要】隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活方式得到了明顯的轉(zhuǎn)變。其中，在電力系統(tǒng)中，智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得了普遍的應(yīng)用。本文就對智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】智能化；數(shù)據(jù)采集；電力；應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的廣泛使用對監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的影響，它對于監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)的遠(yuǎn)程控制能力較強(qiáng)，可以形成較為簡單明了的圖像。電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究基于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理能力，可以廣泛使用于各類電力企業(yè)，并成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本功能。隨著工業(yè)的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)以其越來越強(qiáng)的可靠性達(dá)到了電力企業(yè)發(fā)展的需要，未來發(fā)展對其提出了更高的要求。

1、智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

分布式RTU：分布式遠(yuǎn)程終端裝置主要包括做遙信裝置的RSI（RelativeStrengthIndex，相對強(qiáng)弱指標(biāo)）32、做遙測裝置的RCM（RiskControlMatrix，風(fēng)險(xiǎn)控制矩陣）32、做遙控裝置的RCU（RoomControlUnit，客房控制器）16和RPA（RadarPerformanceAnalyzer，雷達(dá)性能分析器）。這4個部門分別完成遙信、遙測、遙控、遙脈的功能。

1.1RSI32遙信裝置

主要用于電信智能化局域網(wǎng)采集裝置的RSI32遙信裝置以可以同時采集三十二路無源開關(guān)量信號的強(qiáng)大的功能而著稱。為了達(dá)到保護(hù)各種信號、位置量的目的，這種裝置的工作流程是通過RS-485總線和上級管理系統(tǒng)之間的聯(lián)系。其可以實(shí)時、動態(tài)、全天候的記錄三十二開關(guān)量的變化數(shù)據(jù)和情況。特別值得一提的是，采用關(guān)電隔離輸入的RSI32遙信裝置克服了普通裝備一受到外界強(qiáng)電壓輸入即損壞裝置的弱點(diǎn)，從而有效且高質(zhì)量的保護(hù)了內(nèi)部電路。

1.2RCM32遙測裝置

該裝置主要利用的設(shè)備原件是配節(jié)互感器和變送器，其主要目的是以采集電流、電壓、溫度、功率等模擬量信號為主用于電器智能化局域網(wǎng)中的采集裝置。該裝置的性能非常強(qiáng)大，其可以同時采集三十二個直流電的信號，然后將其反饋給上位機(jī)，之后再由上級管理控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。特別需要指出的是，如果采集低壓回路的電流信息則不需要使用配電流變送器。

1.3RCU16遙控裝置

該裝置的主要功能是繼電器輸出，其以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作為目的。當(dāng)管理系統(tǒng)向其發(fā)送指令時，其可以直接將信號傳輸給控制裝置，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的目的。以脈沖和自我保持為主的繼電器的輸出方式可以實(shí)現(xiàn)自動控制。例如，在脈沖方式下，脈沖信號間歇性的沒個2秒左右就將信號傳達(dá)到繼電器，繼電器即可以進(jìn)行閉合動作。所謂自保持就是繼電器的輸出長期保持一個固定的狀態(tài)。RS-485總線也是遙控裝置和上機(jī)管理系統(tǒng)的中介，通過該總線，控制管理系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)對象的遠(yuǎn)程控制。

1.4RPA32遙脈裝置

該裝置主要功能是對計(jì)算脈沖數(shù)，主要是有功或者無功的。該裝置可以將所紀(jì)律的數(shù)據(jù)存入一個特定的設(shè)備中，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時間保持。該裝置采用光電隔離輸入，從而也克服了普通裝置受外界高電壓的干擾信號即造成巨大的損壞的缺陷。RS-485總線在分布式RTU中的功能就是將下位機(jī)的數(shù)據(jù)和信號傳輸給上級管理控制系統(tǒng)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)各種下位機(jī)的功能。在該設(shè)備的通信接口處，采用來了抗雷擊性能強(qiáng)的芯片，從而可以有效保護(hù)因雷擊造成瞬間極高壓產(chǎn)生的問題，最終實(shí)現(xiàn)安全、可靠、有效傳輸數(shù)據(jù)的目的。

2、電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）物理層。根據(jù)采集周期，不同Device都有能力對千余條數(shù)據(jù)完成緩存。對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新之前，本系統(tǒng)必須在Device中對不同時段的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。2）訪問層。和Device彼此的交互。涵蓋兩個不同的部分，連接模塊應(yīng)當(dāng)要和Device構(gòu)建良好的Socket連接；而消息訪問模塊封裝必須要和Device達(dá)成某種傳輸協(xié)議，從而和Device之間來對數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸或是發(fā)送。3）數(shù)據(jù)采集層。多線程機(jī)制，更多地會反映在數(shù)據(jù)采集層上。①主線程應(yīng)當(dāng)對系統(tǒng)予以設(shè)置：通過讀取Device相關(guān)的配置信息，如ID標(biāo)示、IP地址以及端口，將其分配至信息列表中；構(gòu)建監(jiān)聽或是采集線程；②IP地址資源并不多，Device開啟后每間隔某個時段，IP地址、端口便會馬上地改變。有時，還會有不同的Device節(jié)點(diǎn)摻加至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。監(jiān)聽線程，能夠?qū)Σ煌珼evice上傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行偵聽，確保系統(tǒng)、Device彼此的通信連接；③數(shù)據(jù)采集線程能夠從不同Device中來對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲。

3、低壓電力載波集中抄表系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1抄表的應(yīng)用

引入本系統(tǒng)后，電力抄表人員坐在單位就可以對電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，從根本上提升勞動生產(chǎn)率。由于無需現(xiàn)場抄表，工作人員在任何時候都可以選擇替換抄表或是輪換。這就緩解了手工、輪換超表的難度，降低了抄表人員頻繁登桿的高危性。故此，該種方法相對來說比較安全、高效。數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性，能夠確保臺區(qū)總表、分表（用戶）在抄表時間上的完全同步，處理手工抄表由于天氣條件、用戶數(shù)量超出等情況沒有辦法同步抄表等諸多問題，減小臺區(qū)線損出現(xiàn)異常的可能性。此外，系統(tǒng)可以對定時數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集。不僅滿足了周期抄表的基本需求，減小了抄表因素引起的線損波動，適應(yīng)了階梯電價(jià)自身對定期抄表做出的要求，同時也符合電價(jià)變更的行業(yè)之選，使電價(jià)可以很好地執(zhí)行。

3.2預(yù)付費(fèi)的應(yīng)用

選取本系統(tǒng)之后，用戶如果欠費(fèi)，系統(tǒng)會自動跳閘；如果用戶完成交費(fèi)，系統(tǒng)又可以自動合閘。也就是說：交完費(fèi)用后，就可以馬上用電；同時，系統(tǒng)也可以對預(yù)付費(fèi)、營銷收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行交換。不僅處理了從前的催費(fèi)難題，也滿足了用戶24小時購電的現(xiàn)實(shí)需求。另外，自動合閘也可以減少了用戶不懂得操作IC卡的用電難題。

3.3短信提醒、信息發(fā)布功能應(yīng)用

本系統(tǒng)中，手機(jī)短信可以將實(shí)時的用電信息傳送給用戶的手機(jī)上。抄表員無需再深入現(xiàn)場進(jìn)行發(fā)單，并將繳費(fèi)通知傳輸至客戶手中，減小欠費(fèi)停電率。除了可有為供電企業(yè)降低電量損失外，同時也可以幫助他們減少麻煩。

3.4業(yè)務(wù)擴(kuò)充及農(nóng)村低壓配網(wǎng)應(yīng)用

一為為規(guī)范用電負(fù)荷提供有力的支持。通過對本集抄系統(tǒng)內(nèi)部的三相負(fù)荷進(jìn)行平衡分析，用電人員可以自由地查詢?nèi)嘭?fù)荷各自的分布情況。若計(jì)劃對新裝負(fù)荷進(jìn)行拓展，切勿盲目操作、單項(xiàng)過重引起的線路損耗。二是充實(shí)了農(nóng)電配網(wǎng)原有的運(yùn)行方式。本系統(tǒng)采取的運(yùn)行方案，能夠轉(zhuǎn)變農(nóng)村低壓配網(wǎng)原有的運(yùn)行管理模式。在轉(zhuǎn)變線路人員“三勤”維護(hù)方式的同時，為完全數(shù)字化、精準(zhǔn)化的三率管理提供可靠的支撐，對電能資源進(jìn)行綜合調(diào)配，為運(yùn)行管理提供可靠的條件與保障。

4、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和基礎(chǔ)

電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)作模式主要在每個RTU主站之間進(jìn)行，幾乎所有的問題都可以找到聯(lián)系，僅在RTU主站請求響應(yīng)，由多個第2線或四線從主站向通信電路輻射，在工作模式下彼此獨(dú)立的，可配置為單回路發(fā)射機(jī)。一般來說更經(jīng)濟(jì)的公共通信線路連接多個分支RTU。這些支撐線的特種電纜可用載波機(jī)提高功率，在每個軌道上控制查詢和回應(yīng)RTU數(shù)據(jù)。信息傳輸速率在每個通道內(nèi)可以達(dá)到39600位/秒，這種高速通信方式傳輸數(shù)據(jù)保證了傳輸信息量的連續(xù)響應(yīng)模式，每個RTU只有分支響應(yīng)時間的影響，但這種通信方式成本偏高。無線電管理模式屬于國家規(guī)定超短波數(shù)據(jù)通信使用的頻段。

5、結(jié)束語

分布式RTU采集裝置和PMC916電力測控裝置適用性強(qiáng)、儀表裝置界面直觀、操作方便，現(xiàn)已在很多工程項(xiàng)目中廣泛使用。每個RTU都帶有總線通信接口，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，若干個這樣的RTU連成一個電器智能化局域網(wǎng)，能完成更多的配電設(shè)備監(jiān)控工作。PMC916電力監(jiān)控裝置可以監(jiān)測單一回路，測量范圍廣，功能完善，可作為一個獨(dú)立的監(jiān)控裝置應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。

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（作者單位：湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院能源所）