0.4kV低壓配電系統智能化方法探究

摘 要：近年來，隨著現代新技術的發展，配電自動化技術日益成熟。智能化技術已成功的應用于低壓配電系統中，計算機技術、微電子技術、電力電子技術、抗干擾技術等新技術相結合，使配電自動化技術發展迅速。目前，10 kV及其以上配電系統自動化應景被廣泛應用，技術水準也得到了很大的提高，推進了我國配電自動化的發展。但0.4 kV低壓配電系統智能化還需要進一步的研究發展。

關鍵詞：0.4 kV低壓配電系統；系統智能化；探究方法

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）21-0099-02

1 0.4 kV低壓配電系統的功能

1.1 0.4 kV低壓配電系統概述

YXM11系列0.4 kV智能配電監控終端單元可以監測和控制0.4 kV低壓配電系統中的受電、饋電、母聯、無功補償、主/備電源投切等各開關柜的斷路器、接觸器的電參數，所以，其可以完全適用于0.4 kV低壓成套開關設備的智能化。

YXM11系列0.4 kV智能配電監控終端單元在使用時，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，它是應用功能數字化、模塊化、集成化、網絡化設計的新型低壓監控終端產品。

在結構上，有安裝簡單、可靠、維護方便等優點。在功能上，可以和低壓成套開關柜保持一致，可以達到人機對話等功能。能夠代替傳統低壓開關柜上的電工儀表、主令開關、信號燈、報警器等。終端單元的擴展性強、有很好的靈活性，可以根據低壓開關設備的增減而變化，從而減少監控系統中的終端單元數量。

1.2 功能介紹

YXM11系列0.4 kV智能配電監控終端單元組成的低壓配電系統有如下幾個功能。

1.2.1 遠程監測電氣參數

YXM11系列0.4 kV智能配電監控終端單元組成的低壓配電系統可以對系統的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因素、頻率、有功用電量、無功用電量、總用電量、工作環境溫度、系統主母線各連接點溫度等電氣參數進行遠程監測。

1.2.2 遠程監測系統狀態

終端單元除了可以遠程監測電氣參數，也可以對配電系統狀態進行遠程監測。比如可以對斷路器、接觸器的投切狀態和問題等情況進行監測，也可以對抽出式斷路器的位置狀態和欠壓狀態等進行遠程監測。

1.2.3 自動控制

當配電系統中斷路器的故障跳閘及系統欠壓、過壓、過流、溫度過高等電氣參數超過限制參數時，可以進行聲光報警，并且記錄報警的位置，可以對故障回路和故障原因進行快速的判斷。除此之外，還可以自動控制主備電源的優先順序。

1.2.4 不需編程、遠程通信

終端單元不需要編程就可以對用戶進行門限等參數設置，并且所有終端單元都具備遠程通信的功能。

2 系統的組成和功能

進線監控終端單元（IRTU-O1）、饋電監控終端單元

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

TU-06.CRTU-08.CRTU-10.CRTU-12）和聯絡監控終端單元

（LRTU-O1）這五類監控終端單元組成了YXM11系列0.4 kV智

能配電監控終端單元組成的低壓配電系統。

3 終端單元技術

終端單元采用了多種自主提出的新算法和實用技術，對各終端單元的電參量測量精度和電度計量精度的提高有很大的作用，使各終端單元在惡劣的環境下也能夠穩定、可靠的運行。在結構設計上，一個終端單元對多個饋電回路進行集中監控，減少系統中的通信節點數，大大提升了通信效率，同時也使各監控回路的生產和銷售成本降低了。

3.1 采用卷積窗算法

目前傳統的交流電參量采樣測量法，已經無法實現嚴格同步采樣。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量誤差。同步采樣所指的是在一個或幾個工頻周期內恰好含有整數采樣間隔。但是，由于工頻是緩變量，再加上電路系統的時鐘周期是固定值，所以就算是不斷調整采樣間隔，也很難達到標準的同步采樣。

通過信號處理理論可以得出以下結論，采樣即使是存在較小的不同步，都會對測量的精準度產生影響。針對這種情況，可以采取長數據幀法和鎖相環同步法提高測量的精準度。但是這兩種方法也有缺點，長數據幀法對測量的實時性有影響，鎖相環同步法使電路變得更加復雜，容易受電磁干擾。卷積窗算法計算方法簡單，并且能夠實時實現。如果在卷積窗算法運用的同時，與采樣間隔隨工頻變化的自適應調整技術相結合，對提高交流電壓、電流等量的測量精準度有很大幫助，也能有效的減小因非同步采樣產生的誤差。

3.2 采用雙進程編程技術

現在大多使用16位DSP（甚至32位DSP）和16位并行A/D變換器等性能強的電子器件或者雙MPU結構來保證同類產品的測量精度和測量的時效性，這樣就會使生產成本和銷售價格增加，產品的市場競爭力大大降低。

為了降低產品的制造價格，MPU一般選擇運行穩定、抗干擾能力強的單片機，A/D芯片選用價格相對比較便宜的10位多模擬通道輸入串行ADC。這樣可以有效地降低生產成本，使PCB板面積減少，對多饋電回路的集中控制式結構有很大的幫助。由于串行ADC采樣速度較慢，如果不能很好的處理，就會降低實時測量和數據通信的速度。所以，應該把雙進程編程技術應用于智能終端產品中。雙進程中的一個進程作為主進程，用來完成大部分包括物理量的計算、數據的撤示、與上位機之間的通信、開關量的輸入輸出等工作，用另外一個進程作為A/D進程用來完成交流電壓和交流電流的采樣和數據緩存工作。通過信號量使兩個進程能夠一起工作。雙進程編程技術和卷積窗算法結合在一起運用，可以實時計算交流電參量，使通信響應延時不長于50 us。除此之外，工頻周期中存在多個采樣點，在交流電存在很高的諧波分量的情況下，測量結果依舊準確。

3.3 多路監控集中式結構設計

現在市場上大多數國內外同類產品中的一個監控終端單元只能測控一路饋電，過多的通信節點數，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。這樣就會使各饋電回路的生產成本和銷售價格大大提高。

通過對卷積窗算法和雙進程編程技術的合理使用，使硬件設計變得相對簡單些，饋電單元是所有終端單元中用量最大的單元，一個饋電單元可以對8個饋電回路進行監控。而這8個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格大大的降低，使其在市場競爭力很大程度上有所提高。

4 結 語

在計算機技術和智能化系統的研發成功以來，智能化低壓配電系統在電力供應方面發揮著重要的作用。0.4 kV低壓配電系統智能化方法的應用，使低壓配電系統更加安全可靠、經濟便捷。不僅滿足了電力企業對低壓配電網絡管理的實際需求，而且對企業信息化水平的提高也具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 肖娜.淺談10 kV農網配電線路故障與防范措施[J].經營管理者，2012，（15）.

[2] 劉寶忠，王永清.智能斷路器的現狀與發展[J].中國電力教育，2010，（10）.

[3] 張林利.小電流接地故障定位方法及其應用研究[D].濟南：山東大學，2013.