低壓配電智能化監控系統的探討

【摘 要】隨著現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控系統也隨之應運而生，低壓配電智能化監控系統是對原有的低壓監控模式的升級與創新體現，本文對低壓配電智能化監控系統的意義、現有的低壓配電智能化監控的模式及低壓配電智能化監控系統優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；監控系統；分析

一、低壓配電智能化監控系統的概述

隨著社會的進步與計算機技術的成熟，傳統的低壓配電系統已不適應于時代發展對于低壓配電系統智能化與安全性的要求。日新月異的計算機技術為其系統的穩定性與微處理器的技術上的運用提供可靠的保障，于是業內開始有人嘗試將智能低壓計算機機監控裝置運用到低壓配電監控中，希望借此技術實現對遠程運行的設備進行實時監控的目的，無數事實證明，低壓配電智能化監控系統得到了有效地運用，最大程度地實現了分散式監控，確保了低壓供電的安全性，降低了巡檢人員的巡檢工作量?？v觀當前市場上對低壓配電智能化監控系統的運用情況，大多數的低壓配電智能化監控系統都是建立在SCADA系統的基礎上，再進行的創新與改進。這種系統可滿足一般的監控需求，但是對于低壓電力系統本身的特點，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控系統，該系統可改善的空間仍較大。低壓配電智能化監控系統中各元件所具備的功能有電動機控制、開關控制、電力質量監測等。事實上，該系統中的大多數原件都屬于智能化原件。在實際運用中，智能化元件可根據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控系統在運行過程中的有效性，滿足控制過程的需求。

二、現行的低壓配電智能化監控模式

2.1建立于PLC和普通斷路器的智能監控模式[1]

該模式主要是通過PLC的接口使低壓配電系統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控點，實行遠程操作來控制斷路器。這種監控模式的特點是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控模式

該類型的智能監控模式就是將智能斷路器與智能脫扣器相結合，實現對欠壓、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、頻率等參數的狀態和信息進行實時、有效的顯示。可通過通信接口將數據上傳給遠程計算機，或是接受遠程計算機和遠程控制中心發送的控制指令。該智能模式的主要特點是進行數據采集，并將采集到的數據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，監控系統較為分散。

2.3 基于數字智能儀表與普通斷路器的監控模式[2]

該智能監控模式主要針對SOE事件及模擬數據進行記錄，記錄時通過計算機網絡進行相關的信息監控：1.通過數字智能儀表將各種數據傳送至遠程的通信處理系統；2.接受遠程處理系統的操作，在操作中可開閉斷路器，而且斷路器可接收經數字智能儀表傳遞過來的操作命令。該監控模式的特點為可將數字智能儀表與監控體系靈活有效地結合，充分的體現了分散式監控的特點，該智能監控系統的弊端就是涉及的模塊相對繁多，數據的采集較易出現一定的重復率，并且故障的發生率較高，該智能監控模式的成本也相對較高。

三、低壓配電智能化監控模式的優化設計

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

3.1 新型低壓智能化監控系統的設計方案

新型低壓智能化監控系統主要由開關量輸入與輸出模塊、人機接口單元（MMI）、數據采樣單元（ADC）、二次變換器（PT/CT）、事故打印模塊及數據處理單元（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傳送來的高電壓電流轉換成微機測控系統采樣所需的低電壓信號，再傳輸給微處理器（DSP）和數據采集單元進行數據采集與分析，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。新型低壓智能化監控系統中的二次變換器的技術指標需達到以下標準：額定狀態下，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，波形穩定， 保證20倍額定電會流下的誤差<5%。

3.1.2數據采集單元

數據采集為32路同步數據采集通道同時采樣，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。在進行數據采樣時，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到數據緩存區域。進行數據轉換時，使用DSP內部定時器，定時啟動32路同步采樣系統采樣，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數據處理單元

數據處理單元是基于TMS320VC33芯片研發的。數據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；鎖相環時鐘發生器，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，在低壓配電監控系統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MMI模塊的提示信息迅速地對低壓配電系統的運行狀態進行準確的判斷。本次探討的新型低壓智能化監控系統的MMI模塊是基于RCM2000芯片研發的。

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，科技的進步與創新永不會停止，那就意味著低壓配電智能化監控系統也會隨著科學技術的進步而進步，前文所提及的建立于DSP技術基礎上開發的新型低壓配電智能化監控系統可最大程度的適應于當前環境對低壓配電監控的需求，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控系統的適用性，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，數字式智能化配電房管理系統的設計及應用[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控系統設計[J].電力系統保護與控制，2009（09）.