摘要：介紹了配電監(jiān)控裝置的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)及工作原理，分析了配電監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)保護(hù)及智能無(wú)功補(bǔ)償功能，總結(jié)了配電監(jiān)控裝置在供電企業(yè)用電管理中的作用，對(duì)供電企業(yè)提升用電管理水平有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：配電監(jiān)控裝置;用電管理;數(shù)據(jù)采集

0 引言

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。供電企業(yè)依靠負(fù)荷控制進(jìn)行的用電管理方式較為粗放，已無(wú)法滿足用戶需求，因此供電企業(yè)在用電管理方面必須采取新手段，應(yīng)用新技術(shù)。本文分析了配電監(jiān)控裝置在用電管理中的應(yīng)用情況，助力供電企業(yè)提高供電質(zhì)量和服務(wù)水平。

1 配電監(jiān)控裝置概述

配電網(wǎng)絡(luò)作為電力系統(tǒng)中直接面向用戶的一環(huán)，其重要性不言而喻。但與之不相匹配的是，配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性相對(duì)偏低，經(jīng)常出現(xiàn)線路過(guò)載、線損率偏高等問(wèn)題，既提高了供電企業(yè)的運(yùn)行成本，又對(duì)用戶的正常用電造成了影響。為了解決這些問(wèn)題，供電企業(yè)需要做好負(fù)荷分布、負(fù)荷曲線等基礎(chǔ)信息的統(tǒng)計(jì)工作，以此為基礎(chǔ)制定相關(guān)決策。顯然，靠人力去完成這些工作缺乏實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，較難反映用電真實(shí)情況。因此，配置自動(dòng)化的配電監(jiān)控裝置尤為必要。

配電監(jiān)控裝置分為硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件上，一般采用工業(yè)通用的模塊化設(shè)計(jì)，將整套裝置分為電源模塊、中央管理模塊（CPU）、數(shù)據(jù)采集及處理模塊（DSP）、顯示模塊、通信模塊五大部分。模塊化的裝置維護(hù)簡(jiǎn)單，任一模塊出現(xiàn)故障只需更換相應(yīng)模塊即可。電源模塊為整套裝置提供工作電源，采集的電壓、電流等數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集及處理單元進(jìn)行處理，在中央管理模塊的協(xié)同下，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)顯示模塊就地顯示，通過(guò)通信模塊傳輸至遠(yuǎn)方主站等。

除了主工作模塊，一般還配置輔助功能模塊，起到備用及保護(hù)的作用。為了保證在裝置失電或發(fā)生故障時(shí)仍可讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，一般設(shè)置備用電源接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的緊急供電;存儲(chǔ)單元也應(yīng)具備靜態(tài)存儲(chǔ)功能，保證在裝置出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)可以被正確讀取。裝置的保護(hù)元件包括過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)，在發(fā)生短路、過(guò)載或過(guò)壓時(shí)，迅速動(dòng)作保護(hù)裝置不受損害。

軟件設(shè)計(jì)普遍應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)方法，其常見(jiàn)的工作流程如圖1所示。裝置上電完成初始化后，便開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。軟件根據(jù)定義的檢驗(yàn)規(guī)范檢查數(shù)據(jù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算、顯示與傳輸;若檢驗(yàn)數(shù)據(jù)不正常，則激活錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，同時(shí)嘗試對(duì)裝置重新進(jìn)行初始化;當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到達(dá)某設(shè)定的告警數(shù)量，則發(fā)出檢修告警，提醒運(yùn)維人員介入處理。

2 配電監(jiān)控裝置的功能

2.1 ? ?數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集

配電監(jiān)控裝置的通信模塊可以根據(jù)實(shí)際需要配置RS482、RS232、ISDN等一種或多種通信協(xié)議，并可在裝置內(nèi)部配置調(diào)制解調(diào)器以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方主站的網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程上送。在網(wǎng)絡(luò)布線較為困難時(shí)，還可將調(diào)制解調(diào)器更換為GPRS模塊，通過(guò)無(wú)線移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程上送。需要注意的是，無(wú)論采用哪種方式上送，均要滿足信息與網(wǎng)絡(luò)安全的要求，防止數(shù)據(jù)泄露。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。首先，采集的數(shù)據(jù)種類多、覆蓋廣，在同一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)可同時(shí)采集電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù);其次，可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的可靠性更高，避免了人工采集只能選擇典型時(shí)間點(diǎn)抄錄帶來(lái)的數(shù)據(jù)不完整的問(wèn)題;最后，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集效率高，可將運(yùn)維人員從繁重的抄錄工作中解放出來(lái)，將重心轉(zhuǎn)移至采集數(shù)據(jù)的分析中，輸出更有價(jià)值的成果。

2.2 ? ?數(shù)據(jù)輔助分析功能

利用配電監(jiān)控裝置配套的后臺(tái)管理軟件，運(yùn)維人員可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的分析。通常來(lái)說(shuō)，此類后臺(tái)管理軟件在設(shè)計(jì)時(shí)已針對(duì)用電管理需求設(shè)定了一些常用功能：（1）分時(shí)段的報(bào)表功能，輸出日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等;（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，如功率統(tǒng)計(jì)、電壓越限統(tǒng)計(jì)、不平衡率統(tǒng)計(jì)等;（3）數(shù)據(jù)可視化功能，當(dāng)前數(shù)據(jù)采集點(diǎn)電壓、電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的曲線展示。在實(shí)際運(yùn)行中，用電管理單位可根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)的特點(diǎn)、自身關(guān)注的重點(diǎn)，增添或改善相關(guān)的自動(dòng)化功能，提高監(jiān)控裝置的實(shí)用性。

2.3 ? ?數(shù)據(jù)保護(hù)功能

配電監(jiān)控裝置配置有內(nèi)部?jī)?chǔ)存單元，具備靜態(tài)存儲(chǔ)功能，能可靠地保存數(shù)據(jù)。在裝置失去電源或是發(fā)生過(guò)壓、短路等情況時(shí)，裝置運(yùn)行會(huì)受到影響，但此前的數(shù)據(jù)仍儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元內(nèi)，可進(jìn)行離線讀取。軟件設(shè)計(jì)上可設(shè)置數(shù)據(jù)鎖定功能，防止故障處理、調(diào)試等情況造成數(shù)據(jù)突變。此外，裝置設(shè)計(jì)成一體集成式并適當(dāng)采取上鎖等措施，可防止人工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行改動(dòng)，保護(hù)數(shù)據(jù)的正確性。

2.4 ? ?智能無(wú)功補(bǔ)償功能

在配網(wǎng)運(yùn)行中，三相的平衡率與配電變壓器的運(yùn)行效率、配電線路的線損率都密切相關(guān)，三相的嚴(yán)重不平衡將加劇變壓器的損耗，降低變壓器的運(yùn)行效率，同時(shí)造成線損率的大幅提高，無(wú)論對(duì)用戶的用電可靠性，還是對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性都有負(fù)面影響。然而，由于低壓配電網(wǎng)用電的空間分散性、時(shí)間離散性都相對(duì)較強(qiáng)，完全通過(guò)網(wǎng)架設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三相平衡是不可能的，在實(shí)際環(huán)境中，往往需要投入無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以使三相盡量平衡。由于現(xiàn)代配網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備數(shù)量多、投切時(shí)間點(diǎn)難以確定，靠操作員手動(dòng)調(diào)整極其困難。通過(guò)配電監(jiān)控裝置的智能無(wú)功補(bǔ)償功能，可針對(duì)不同的接線形式，實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前需投入或切除的無(wú)功補(bǔ)償量，并據(jù)此發(fā)出命令投入或切除無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三相實(shí)時(shí)相對(duì)平衡。

3 配電監(jiān)控裝置的作用

根據(jù)以上分析，配電監(jiān)控裝置在用電管理業(yè)務(wù)上可起到如下作用：（1）積累有效的負(fù)荷數(shù)據(jù)，了解用電客戶在空間尺度和時(shí)間尺度上的分布特點(diǎn)，為電力資源的有效配置、區(qū)域電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃提供參考資料;（2）加深供電企業(yè)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行特性的理解，采取更有效的手段降低線損率，降低三相不平衡率，提高用戶的用電可靠性，降低企業(yè)的損耗成本;（3）根據(jù)用戶特點(diǎn)制定合理的電力營(yíng)銷策略，有針對(duì)性地開(kāi)展電力營(yíng)銷，提高供電企業(yè)的服務(wù)水平;（4）提高自動(dòng)化智能化設(shè)備的應(yīng)用率，減少在崗人員的機(jī)械重復(fù)工作，促進(jìn)人員工作重心轉(zhuǎn)向更高等級(jí)的數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，提高人員素質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用配電監(jiān)控裝置，可為供電企業(yè)的用電管理提供科學(xué)可靠的決策依據(jù)，有效提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。供電企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身需求，加強(qiáng)與相關(guān)研發(fā)企業(yè)的合作，在實(shí)際運(yùn)行中改善及升級(jí)設(shè)備相關(guān)功能，并將其接入統(tǒng)一的配電管理系統(tǒng)，進(jìn)一步提高企業(yè)用電管理水平，切實(shí)發(fā)揮配電監(jiān)控裝置的應(yīng)有作用。

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收稿日期：2020-04-28

作者簡(jiǎn)介：吳潤(rùn)（1984—），女，廣東湛江人，工程師，研究方向：電力大數(shù)據(jù)。