0.4kV低壓配電系統(tǒng)智能化方法探究

摘 要：近年來(lái)，隨著現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展，配電自動(dòng)化技術(shù)日益成熟。智能化技術(shù)已成功的應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、抗干擾技術(shù)等新技術(shù)相結(jié)合，使配電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速。目前，10 kV及其以上配電系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)景被廣泛應(yīng)用，技術(shù)水準(zhǔn)也得到了很大的提高，推進(jìn)了我國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展。但0.4 kV低壓配電系統(tǒng)智能化還需要進(jìn)一步的研究發(fā)展。

關(guān)鍵詞：0.4 kV低壓配電系統(tǒng)；系統(tǒng)智能化；探究方法

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）21-0099-02

1 0.4 kV低壓配電系統(tǒng)的功能

1.1 0.4 kV低壓配電系統(tǒng)概述

YXM11系列0.4 kV智能配電監(jiān)控終端單元可以監(jiān)測(cè)和控制0.4 kV低壓配電系統(tǒng)中的受電、饋電、母聯(lián)、無(wú)功補(bǔ)償、主/備電源投切等各開(kāi)關(guān)柜的斷路器、接觸器的電參數(shù)，所以，其可以完全適用于0.4 kV低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能化。

YXM11系列0.4 kV智能配電監(jiān)控終端單元在使用時(shí)，不需要外接二次變換元件，可以直接把輸入輸出變換元器件與主板集成在一起，它是應(yīng)用功能數(shù)字化、模塊化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的新型低壓監(jiān)控終端產(chǎn)品。

在結(jié)構(gòu)上，有安裝簡(jiǎn)單、可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。在功能上，可以和低壓成套開(kāi)關(guān)柜保持一致，可以達(dá)到人機(jī)對(duì)話等功能。能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)低壓開(kāi)關(guān)柜上的電工儀表、主令開(kāi)關(guān)、信號(hào)燈、報(bào)警器等。終端單元的擴(kuò)展性強(qiáng)、有很好的靈活性，可以根據(jù)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的增減而變化，從而減少監(jiān)控系統(tǒng)中的終端單元數(shù)量。

1.2 功能介紹

YXM11系列0.4 kV智能配電監(jiān)控終端單元組成的低壓配電系統(tǒng)有如下幾個(gè)功能。

1.2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電氣參數(shù)

YXM11系列0.4 kV智能配電監(jiān)控終端單元組成的低壓配電系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)的三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素、頻率、有功用電量、無(wú)功用電量、總用電量、工作環(huán)境溫度、系統(tǒng)主母線各連接點(diǎn)溫度等電氣參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1.2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)

終端單元除了可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電氣參數(shù)，也可以對(duì)配電系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。比如可以對(duì)斷路器、接觸器的投切狀態(tài)和問(wèn)題等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)抽出式斷路器的位置狀態(tài)和欠壓狀態(tài)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1.2.3 自動(dòng)控制

當(dāng)配電系統(tǒng)中斷路器的故障跳閘及系統(tǒng)欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、溫度過(guò)高等電氣參數(shù)超過(guò)限制參數(shù)時(shí)，可以進(jìn)行聲光報(bào)警，并且記錄報(bào)警的位置，可以對(duì)故障回路和故障原因進(jìn)行快速的判斷。除此之外，還可以自動(dòng)控制主備電源的優(yōu)先順序。

1.2.4 不需編程、遠(yuǎn)程通信

終端單元不需要編程就可以對(duì)用戶進(jìn)行門限等參數(shù)設(shè)置，并且所有終端單元都具備遠(yuǎn)程通信的功能。

2 系統(tǒng)的組成和功能

進(jìn)線監(jiān)控終端單元（IRTU-O1）、饋電監(jiān)控終端單元

（FRTU-02.FR-TU-04.FRTU-06.FRTU-08）、電源切換監(jiān)控終端單元（ARTU-02.ARTU-03）、電容補(bǔ)償監(jiān)控終端單元（CR-

TU-06.CRTU-08.CRTU-10.CRTU-12）和聯(lián)絡(luò)監(jiān)控終端單元

（LRTU-O1）這五類監(jiān)控終端單元組成了YXM11系列0.4 kV智

能配電監(jiān)控終端單元組成的低壓配電系統(tǒng)。

3 終端單元技術(shù)

終端單元采用了多種自主提出的新算法和實(shí)用技術(shù)，對(duì)各終端單元的電參量測(cè)量精度和電度計(jì)量精度的提高有很大的作用，使各終端單元在惡劣的環(huán)境下也能夠穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，一個(gè)終端單元對(duì)多個(gè)饋電回路進(jìn)行集中監(jiān)控，減少系統(tǒng)中的通信節(jié)點(diǎn)數(shù)，大大提升了通信效率，同時(shí)也使各監(jiān)控回路的生產(chǎn)和銷售成本降低了。

3.1 采用卷積窗算法

目前傳統(tǒng)的交流電參量采樣測(cè)量法，已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步采樣。因此在程序中我們采用了卷積窗算法，其可以自主提出、有效減小非同步采樣引入的測(cè)量誤差。同步采樣所指的是在一個(gè)或幾個(gè)工頻周期內(nèi)恰好含有整數(shù)采樣間隔。但是，由于工頻是緩變量，再加上電路系統(tǒng)的時(shí)鐘周期是固定值，所以就算是不斷調(diào)整采樣間隔，也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的同步采樣。

通過(guò)信號(hào)處理理論可以得出以下結(jié)論，采樣即使是存在較小的不同步，都會(huì)對(duì)測(cè)量的精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響。針對(duì)這種情況，可以采取長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀法和鎖相環(huán)同步法提高測(cè)量的精準(zhǔn)度。但是這兩種方法也有缺點(diǎn)，長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀法對(duì)測(cè)量的實(shí)時(shí)性有影響，鎖相環(huán)同步法使電路變得更加復(fù)雜，容易受電磁干擾。卷積窗算法計(jì)算方法簡(jiǎn)單，并且能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)。如果在卷積窗算法運(yùn)用的同時(shí)，與采樣間隔隨工頻變化的自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)相結(jié)合，對(duì)提高交流電壓、電流等量的測(cè)量精準(zhǔn)度有很大幫助，也能有效的減小因非同步采樣產(chǎn)生的誤差。

3.2 采用雙進(jìn)程編程技術(shù)

現(xiàn)在大多使用16位DSP（甚至32位DSP）和16位并行A/D變換器等性能強(qiáng)的電子器件或者雙MPU結(jié)構(gòu)來(lái)保證同類產(chǎn)品的測(cè)量精度和測(cè)量的時(shí)效性，這樣就會(huì)使生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格增加，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大大降低。

為了降低產(chǎn)品的制造價(jià)格，MPU一般選擇運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)的單片機(jī)，A/D芯片選用價(jià)格相對(duì)比較便宜的10位多模擬通道輸入串行ADC。這樣可以有效地降低生產(chǎn)成本，使PCB板面積減少，對(duì)多饋電回路的集中控制式結(jié)構(gòu)有很大的幫助。由于串行ADC采樣速度較慢，如果不能很好的處理，就會(huì)降低實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)通信的速度。所以，應(yīng)該把雙進(jìn)程編程技術(shù)應(yīng)用于智能終端產(chǎn)品中。雙進(jìn)程中的一個(gè)進(jìn)程作為主進(jìn)程，用來(lái)完成大部分包括物理量的計(jì)算、數(shù)據(jù)的撤示、與上位機(jī)之間的通信、開(kāi)關(guān)量的輸入輸出等工作，用另外一個(gè)進(jìn)程作為A/D進(jìn)程用來(lái)完成交流電壓和交流電流的采樣和數(shù)據(jù)緩存工作。通過(guò)信號(hào)量使兩個(gè)進(jìn)程能夠一起工作。雙進(jìn)程編程技術(shù)和卷積窗算法結(jié)合在一起運(yùn)用，可以實(shí)時(shí)計(jì)算交流電參量，使通信響應(yīng)延時(shí)不長(zhǎng)于50 us。除此之外，工頻周期中存在多個(gè)采樣點(diǎn)，在交流電存在很高的諧波分量的情況下，測(cè)量結(jié)果依舊準(zhǔn)確。

3.3 多路監(jiān)控集中式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品中的一個(gè)監(jiān)控終端單元只能測(cè)控一路饋電，過(guò)多的通信節(jié)點(diǎn)數(shù)，使通信速度大大降低。除此之外，每一饋電回路都要配備一套完整的電路，包括電源電路、控制電路、通信接口電路、按鍵與顯示電路等。這樣就會(huì)使各饋電回路的生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格大大提高。

通過(guò)對(duì)卷積窗算法和雙進(jìn)程編程技術(shù)的合理使用，使硬件設(shè)計(jì)變得相對(duì)簡(jiǎn)單些，饋電單元是所有終端單元中用量最大的單元，一個(gè)饋電單元可以對(duì)8個(gè)饋電回路進(jìn)行監(jiān)控。而這8個(gè)回路所使用的電源電路、控制電路、通信接口電路、按鍵與顯示電路都是相同的一套。這樣就使單回路的成本價(jià)格大大的降低，使其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力很大程度上有所提高。

4 結(jié) 語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化系統(tǒng)的研發(fā)成功以來(lái)，智能化低壓配電系統(tǒng)在電力供應(yīng)方面發(fā)揮著重要的作用。0.4 kV低壓配電系統(tǒng)智能化方法的應(yīng)用，使低壓配電系統(tǒng)更加安全可靠、經(jīng)濟(jì)便捷。不僅滿足了電力企業(yè)對(duì)低壓配電網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)際需求，而且對(duì)企業(yè)信息化水平的提高也具有重要的意義。

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