羅步升

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東 惠州 512611）

電力配電房設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)視的研究

羅步升

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東 惠州 512611）

目前，我國(guó)很多地區(qū)的電力設(shè)備維修及其平臺(tái)仍在使用手動(dòng)檢查和定期維護(hù)，時(shí)間和人工成本高，所以，平臺(tái)迫切需要一種快速、安全、有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能及時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急處置措施。綜合檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于電力配網(wǎng)終端，可實(shí)現(xiàn)配電房?jī)?nèi)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警和綜合顯示，從而達(dá)到在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和電源狀態(tài)的目的。提出了未來(lái)智能配電房設(shè)備的總體框架和總體技術(shù)方案，并展望了智能配電房設(shè)備的應(yīng)用前景。

配電網(wǎng)；電氣監(jiān)控；配電設(shè)備；技術(shù)方案

1 配電房監(jiān)控內(nèi)容

1.1 配電設(shè)備電氣監(jiān)控

在實(shí)現(xiàn)配電房三遙功能的過(guò)程中，配電自動(dòng)化監(jiān)控終端的基礎(chǔ)上應(yīng)包括保護(hù)功能，及時(shí)實(shí)現(xiàn)故障隔離，保證線故障不會(huì)造成變電站出口開(kāi)關(guān)跳閘，從而縮小停電范圍，提高供電可靠性。因此，配電自動(dòng)化監(jiān)控終端是集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信為一體的變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備。

1.2 配電房安全監(jiān)控

一般無(wú)人值守的配電房除了具備電監(jiān)測(cè)功能外，還應(yīng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能，具備防火、防水、防入侵安全監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)全面的可視化操作和安全監(jiān)控。因此，有必要在配電房設(shè)備安裝智能綜合監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)視頻監(jiān)控和集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、煙霧報(bào)警、洪水控制監(jiān)測(cè)的綜合監(jiān)測(cè)功能。此外，其他智能監(jiān)測(cè)功能也有必要具備，包括遠(yuǎn)程照明控制、語(yǔ)音通話等。

1.3 視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由終端系統(tǒng)、層級(jí)和主站系統(tǒng)三部分組成。終端系統(tǒng)由視頻傳感設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控、安全、火災(zāi)報(bào)警、智能控制和集成報(bào)警系統(tǒng)組成，主要負(fù)責(zé)配電房的視頻、音頻、環(huán)境容量、開(kāi)關(guān)報(bào)警、信息采集、編碼、存儲(chǔ)和上傳，并根據(jù)規(guī)則自動(dòng)連接；對(duì)配電站層級(jí)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)傳輸網(wǎng)絡(luò)電力集成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了配電房和主站之間的通信；主站系統(tǒng)管理區(qū)域下屬配電房的所有設(shè)備，具有配電房的環(huán)境報(bào)告相關(guān)的管轄權(quán)，報(bào)警信息可滿足區(qū)域用戶視頻、環(huán)境信息視圖、主要配電設(shè)備控制的要求。

1.4 系統(tǒng)框架方案

系統(tǒng)由數(shù)字式溫濕度傳感器、各參量數(shù)據(jù)采集電路、控制器、顯示面板、串行通訊部分組成。系統(tǒng)框架圖見(jiàn)圖1.

該系統(tǒng)的主要任務(wù)為：①數(shù)字式溫濕度感應(yīng)器完成柜內(nèi)空間溫濕度的測(cè)量；②參量數(shù)據(jù)采集電路獲得各開(kāi)關(guān)量、面板按鍵、高壓帶電指示、加熱指示等參數(shù)數(shù)據(jù)；③單片機(jī)控制器將得來(lái)的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算，儲(chǔ)存在寄存器里并利用LED將信息直觀可靠地顯示到控制面板上；④串行通訊部分通過(guò)串行總線向上位機(jī)發(fā)送開(kāi)關(guān)柜溫濕度數(shù)據(jù)及各參量數(shù)據(jù)，并接收上位機(jī)傳來(lái)的控制信號(hào)，實(shí)行遠(yuǎn)程操控。

2 配電房設(shè)備的軟件監(jiān)控設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件部分由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集程序和RS485串行通訊程序兩部分組成。前者主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)讀取開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)信息和溫濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量輸出控制，還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)顯示在面板上；后者則接收來(lái)自上位機(jī)串口的數(shù)據(jù)和命令，并按照命令將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。主體程序采用定時(shí)處理子程序的方式調(diào)用單片機(jī)數(shù)據(jù)采集程序，利用串口中斷處理串行通訊程序。

2.1 溫濕度采集子程序流程

主程序定時(shí)啟動(dòng)溫濕度采集子程序。溫濕度傳感器SHT1x開(kāi)始一段傳輸需要一段開(kāi)始序列，包括1個(gè)當(dāng)SCK=1時(shí)的DATA線的下降沿，1個(gè)當(dāng)SCK=0時(shí)的DATA線的上升沿；傳輸開(kāi)始，單片機(jī)向傳感器發(fā)送3位地址碼（目前只支持000）和5位命令代碼，接下來(lái)等待傳感器完成測(cè)量任務(wù)。由于我們選擇采用12 bit測(cè)量結(jié)果，因此，測(cè)量時(shí)間大概需要55 ms，這段時(shí)間內(nèi)傳感器通過(guò)DATA線一直向單片機(jī)輸出高電平。直到DATA降至低電平，測(cè)量完成，再經(jīng)過(guò)4個(gè)SCK時(shí)間，DATA保持低電平，接下來(lái)開(kāi)始傳輸12位二進(jìn)制溫度或濕度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后是CRC校驗(yàn)。CRC如果校驗(yàn)無(wú)誤，二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)前文所述的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算后乘以10取整（保留3位有效數(shù)字），轉(zhuǎn)存到單片機(jī)RAM中，采集完成。

2.2 其他參量采集與控制

2.2.1 開(kāi)關(guān)量、面板按鍵指示與加熱指示

這幾個(gè)參量都是采用觸點(diǎn)高低電平直接接入單片機(jī)I/O口，所以，數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)采集的，不需要另外編程采集。在控制方面，設(shè)置1個(gè)子程序控制加熱開(kāi)關(guān)，定期讀取加熱指示數(shù)值。當(dāng)手動(dòng)加熱狀態(tài)位數(shù)值為1時(shí)，處于手動(dòng)加熱狀態(tài)，單片機(jī)自動(dòng)加熱電路不啟動(dòng)；當(dāng)自動(dòng)加熱狀態(tài)位數(shù)值為1時(shí)，處于自動(dòng)加熱狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)將溫度測(cè)量值實(shí)時(shí)與設(shè)定溫度最低值比較（或?qū)穸葴y(cè)量值與設(shè)定濕度最大值比較），一旦溫度（濕度）超過(guò)臨界值，則自動(dòng)接通加熱電路直到溫濕度反向達(dá)到另一個(gè)設(shè)定臨界值。如果加熱一段時(shí)間后（比如5 min），測(cè)得溫度與原始溫度變動(dòng)不大，說(shuō)明加熱不成功，單片機(jī)控制加熱電路斷線指示燈亮。

2.2.2 高壓帶電指示AI

將3個(gè)ADC獲得的電壓信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，得出的數(shù)值按相應(yīng)倍數(shù)放大，就得到對(duì)應(yīng)母線上的測(cè)量電壓U，將這個(gè)電壓與額定電壓的0.15倍、0.65倍比較：當(dāng)U小于母線額定電壓×0.15時(shí)，該相不帶電；當(dāng)U∈母線額定電壓×（0.15、0.65）時(shí)，該相帶電；當(dāng)U大于母線額定電壓×0.65時(shí)，該相帶電且電磁鎖閉鎖。當(dāng)三相都不帶電時(shí)，閉鎖解除，閉鎖解除燈亮。實(shí)際運(yùn)用中，上述比較辦法稍顯麻煩，可將額定電壓按比例縮小后的0.15倍與0.65倍事先計(jì)算好（比如a和b），然后，可將ADC轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)據(jù)直接與a，b比較，從而得出判斷。

2.2.3 斷路器遠(yuǎn)程操控RMT

接收上位機(jī)命令來(lái)操控?cái)嗦菲鲃?dòng)作，只有處于遠(yuǎn)程操控狀態(tài)下方有反應(yīng)；處于本地操控時(shí)，命令無(wú)效。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)程控制是工業(yè)遠(yuǎn)程控制的必然趨勢(shì)，也是工業(yè)遠(yuǎn)程控制的最佳選擇，然而，開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)程控制是發(fā)展瓶頸。因此，本文設(shè)計(jì)出了一套完整的開(kāi)關(guān)量和溫濕度的采集、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了配電房設(shè)備智能化的本地操控和遠(yuǎn)程操控。

［1］陳堂.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2014.

［2］郭培源.電力系統(tǒng)自動(dòng)控制新技術(shù)［M］.北京：科技出版社，2011.

TM73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.073

2095－6835（2017）21－0073－02

〔編輯：張思楠〕