淺談低壓配電監控系統的研制

摘要：隨著計算機網絡技術及電子信息技術的不斷發展，人們對電力的質量及環保提出了更高要求。將計算機網絡技術及電子通信技術應用于電壓配電系統監測及控制領域，并研制出低壓配電監控系統，通過電壓配電監控系統，實現對配電網數據的采集、監控、管理及負荷監控等功能，為管理者及時提供電氣系統各種電氣參數及信息，實現系統監控的遠程化及網絡化，從而保障供電品質及可靠性，節約電力成本及檢修成本，為企業獲得良好的經濟效益及社會效益。

關鍵字：低壓配電；監控系統；研制

近年來，我國一些地區經常會發生電網事故，引發大面積斷電現象，嚴重影響了人們的正常生活及生產活動，造成嚴重的經濟損失。發生電網事故的原因，除了人為因素外，還與當前我國電網結構薄弱，可靠性較差，電網管理不當、自動化水平降低有著緊密的關系。隨著社會經濟的發展，人們對電力供應的穩定性及可靠性提出了更高要求，現代計算機網絡技術及電子信息技術的發展，為實現配電系統自動化管理提供了可能。將計算機技術及通信技術應用于配電系統管理及監控領域，對配電網數據進行自動化采集、監控與管理，逐漸實現無人值班配電站，推動配電系統管理水平的進步，從而獲得良好經濟效益及社會效益。

1 低壓配電監控系統實現的主要功能

在進行低壓配電監控系統研制時，需要明確其要實現的功能，根據功能要求，進行系統各種硬件及軟件設計。低壓配電監控系統主要是實現對配電網、負載情況的管理與監控，需要具備數據采集、數據處理、功能控制、負載管理、圖形監控、動態報表、能量分配、數據庫處理、界面管理、功能報警等功能。數據采集是通過系統設備實現對狀態量及模擬量等信息的實時收集；數據處理是對數據采集的信息進行分析、處理及保護；功能控制主要是實現開關分合閘操作，實現繼電器輸出，對設定參數進行保護；負載管理，對配電網中負載按照重要性分為非重要負載及重要負載兩種；圖形監控是通過系統設備，以圖形畫面的形式，對系統設備運行狀態及各種測量數據，以不同顏色，對帶電及失電區域進行區別顯示；動態報表主要是生成各種數據報表；能量分配主要負責實時監控回路測量值，顯示設備開關狀態，并在接線圖中對各種開關進行操作；數據庫處理是將設備所獲取的歷史數據及實時數據進行統計分析，并做必要維護工作；界面管理是將低壓配電監控系統控制與管理權限進行規定，一般可以分為系統管理員、數據庫管理員及一般操作員三種；功能報警主要是對設備運行中出現的故障進行報警，報警功能內容包括報警類型、方式及信息查詢系統。

2 低壓配電監控系統組成部分

低壓配電監控系統由三部分組成，分別為通訊設備、通訊接口及系統軟件。低壓配電監控系統組成可以用圖來表示。

低壓配電監控系統組成示意圖

2.1 通訊設備

在通訊設備中，主要包含電力監控、電力測量、電力保護等設備。通過電力測量及監控設備，進行電量參數、開關量等測量，并進行控制。電力測量設備，可以對電流、電壓、無功功率、有功功率；功率因數、視在功率等瞬間有效值進行測量，并可以對無功功率、視在功率、三相有功功率、電流、無功電能、有功電能等進行當前值及最大值測量，除此之外，還可以對電壓諧波失真、三相電流等電能質量進行測量。

在通訊設備中，通過低壓斷路器來實現控制與電壓保護功能。企業或用戶通過現場總線，對斷路器狀態進行采集，并操作斷路器。根據實際要求，可以對低壓斷路器的保護功能進行設計，如選擇漏電保護、接地故障保護與選擇性保護，選擇性保護的情況主要分為過載長延時、短路瞬時及短路短延時等。通過斷路器通訊接口將斷路器故障狀態及分合狀態傳遞給監控系統。

2.2 通訊接口

通訊接口，屬于低壓配電監控系統通訊設備及軟件系統連接點，主要作用是進行網絡協議轉換，并將通訊設備與軟件系統相連接。在眾多企業中，PC機通訊接口多為RS-232型號，與低壓配電通訊設備的接口不兼容，為此，需要使用通訊接口實現協議轉換，從而確保整個低壓配電監控系統正常運行。

2.3 系統軟件

低壓配電監控系統系統軟件主要包括數據采集系統、數據庫系統、圖形及監控界面系統三部分。

2.3.1 數據采集系統

數據采集系統是實現低壓配電監控系統的基礎，其主要任務是負責將低壓配電系統輸出的狀態信息及模擬量信息信號進行采集，并將采集數據轉化為計算機可以識別的數字信號并傳輸給計算機。根據不同需要，使用計算機對采集信息進行計算和處理，將計算所獲得數據打印或顯示，從而實現對配電網中物理量的監控。數據采集系統的實現，需要將硬件與軟件相結合，硬件為系統運行的基礎，采集系統軟件負責完成數據采集、轉換、預處理等工作。采集系統應用軟件的開發程度，直接決定著數據采集系統的性能。

在進行低壓配電監控系統研制時，需要打造優良的數據采集系統。一般來說，在大型應用程序開發時，使用Windows操作系統及Visual C++5.0編程語言較為方便；加上Visual C++應用程序執行效率較高，移植性較好，應用于采集系統中，可以確保數據采集系統高效運行。

2.3.2 數據庫系統

在整個低壓配電監控系統中，數據庫系統屬于較為關鍵的系統。在低壓配電監控系統研制時，需要對數據庫進行仔細設計，確保整個系統可以將不同軟件有機結合，并具備良好的功能擴展性。數據庫系統在進行實時測量數據時，需要對狀態量及模擬量進行測量，其中狀態量指的是能夠反映低壓配電系統中開關分合狀態或設備使用狀態的數據；模擬將指的是能夠反映低壓配電系統與設備運行狀態的數據，如電壓、電流、無功功率、有功功率等。數據庫中數據可以分為基本數據、臨時數據、歷史數據三種。基本數據指的是在低壓配電系統中，保持基本不變或變化較為緩慢的數據，如低壓設備配置參數等；臨時數據指的是軟件在運行過程中自動生成與自動消除的數據，這些數據對于軟件維護人員來說較為重要；歷史數據則包含兩種，一種是正常運行狀態的數據，另一種則是非正常運行狀態下保持的數據。在進行低壓配電監控的數據庫系統設計時，一般設置為自動記錄及人工啟動記錄兩種方式。

在低壓配電監控系統運行過程中，會將實時數據、故障記錄及日志等存儲到數據庫之中，并為系統運行的狀態進行分析、預測。

2.3.3 圖形及監控界面系統

在低壓配電監控系統中，圖形及監控界面系統具備較好的人機交互特征，信息內容表達較為直觀。一般在圖形開發時選擇使用性能優良的Auto CAD 2000系統，對低壓配電系統中的各種器件進行軟件圖元繪制工作；監控界面則多使用對話框及菜單技術，并通過Photoshop處理，做到監控界面美觀。

3 結束語

在研制低壓配電監控系統過程中，需要根據系統需要實現的功能，進行系統硬件及軟件研制工作，并將每項軟件系統有機結合，確保整體系統的穩定性、可靠性。通過低壓配電監控系統，實現對配電網數據的采集、監控與管理，有效保障供電質量，提高維護效率，節約成本，為企業獲得良好的經濟效益及社會效益。低壓配電監控系統性能優良，逐漸在公共事業、住宅小區、工礦企業、科研院等領域廣泛應用，相信在未來，低壓配電監控系統的研制工作會更加完善，能夠更好地服務于社會。

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