配电网络智能终端监控系统设计与实现

温志才

摘要：现如今，计算机技术和网络通讯技术的不断更新，配电系统的智能化、网络化已成为用电技术发展的必然趋势。目前，多数工业企业电力监管手段相对落后，缺少必要的智能监控装置，致使配电系统存在负荷分配不合理、电能质量问题突出、用电计量统计不精确，以及由此带来的用电安全及电能浪费等一系列问题。

关键词：配电网络；智能终端监控；系统设计；实现

引言

现阶段，电力公司对电能质量的监测方法主要包括经验管理及单点应用，这两种方法适合对局部配电网的电能质量进行监控，但是在监控整体电能质量方面存在明显的不足，主要体现为自动化水平不够、人工操作发挥的作用过大、可靠性较低、资源浪费现象严重等。尤其是偏僻区域的中等或者低等电压配电网的自动化和信息化水平还很低，对配电网的监测、维修还主要依赖工作人员的人工操作，对配电系统故障点的发现主要依赖于电能使用者的投诉。这种以人工为主的质量监测方式不能从本质上解决我国配电网的不足，也不能保证为使用者提供稳定、高质量的电能，无法对配电网的运行状况形成实时、全面的监测。

1配电智能化监控系统的概述

随着社会的进步与计算机技术的成熟，传统的配电系统已不适应于时代发展对于配电系统智能化与安全性的要求。日新月异的计算机技术为其系统的稳定性与微处理器的技术上的运用提供可靠的保障，于是业内开始有人尝试将智能计算机机监控装置运用到配电监控中，希望借此技术实现对远程运行的设备进行实时监控的目的，无数事实证明，配电智能化监控系统得到了有效地运用，最大程度地实现了分散式监控，确保了供电的安全性，降低了巡检人员的巡检工作量。纵观当前市场上对配电智能化监控系统的运用情况，大多数的配电智能化监控系统都是建立在SCADA系统的基础上，再进行的创新与改进。这种系统可满足一般的监控需求，但是对于电力系统本身的特点，所以，目前还没有一种可以称为“金标准”的配电智能化监控系统，该系统可改善的空间仍较大。配电智能化监控系统中各元件所具备的功能有电动机控制、开关控制、电力质量监测等。事实上，该系统中的大多数原件都属于智能化原件。在实际运用中，智能化元件可根据自身的特点运行而不必完全依赖于计算机，这样可以保障配电智能化监控系统在运行过程中的有效性，满足控制过程的需求。

2配电网电能质量监控方法的原理

尽管我国东部发达地区的电力网络专门配置了谐波监控装置，和自动化程度较高的电压监测装置等，但从全国范围来看，特别的中西部的落后地区和广大的农村网点的电力基础设施依旧十分薄弱、通信网络覆盖率不高、固定资产建设和投资资金压力大。局部地区已经建成的电网监控设施也基本处于孤立运行状态，缺乏统一的调度和安排，无法实现区域配电网电能质量的有效监控和协同治理。文章设计了一种基于一体化平台的配电网电能质量监控方法研究，通过对电能数据的在线实时监测，将电力网络系统中关键的电能监测数据，通过互联网平台传输到远端的管理中心，在由电力中心的信息处理平台进行统一的分析和计算，最后通过系统输出端直观地显示出来。在整个配电网络和电力管理系统当中，有些地区的电力企业和用户分布的较为分散，增加了电力配送协调管理和电能智能监控的难度。如果像传统监控方式那样将每一个电能使用企业和用户都作为监控点，这样构建的智能监控系统会产生大量的冗余数据，监测过程也过于复杂不利用统一管理，这样操作也很难实现对电能监测数据的动态、实时分析，难以制定出有效的运营策略和调度机制。文章提出的配电网电能质量智能监控原理结构图，如图1所示。

为了改善由于用电客户过于分散而导致的智能监控精度低、数据冗余度大的不足，采用一种一体化的总体建构，由配电智能管理中心、电能智能监控中心和底层大量的监控点组合而成，各个模块之间利用无线网络进行连接。这种分布式的结构可以有效提高系统性能，提供实时、可靠的数据分析。配电网智能管理中心通过通过网络与多个监控中心连接，重点监测谐波用户实时数据信息，并且了解配电网的实时运行情况。而每一个监控中心又与底层的监控点通过无线网络相连解，了解用户的用电量情况、网络停电检修、故障情况等用电信息，为广大电力用户提供人性化服务，逐步改善和提高电力系统的营销水平和服务质量。

3新型智能化监控系统的设计方案

新型智能化监控系统主要由开关量输入与输出模块、人机接口单元（MMI）、数据采样单元（ADC）、二次变换器（PT/CT）、事故打印模块及数据处理单元（DSP微处理器）六个部分所组成。（1）二次变换器。二次变换器主要职责是将系统传送来的高电压电流转换成微机测控系统采样所需的低电压信号，再传输给微处理器（DSP）和数据采集单元进行数据采集与分析，而二次变换器中电压互感器（PT）和电流互感器（CT）的传送精准度直接影响着其后的结果。新型智能化监控系统中的二次变换器的技术指标需达到以下标准：额定状态下，对于电压和电流的测量精度大于0.12%，在短路大电流或含有直流分量的情况下，变换器不饱和，波形稳定，保证20倍额定电会流下的误差<5%。（2）数据采集单元。数据采集为32路同步数据采集通道同时采样，分时转换的方式，其中A/D转换芯片为LTC1608芯片，其分辨率达16位，转换率500ksps。在进行数据采样时，模拟信号首先通过一阶RC低通滤波器、采样保持器，再通过多路模拟开关传输到数据缓存区域。进行数据转换时，使用DSP内部定时器，定时启动32路同步采样系统采样，在AD转换结束时中断响应，由寄存器对多路模拟值逐次采样。（3）数据处理单元。数据处理单元是基于TMS320VC33芯片研发的。数据处理单元的主要硬件为含有34K@32位的高速SRAM、256K@32位高速RAM、16K@8位EEPROM、1M@8位NVRAM及片外扩展128K@8位EPROM的芯片。TMS320VC33芯片为32位的高性能CPU，其具有高速浮点运算能力；锁相环时钟发生器，其工作频率可达60MHz，可简化I/O、存储器的接口；对外部器件的控制较为灵活；装置初始值固定于板内的EEPROM，可及时修改，便于对程序的调试。（4）人机接口（MMI）。人机接口智能终端较富人性化，在配电监控系统及操作者间的信息交换扮演着关键角色。操作者不但可以通过MMI快捷地对设备进行操作，而且可以根据MMI模块的提示信息迅速地对配电系统的运行状态进行准确的判断。本次探讨的新型智能化监控系统的MMI模块是基于RCM2000芯片研发的。（5）微型打印机。这里所指的微型打印机采用的是智能点阵感热式并行打印机，而非击打式打印机。打印机内部有一片C51单片机控制打印头，打印机与DSP的通信可通过拔插短路块进行切换。

结语

本文以配电智能化监控系统的概述，配电网电能质量监控方法的原理以及新型智能化监控系统的设计方案进行分析。

参考文献

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