馮 璇，徐 剛，沙 征，楊 光，錢巍峰，何志鴻，錢巍賦

(國網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司，上海 200080)

線損是決定供電企業(yè)效益高低的根本因素，是供電企業(yè)的重要技術(shù)經(jīng)濟指標。線損分析的基礎(chǔ)就是電能量的采集[1-2]。線損管理方法就是將從有功、無功功率得到的全口徑功率與總售出電量相比較，從而得到線路損耗數(shù)據(jù)。

目前變電站的電能量采集設(shè)備已經(jīng)發(fā)展得十分成熟，采集端利用各類監(jiān)控設(shè)備實時采集并存儲站內(nèi)變壓器以及各路出線的有/無功功率、功率因數(shù)和電壓、電流等相關(guān)數(shù)據(jù)，在后臺也有強大的線損分析平臺加以采集分析合成。

但在配電站里，采集手段就不如變電站那么豐富，還是使用傳統(tǒng)的電能表采集，但是對于一些合并線路的倉位，或者無法安裝電能表的倉位，以及對線路上各配變的負載情況，則無法獲得精準的電量數(shù)據(jù)[3-4]。

因此，設(shè)計移動式配電站出線電量采集裝置，就是為了解決配電站出線端的電量采集問題。一般一個小區(qū)有一個開關(guān)站(K型站)、多個街坊站(P型站)，有的小區(qū)有多個開關(guān)站。在K型站的出線端一般都配有關(guān)口電能表，但在部分老式的P型站的變壓器進線側(cè)并無關(guān)口電能表，并且當開關(guān)站的一條出線對應多個P型站時，無法得到每個街坊站的實際電量采樣。針對這種情況，研制了移動式配電站出線電量采集裝置，用于更精準地定位高線損的位置。

該裝置是一種非常輕便的，用于精準尋找電網(wǎng)高線損部分的裝置，它將電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測由變電站10 kV出線擴展到任意一臺終端配變，為線損分析提供了有/無功電能量、功率因數(shù)、電流、電壓等關(guān)鍵信息。運維人員可以將采樣數(shù)據(jù)與上一級電站10 kV出線的采樣數(shù)據(jù)進行比較，對于定位電能量采集裝置故障也有重大意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

移動式配電站出線電量采集裝置放置于P型站10 kV側(cè)，箱體為手提箱式，分為兩層，上層為智能分析終端層，下層前半部分為電量采集終端、短信服務器，下層后半部分為接線端子箱、開口CT及線纜儲藏室。箱體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 箱體結(jié)構(gòu)圖

裝置的工作原理如圖2所示。裝置通過電量采集模塊來采集數(shù)據(jù)，終端存儲數(shù)據(jù)并自動生成報表文件，當接收到用戶請求數(shù)據(jù)短信時，相應的數(shù)據(jù)會發(fā)送至用戶手機中。

圖2 裝置原理圖

1.1 電流采樣及電壓采樣

電流采樣：由于裝置的使用環(huán)境為已投運的P型站，為了不影響客戶正常用電，同時為了節(jié)省人力、物力、財力，所以本系統(tǒng)電流采樣使用了高精度開口式CT。開口式電流互感器外殼采用阻燃、耐溫的進口聚碳酸酯注塑成形，鐵芯采用取向冷軋硅鋼帶卷繞而成，二次導線采用高強度電磁漆包線，具有體積小、質(zhì)量輕、準確度高、容量大等特點。使用開口CT，調(diào)試安裝非常便利，無須拆一次母線，可以帶電安裝。

電壓采樣：裝置的三相電壓通過所用變的低壓側(cè)進行采樣。P型站內(nèi)一般采用的接線方式為D11/Y，本裝置采用的電壓轉(zhuǎn)換器可將D11/Y轉(zhuǎn)換為Y/D11，然后通過PT變比將采樣電壓還原成10 kV母線電壓。工作原理如圖3所示。

圖3 電壓采樣原理圖

開口式CT互感器以及電流、電壓采樣的線纜都放在裝置底部的儲線盒中。

1.2 電量采集模塊

電量采集模塊由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元組成，除計量有功和無功電量外，還具有分時測量的功能，并能顯示、儲存和輸出數(shù)據(jù)。電量采集模塊工作時，電流、電壓經(jīng)過取樣電路分別取樣后，送到放大電路放大，再由高精度計量芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，高性能微控制器對數(shù)據(jù)進行分析處理。由于采用高精度計量芯片，計量芯片自行完成前端高速采樣，高性能微控制器僅需要管理和控制計量芯片的工作狀態(tài)。微控制器還用于分時計費和處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，并根據(jù)預先設(shè)定的時段完成分時有功、無功電能計量，通過RS-485接口、DLT645規(guī)約將數(shù)據(jù)傳送至智能分析終端。其工作原理如圖4所示。

圖4 電量采集模塊原理圖

1.3 智能分析終端

智能分析終端采用了FOXKPC高性能工業(yè)平板電腦作為軟件載體，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備，擁有兩個高速以太網(wǎng)網(wǎng)口、一個RS-485接口、一個RS-232接口、四個USB接口。分析終端使用RS-485接口通過DLT645規(guī)約，將電量采集模塊的實時遙測數(shù)據(jù)采集并存放于SQLite數(shù)據(jù)庫中。

終端系統(tǒng)軟件框圖及系統(tǒng)流程圖如圖5、圖6所示，當用戶啟動智能分析終端，主處理進程開始工作，主處理進程分別控制短信處理進程、數(shù)據(jù)庫及HMI人機交互界面。

圖5 程序系統(tǒng)框圖

圖6 程序流程圖

程序啟動后，采樣進程及短信進程開始運行。終端接收到用戶短信指令后，會按照請求發(fā)送對應的數(shù)據(jù)。如果在計劃任務時間周期中，終端將關(guān)閉實時數(shù)據(jù)處理進程，將前一天的采集電量數(shù)據(jù)生成日報表，存于數(shù)據(jù)庫中。

終端在計劃任務的運行周期之外，會將采樣數(shù)據(jù)放入實時數(shù)據(jù)庫中，并在人機交互界面HMI中顯示實時功率曲線、歷史電量棒圖、實時遙測數(shù)據(jù)等。終端實時曲線顯示最近1 h內(nèi)有功功率實時曲線。歷史電量棒圖中顯示最近12 h內(nèi)每一刻鐘的歷史電量棒圖。用戶可在歷史電量棒圖中清晰地找出有疑問的時刻，并可在后面幾天同一時間段內(nèi)通過觀察實時功率曲線來分析數(shù)據(jù)。

終端中報文按鈕可以調(diào)用出電量分析終端及電量采集模塊間的通信報文，當對實時采樣數(shù)據(jù)有疑問時，可通過分析報文確定數(shù)據(jù)的正確性，實時報文可手動暫停。

查詢按鈕可以調(diào)用出線路負荷記錄報表，用戶可自定義起始及結(jié)束日期。報表中詳細記錄了線路各個時刻的正向有功電量、正向無功電量、反向有功電量、反向無功電量，用戶可將該報表數(shù)據(jù)與調(diào)度端的負荷報表數(shù)據(jù)進行比對，從而可以非常容易地定位產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)的時刻。

1.4 短信服務終端

運維人員通過手機發(fā)送指令至終端，終端按照用戶發(fā)送的命令相應地返回所需求的數(shù)據(jù)。

2 裝置試驗與試運行

試驗選取了某公司配電房，將裝置與AC 400 V電源連接，對電量進行了實時監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，繪制出電量的曲線圖，得到的數(shù)據(jù)與實際用電情況曲線圖對比后基本吻合。連續(xù)測試了三天后，得到的數(shù)據(jù)曲線圖誤差也極小。再通過手機短信給裝置發(fā)送命令，得到的實時監(jiān)控信息和裝置采集的數(shù)據(jù)完全相同。因此，該裝置可以準確地采集配電站出線的電量數(shù)據(jù)，方便運行人員分析使用。

目前，該裝置已經(jīng)投入實際應用，安裝于P型配電站出線端，用于采集P型站出線的電量數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

本電量采集裝置通過采集數(shù)據(jù)可迅速找出系統(tǒng)中的異常情況，并精確定位存在異常用電狀況的位置，增強了對異常用電檢測實效性。通過短信服務，運維人員可隨時隨地獲得所需數(shù)據(jù)，提高了工作效率。

由于裝置采用移動式便攜設(shè)計，可在線路不停電的情況下，安裝運行，方便靈活，適用于大規(guī)模推廣應用。

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