探究智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳曉林 吳雯雯

（煙臺(tái)東方威思頓電氣有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

引言：通常情況下，通過(guò)電氣智能局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)部署，是電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中重要的組成部分。智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能助力電力系統(tǒng)的自動(dòng)化的有效達(dá)成，該系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建電氣自動(dòng)化局域網(wǎng)，能提升電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，且實(shí)踐證明，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果

一、智能化數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)概述

（一）數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由監(jiān)控、無(wú)線通信、電纜等子系統(tǒng)組成，可以在串行掃描下查詢不同的RTU，保證查詢終端RTU主站信息的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用模式，多數(shù)都是在不同的RTU 站（遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)）中完成，所以任何問(wèn)題都能夠進(jìn)行明確，主要在RTU 站中進(jìn)行反饋，主要從第二或第四線路上部，負(fù)責(zé)RTU 助手的通信電路輻射。在這種操作模式下，不同的RTU 站彼此獨(dú)立存在，并且可以分配許多單回路發(fā)射機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，公共通信線路有多個(gè)不同的分支RTU，不同的分支負(fù)責(zé)不同的功能。這種電纜可以利用載波機(jī)增強(qiáng)功率，利用RTU數(shù)據(jù)完成不同軌道上的查詢和反饋工作。在不同的通道中，數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)每秒的傳輸速度高達(dá)39600 比特，可以持續(xù)響應(yīng)信息量且延遲較低。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之處在于，不同的RTU 只受分支持續(xù)時(shí)間的影響，但這種通信模式往往會(huì)消耗更多的成本。通過(guò)必要的斷路器操作或主站的各種命令，檢查操作順序，避免誤操作。無(wú)論是電力監(jiān)控還是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都要設(shè)計(jì)和諧的人機(jī)交互界面。除了硬件設(shè)備外，還應(yīng)定義和實(shí)施上述方案。人機(jī)界面的主要功能是快速清晰地傳遞圖像，明確最合適的操作方法。模擬屏之間的關(guān)系也可以選擇CRT系統(tǒng)，因?yàn)槟M單盤的投資和改裝成本以及能源都在增加。然而，分布式仿真面板可以傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，此類信息是無(wú)法在單一的CRT 顯示器中實(shí)現(xiàn)的。

（二）智能數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

1.分布式RTU

分布式RTU主要包括（1）遠(yuǎn)程信號(hào)裝置rsi32、（2）遠(yuǎn)程傳感裝置rcm32、（3）遠(yuǎn)程控制裝置rcu16、（4）遠(yuǎn)程脈沖裝置rpa23。這四個(gè)部分分別具有遙感、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程脈沖和遠(yuǎn)程控制的功能。Rsi32 遠(yuǎn)程信令裝置主要用于電信智能網(wǎng)。它是一個(gè)收集開(kāi)關(guān)值的設(shè)備，該設(shè)備能夠同時(shí)對(duì)32 路無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集，利用上級(jí)管理系統(tǒng)以及RS-485 通信，能夠?qū)崟r(shí)將現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、斷路器狀態(tài)等信息反映出來(lái)，同時(shí)還能夠?qū)OE 信息進(jìn)行儲(chǔ)存，對(duì)開(kāi)關(guān)量變化進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。RSI32 遙信裝置主要通過(guò)光電隔離輸入，能夠形成對(duì)內(nèi)部電路的保護(hù)，避免內(nèi)部電路受到外部強(qiáng)電壓輸入的影響從而導(dǎo)致電路損壞。RCM32 遙測(cè)裝置是電氣智能局域網(wǎng)的模擬采集裝置，也是一種很長(zhǎng)好用的變電站監(jiān)控系統(tǒng)模塊，用于通過(guò)連接變壓器、變送器等元器件，該設(shè)備可以采集電流、電壓、功率、溫度、濕度、壓力和流量等模擬信號(hào)。遙測(cè)裝置本身可同時(shí)采集32 路電流信號(hào)，其可以是0～20mA 也可以是4～20mA DC 電流信號(hào)，通過(guò)RS-485 總線與上級(jí)管理系統(tǒng)通信，上傳各種現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)。此外，RCM 32 可直接與abb ins 變壓器配合使用[1]。Rpa32 遠(yuǎn)程脈沖裝置可同時(shí)采集32 路無(wú)源脈沖脈沖信號(hào)，統(tǒng)計(jì)有源脈沖電能表和無(wú)功脈沖電能表的脈沖數(shù)，并將計(jì)數(shù)值定期存儲(chǔ)在flash RAM 中，可避免掉電后數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。Rpa32 遠(yuǎn)程脈沖裝置還可以通過(guò)光電隔離輸入對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行保護(hù)，防止在外部高壓電源輸入的情況下，內(nèi)部電路受到干擾信號(hào)的影響，導(dǎo)致內(nèi)部電路損壞。

2.PMC916 電力監(jiān)測(cè)與控制裝置

Pmc916 這一裝置在智能化電力系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力參數(shù)的監(jiān)測(cè)，憑借該裝置具備的輸入監(jiān)測(cè)能力，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，還可以監(jiān)控各種遠(yuǎn)程信號(hào)的轉(zhuǎn)換。憑借其輸出功能，便于用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，另外也能夠?qū)ΡO(jiān)控以及控制等程度進(jìn)行操作,控制整體遠(yuǎn)程信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。憑借其輸出功能，繼電器可以實(shí)現(xiàn)用戶的遠(yuǎn)程控制操作，并可以控制和監(jiān)控程序和電源超限。PMC916 帶有一個(gè)液晶顯示屏，可以利用鍵盤進(jìn)行畫面切換操作，供用戶自由對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行切換，真正意義上實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。憑借鍵盤操作功能，用戶能夠逐頁(yè)進(jìn)行觀看，掌握全部測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)，當(dāng)然也能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。PMC916 監(jiān)測(cè)的全部電氣量數(shù)據(jù)、用戶設(shè)定的參數(shù)都不需要利用計(jì)算機(jī)輸入口令，在修改設(shè)定值或者進(jìn)行本地操作的時(shí)候可以設(shè)置相應(yīng)口令。在PMC916 裝置內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)MCU，這兩個(gè)MCU 分別承擔(dān)主控管理和顯示管理的責(zé)任。顯示管理主要針對(duì)PMC916 裝置的顯示屏、鍵盤等操作進(jìn)行管理，它們可以利用裝置的內(nèi)部總線進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交換[2]。pmc916 裝置的輸入輸出系統(tǒng)主要包括控制輸出、模擬輸入、光輸入三個(gè)接口管理環(huán)節(jié)。這三個(gè)環(huán)節(jié)與主控管理使用內(nèi)部總線進(jìn)行信息交換，并在內(nèi)部總線的作用下接收工作和控制指令。pmc916 設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信可以通過(guò)can 通信接口和RS-485 實(shí)現(xiàn)。

二、PMC916 裝置的優(yōu)勢(shì)分析

（一）具有強(qiáng)大的通信功能

Pmc916設(shè)備以Hilon B和Modbus RTU為主,是一種面向用戶應(yīng)用的開(kāi)放通信協(xié)議，Pmc916 和pmc916-c 兩種裝置都支持兩種不同的通信接口。Pmc916 或pmc916-c 還可以支持兩種不同的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，因此，這樣的設(shè)計(jì)增添了裝置的可行性，可以為各種計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供信息交換支持，且與pmc916設(shè)備之間的信息交換非常便利[3]。

（二）具有強(qiáng)大的輸出與輸入功能

Pmc916 采用的是4 路繼電器和8 路隔離開(kāi)關(guān)，在輸入和輸入方面，pmc916 裝置可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，功能強(qiáng)大。

（三）具有強(qiáng)大的抗干擾能力

這種電力監(jiān)控裝置所消耗的電源功率非常小，一般在15 瓦左右。同時(shí)PMC916 針對(duì)各類惡劣環(huán)境有較為強(qiáng)大的抵御效果，對(duì)外部干擾信號(hào)有較強(qiáng)的抵抗性，所以在數(shù)據(jù)輸入或輸出的過(guò)程中，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不會(huì)很難受到外部因素的干擾，并且外部因素也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)輸入和輸出的時(shí)間造成影響。

（四）具有強(qiáng)大的測(cè)量功能

PMC916 裝置的測(cè)量功能，主要針對(duì)電力系統(tǒng)中三相電流、三相電壓；每相及系統(tǒng)頻率、總無(wú)功功率；總有功和無(wú)功電度等進(jìn)行測(cè)量。并且PMC916 裝置能夠在進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控的過(guò)程中，同時(shí)對(duì)相關(guān)設(shè)備所涉及到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

三、低壓電力載波集中抄表系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）在抄表工作的應(yīng)用

在引入智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，負(fù)責(zé)抄表的工作人員只需要坐在辦公室就能夠讀取電表數(shù)據(jù)，從根源上節(jié)省了電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中勞動(dòng)成本的投入。因?yàn)樵谝M(jìn)了智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，工作人員不需要親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抄表，所以無(wú)論在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)工作人員都能夠選擇或輪換抄表，這就有效降低了輪換抄表、人工抄表的難度，避免傳統(tǒng)抄表中工作人員頻繁登桿面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。所以在電力系統(tǒng)引進(jìn)了智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，提高了拆表工作的效率和安全性，同時(shí)在電能表數(shù)據(jù)采集上，準(zhǔn)確性也進(jìn)一步得到了保障。同時(shí)，在智能化電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的幫助下，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，不僅能夠滿足抄表的基本需求，能夠還可以降低由人工抄表導(dǎo)致的線損波動(dòng)問(wèn)題。

（二）在預(yù)付費(fèi)工作中的應(yīng)用

在應(yīng)用了智能化電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，如果有用戶欠費(fèi)，系統(tǒng)憑借自身通信功能進(jìn)行自動(dòng)判定，隨后會(huì)選擇自動(dòng)挑戰(zhàn)。在用戶完成繳費(fèi)以后，系統(tǒng)還可以自動(dòng)開(kāi)機(jī)，用戶付費(fèi)后，立即恢復(fù)正常用電，這樣一來(lái)，就避免了因?yàn)槿斯げ僮魉鶐?lái)的延遲，降低停電對(duì)用戶使用造成的風(fēng)險(xiǎn)。此外，該系統(tǒng)還可以連接交換預(yù)付費(fèi)和營(yíng)銷收費(fèi)系統(tǒng)[4]。既解決了用戶以往經(jīng)常遇到的電費(fèi)收取問(wèn)題，又能滿足用戶24小時(shí)用電需求。尤其是對(duì)于一些不會(huì)使用IC 卡的用戶來(lái)說(shuō)，在繳費(fèi)過(guò)后系統(tǒng)的自動(dòng)合閘功能為用戶正常用電提供了更為便利的條件。

（三）在信息發(fā)布工作中的應(yīng)用

在基于智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)將用電信息通過(guò)短信的形式發(fā)送到用戶的手機(jī)，便于用戶隨時(shí)了解自己的用電情況。抄表的工作人員也不需要挨家挨戶地進(jìn)行發(fā)單，或者將繳費(fèi)通知單送達(dá)到每一位用戶的手上，在這樣的情況下能夠有效降低欠費(fèi)停電的概率，進(jìn)一步保障了用戶正常用電。尤其是還可以降低供電單位的電量損失，進(jìn)一步維護(hù)了供電單位的利益，避免電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中給供電單位帶來(lái)不必要的麻煩。

（四）業(yè)務(wù)擴(kuò)充與農(nóng)村抵押配網(wǎng)的應(yīng)用

智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)規(guī)范用電負(fù)荷創(chuàng)造了良好的條件，通過(guò)系統(tǒng)中三相負(fù)荷的平衡分析，用戶可以自主查詢?nèi)嘭?fù)荷的實(shí)際分布情況。如果新安裝的負(fù)荷需要擴(kuò)容，可以有效避免因單次超重或盲目操作造成的線損。其次，智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用豐富了原有農(nóng)村配電網(wǎng)的運(yùn)行模式，不僅改變了傳統(tǒng)的三業(yè)務(wù)維護(hù)模式，同時(shí)憑借智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精準(zhǔn)化以及數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)榫€路三率管理創(chuàng)造更為良好的條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的有效配置，為電力系統(tǒng)運(yùn)行、管理創(chuàng)造更加良好的條件。

結(jié)語(yǔ)：新時(shí)期在電力系統(tǒng)朝超高壓、規(guī)?；较虬l(fā)展的過(guò)程中，人們?cè)絹?lái)越重視電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的成本投入也非常關(guān)注。在應(yīng)用了基于分布式RTU 和PCM916 裝置的智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，利用不同的RTU主站能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多配電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。尤其是該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單個(gè)電路的監(jiān)測(cè)，從測(cè)量的范圍來(lái)看也更為廣泛，也具有很數(shù)據(jù)精度高的特點(diǎn)，能夠當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，并產(chǎn)生不錯(cuò)的應(yīng)用效益。