低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的探討

【摘 要】隨著現(xiàn)代社會生產活動對低壓配電要求的升高，我國的低壓配電技術也得到了不斷更新與發(fā)展，在社會不斷追求新技術的情勢下，新型的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)也隨之應運而生，低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)是對原有的低壓監(jiān)控模式的升級與創(chuàng)新體現(xiàn)，本文對低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的意義、現(xiàn)有的低壓配電智能化監(jiān)控的模式及低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化方案均做了簡要的分析，具體如下文所示。

【關鍵詞】低壓配電；智能化；監(jiān)控系統(tǒng)；分析

一、低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的概述

隨著社會的進步與計算機技術的成熟，傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)已不適應于時代發(fā)展對于低壓配電系統(tǒng)智能化與安全性的要求。日新月異的計算機技術為其系統(tǒng)的穩(wěn)定性與微處理器的技術上的運用提供可靠的保障，于是業(yè)內開始有人嘗試將智能低壓計算機機監(jiān)控裝置運用到低壓配電監(jiān)控中，希望借此技術實現(xiàn)對遠程運行的設備進行實時監(jiān)控的目的，無數(shù)事實證明，低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)得到了有效地運用，最大程度地實現(xiàn)了分散式監(jiān)控，確保了低壓供電的安全性，降低了巡檢人員的巡檢工作量。縱觀當前市場上對低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的運用情況，大多數(shù)的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)都是建立在SCADA系統(tǒng)的基礎上，再進行的創(chuàng)新與改進。這種系統(tǒng)可滿足一般的監(jiān)控需求，但是對于低壓電力系統(tǒng)本身的特點，所以，目前還沒有一種可以稱為“金標準”的低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可改善的空間仍較大。低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)中各元件所具備的功能有電動機控制、開關控制、電力質量監(jiān)測等。事實上，該系統(tǒng)中的大多數(shù)原件都屬于智能化原件。在實際運用中，智能化元件可根據(jù)自身的特點運行而不必完全依賴于計算機，這樣可以保障低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中的有效性，滿足控制過程的需求。

二、現(xiàn)行的低壓配電智能化監(jiān)控模式

2.1建立于PLC和普通斷路器的智能監(jiān)控模式[1]

該模式主要是通過PLC的接口使低壓配電系統(tǒng)中的配電總量全部匯總于PLC，PLC再將配電總量上傳到遠程監(jiān)控點，實行遠程操作來控制斷路器。這種監(jiān)控模式的特點是PLC接口處的開關量的輸出口與輸入口，可有效抗擊干擾，控制方式較為靈活，該智能模式的弊端是裝置時的接線工作較為復雜，較易出現(xiàn)故障，而且模擬量的采集較為困難，因此，成本相對要高出許多。

2.2 建立于智能斷路器的監(jiān)控模式

該類型的智能監(jiān)控模式就是將智能斷路器與智能脫扣器相結合，實現(xiàn)對欠壓、接地、長（短）延時與瞬時過流的保護作用，智能型斷路器可對電壓、電流、有功（無功）功率、頻率等參數(shù)的狀態(tài)和信息進行實時、有效的顯示。可通過通信接口將數(shù)據(jù)上傳給遠程計算機，或是接受遠程計算機和遠程控制中心發(fā)送的控制指令。該智能模式的主要特點是進行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)進行控制與保護并集合于斷路器內，使斷路器的性能得到了提升，但是該模式所涉及到的產品的造價均較高，監(jiān)控系統(tǒng)較為分散。

2.3 基于數(shù)字智能儀表與普通斷路器的監(jiān)控模式[2]

該智能監(jiān)控模式主要針對SOE事件及模擬數(shù)據(jù)進行記錄，記錄時通過計算機網絡進行相關的信息監(jiān)控：1.通過數(shù)字智能儀表將各種數(shù)據(jù)傳送至遠程的通信處理系統(tǒng)；2.接受遠程處理系統(tǒng)的操作，在操作中可開閉斷路器，而且斷路器可接收經數(shù)字智能儀表傳遞過來的操作命令。該監(jiān)控模式的特點為可將數(shù)字智能儀表與監(jiān)控體系靈活有效地結合，充分的體現(xiàn)了分散式監(jiān)控的特點，該智能監(jiān)控系統(tǒng)的弊端就是涉及的模塊相對繁多，數(shù)據(jù)的采集較易出現(xiàn)一定的重復率，并且故障的發(fā)生率較高，該智能監(jiān)控模式的成本也相對較高。

三、低壓配電智能化監(jiān)控模式的優(yōu)化設計

由于低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)與網絡通信及微處理技術有著密切的聯(lián)系。近年來，隨著一些新技術的運用，低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)也得到了相應的改善。在對現(xiàn)有的低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上進行總結，提出一種建立于DSP技術的新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案。

3.1 新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案

新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要由開關量輸入與輸出模塊、人機接口單元（MMI）、數(shù)據(jù)采樣單元（ADC）、二次變換器（PT/CT）、事故打印模塊及數(shù)據(jù)處理單元（DSP微處理器）六個部分所組成。

3.1.1 二次變換器

二次變換器主要職責是將低壓系統(tǒng)傳送來的高電壓電流轉換成微機測控系統(tǒng)采樣所需的低電壓信號，再傳輸給微處理器（DSP）和數(shù)據(jù)采集單元進行數(shù)據(jù)采集與分析，而二次變換器中電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）的傳送精準度直接影響著其后的結果。新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)中的二次變換器的技術指標需達到以下標準：額定狀態(tài)下，對于電壓和電流的測量精度大于0.12%，在短路大電流或含有直流分量的情況下，變換器不飽和，波形穩(wěn)定， 保證20倍額定電會流下的誤差<5%。

3.1.2數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集為32路同步數(shù)據(jù)采集通道同時采樣，分時轉換的方式，其中A/D轉換芯片為LTC1608芯片，其分辨率達16位，轉換率500ksps。在進行數(shù)據(jù)采樣時，模擬信號首先通過一階RC低通濾波器、采樣保持器，再通過多路模擬開關傳輸?shù)綌?shù)據(jù)緩存區(qū)域。進行數(shù)據(jù)轉換時，使用DSP內部定時器，定時啟動32路同步采樣系統(tǒng)采樣，在AD轉換結束時中斷響應，由寄存器對多路模擬值逐次采樣。

3.1.3數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理單元是基于TMS320VC33芯片研發(fā)的。數(shù)據(jù)處理單元的主要硬件為含有34K@32位的高速SRAM、256K@32位高速RAM、16K@8位EEPROM、1M@8位NVRAM及片外擴展128K@8位EPROM的芯片[3]。TMS320VC33芯片為32位的高性能CPU，其具有高速浮點運算能力；鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器，其工作頻率可達60MHz，可簡化I/O、存儲器的接口；對外部器件的控制較為靈活；裝置初始值固定于板內的EEPROM，可及時修改，便于對程序的調試。

3.1.4 人機接口（MMI）

人機接口智能終端較富人性化，在低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)及操作者間的信息交換扮演著關鍵角色。操作者不但可以通過MMI快捷地對設備進行操作，而且可以根據(jù)MMI模塊的提示信息迅速地對低壓配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行準確的判斷。本次探討的新型低壓智能化監(jiān)控系統(tǒng)的MMI模塊是基于RCM2000芯片研發(fā)的。

3.1.5 微型打印機

這里所指的微型打印機采用的是智能點陣感熱式并行打印機，而非擊打式打印機。打印機內部有一片C51單片機控制打印頭，打印機與DSP的通信可通過拔插短路塊進行切換。

四、結語

總而言之，科技的進步與創(chuàng)新永不會停止，那就意味著低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)也會隨著科學技術的進步而進步，前文所提及的建立于DSP技術基礎上開發(fā)的新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)可最大程度的適應于當前環(huán)境對低壓配電監(jiān)控的需求，可徹底取代以往的RTU裝置，有效的提升了網絡化對于低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的適用性，為生產與生活帶來更大的便利。

參考文獻：

[1]戎俊康.淺析智能變電站建設對繼電保護工作的新要求[J].中國電力教育.2011 （36）

[2]陳昌紅、吳芳玲、王玲玲、嚴文強，數(shù)字式智能化配電房管理系統(tǒng)的設計及應用[J].低壓電器，2010（24）.

[3]張迎輝、鄧松、陳素芳，基于CC-Link/LT總線技術的低壓供配電監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（09）.