基于SCADA技術的低壓配網控制系統研究

周曙光

摘要：本文主要分析了基于SCADA技術的低壓配網控制系統，其目的是進一步保障低壓配網用戶用電的安全性，解決符合調節難以控制的問題，進一步實現低壓用戶用電信息共享，推動我國配電網建設的進一步發展。

關鍵詞：低壓配網;SCADA技術;保護控制;在線見識;通信技術

我國社會經濟快速發展的過程中，促使我國的電網建設也呈現出不一樣的發展特點。為了我國智能化和制動化建設的電網將朝著低壓終端滲透方向發展。基于此就需要全面提升低壓配網終端的智能化水平，將其與主網智能化水平之間的差距縮小，全面解決電網智能化和自動化死角等問題。本文主要分析了低壓用戶安全保障以及負荷調節控制系統體系架構相關問題，在此基礎上制定了一套低壓配網含有的低壓開關SCADA。該控制系統的研發可以進一步加大低壓用戶用電信息之間的共享性，可極大程度保證低壓客戶的用電安全。

1基于SCADA技術的低壓配網控制系統分析

1.1軟件系統層的作用

低壓配電網回路拓撲結構的設計主要由軟件系統層來完成。此外，軟件系統層還可以擴展營配監測指揮系統，并兼容和配置遙控系統實現數據遙測。在配變重過載報警之后，對于用電異常的用戶在低壓用戶安全保障級負荷調節控制系統的幫助下，可以自動化分析，并自動分配負荷、動作信息，提醒用戶將開關調整在最佳位置。

1.2通信技術層的作用

多通道傳輸終端數據，多點采集數據，將傳輸后的信息進行集中匯總，并兼容現有集抄通道和數據交互系統是通信技術層的主要作用。目前433MHz無線通信技術是經常使用的通信技術，該通信技術較為先進，可以將終端硬件層的無線溫度傳感器信息收集在一起，將其匯總后借助4G有線通信技術向系統層的監控中心傳輸。在通信技術層的輔助下可以將無線技術和有線技術緊密結合在一起，實現兩者之間的友好配合[1]。

1.3終端硬件層的作用

為低壓配電網用戶提供電氣量采集器的安裝策略，保證控制器的正常運行，確保低壓用戶用電的安全性是終端硬件層的主要作用。終端硬件層可以收集一臺裝置多路電氣量的數據信息，因此具有遙控指令多路輸出的優勢。

2基于SCADA低壓用戶安全保障控制系統的總體架構

低壓用戶安全保障系統在監測終端層表區進線負荷及溫度的基礎上，可以實現對各類運行數據的全面采集。綜合分析評估通信層傳輸至胸膛層的數據信息，起到預防各類安全事故發生的作用，確保用戶安全用電。其中基于SCADA低壓用戶安全保障控制系統的運行主要包括以下流程，第一在復合型傳感器的作用下降電流信息、帶電狀態以及出線溫度向低壓保護控制器傳輸;第二在無線技術的輔助下無源無線測溫傳感器將電流數據和表區總開關溫度向低壓保護控制器傳輸;第三在RS—485通信接口的輔助下斷路器將低壓用戶信息接入到低壓用戶故障控制器;第四在集成4G/WIFI模塊的幫助下將低壓保護控制器的數據信息向系統后臺發送，并對數據進行統計和分析。其中低壓保護控制器通信架構見圖1。

3終端硬件集成設備

智能斷路器、傳感器以及低壓保護控制器等是構成低壓用戶安全保障控制系統的終端硬件集成的主要設備。不同硬件設備的分析如下。

3.1智能斷路器

保護、量測以及操作功能是智能斷路器的主要作用。其中保護功能具體指在產品出現短路、過載、欠壓、過壓、缺相等情況下，可以起到保護作用。操作功能具體指可以手動操作產品或者電動分合閘操作產品。量測功能具體指可以實現對產品工作電流、電壓以及線路剩余電流的監測[2]。

3.2傳感器

能量收集、測量數據以及傳輸數據是構成傳感器的主要部分。其中所謂能量手機就是將實現電磁能量到電能之間的轉化，這里所說的電磁能力主要聚集在交流通電線路中，轉換成的電能可以將工作電源提供給傳感器。當大于0.5A的交流電流在被測物上通過后，傳感器可以正常工作，監測數據傳輸的情況。如電纜溫度的監測、電纜中流經電流的監測、線路帶電狀態的監測、傳感器工作電壓的監測、傳感器自身溫度的監測、傳感器供電狀態的監測、傳感器硬件版本信息技上傳次數的監測等。

3.3低壓保護控制器

低壓保護控制器不同模塊的功能主要如下所述，一專用電能IC主要負責采集電流、諧波以及電壓等信息。二微處理器的功能是實現邏輯化控制，并與外部設備進行信息交互，進行433MHz無線通信和4G通信等，控制輸入輸出信號。三4G通信模塊主要作用是實現與營配監測指揮平臺兩者之間的通信。四負責監測和控制斷路器的為開關量和RS485通信。五433MHz無線通信模塊主要是對無線溫度傳感器信息進行收集。六電源模塊的主要功能是為不同部分的電路提供最佳的電源類型。比如RS485電源5V、MCU電源3.3V以及繼電器電源12V等[3]。

4基于SCADA技術的低壓配網控制系統實例應用分析

4.1地理信息系統下的臺區監視

建立在地理系統基礎之上的臺區監視，可以實時監視地理背景信息上所有臺區的運行狀態。在正常站點和報警站點的區分上借助相應的顏色，呈現出音像、畫面等多種手段的報警方式。臺區監視系統下的報警模塊會將站端設備異常的運行情況提供給管理人員，讓管理人員主體站端設備異常運行情況。

4.2運行狀態監視

對臺區標志進行點擊，可進入到當前臺區一次系統圖，臺區當前的運行狀態可以在一次圖上顯示出來。系統拓撲圖也可以在運行狀態監視系統中顯示出來，并清楚表明臺區和表區的電流、進出線溫度以及電壓等參數，對斷路器的分合閘狀態和表箱門的開合狀態進行實時監視，并顯示出來[4-5]。

4.3展示歷史數據

任何測點不同時刻的溫度值均可以在數據庫中存儲下來，共管理人員查詢自己所需要的數據資料。并且數據庫中不同測點不同時刻的溫度值可以借助列表或者曲線展示出來。

4.4報警管理

系統監測到相應故障時，如過熱、短路、過載、欠壓、過壓、缺相等，可以根據故障的不同等級進行報警。為了便于管理人員更好區分各個部分的報警故障，可以設定不同的報警使用標志，報警使用標志的設置需要結合不同設備的工作環境來定[6]。

4.5實時控制

一次圖界面上可以對斷路器的分合閘進行遠程控制，在遠程控制的過程中，系統會結合相應的權限，將不同的提示信息告知管理人員，便于管理人員及時查看斷路器的分合閘狀態[7]。

5結語

本文在營配監測指揮中心的基礎上，借助先進的大數據技術實現低壓配網用戶與營配監測指揮中心兩者之間在數據資料上的共享性，發揮彼此的聯動功能，可以有力解決低壓配網用戶安全用電及符合調節控制難的問題。此外，在營配指揮中心的實時監測下可以對低壓配網的運行情況全面監測，能及時發現低壓配網運行過程中出現的異常情況，確保電網運行的安全性和穩定性，能為高配網的安全運行提供有效的支持。本文研究的基于SCADA技術的低壓配網控制系統可以有效避免低壓配網用戶在用電期間出現的安全事故，將低壓配網的智能化和自動化水平進一步提升，為低壓配網用戶帶來了極大的便利，切實保障了低壓配網用戶用電的安全性和可靠性。由此可見，本文研究的SCADA技術的低壓配網控制系統可以為該低壓配網智能化和自動化的提升有一定的幫助。但是期間我們也應該意識到該研究領域存在的問題，分別如下（1）進一步改進通信方式，臺區和表區兩者之間借助電力載波通信可降低多數地區的通信流量費;通信方式進一步改善可以促使臺區匯總表區的全部數據，并將匯總后的數據信息借助4G通信傳輸到后臺控制中心。（2）進一步拓展相應功能，功能的拓展需要結合當地的氣候環境，比如針對氣候濕度較大的地區，可以將除濕功能模塊加到配電箱中，保障配電箱在濕度較大情況下正常運行。后期可以進一步改造現場低壓集抄系統或者其他的集成系統，確保低壓配電網運行的安全性和可靠性。

參考文獻

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[5]薛浩.基于SCADA變電站主變經濟運行系統設計[D].江蘇：南京理工大學，2010.

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