探究智能化數據采集系統在電力系統中的應用

陳曉林 吳雯雯

（煙臺東方威思頓電氣有限公司，山東 煙臺 264000）

引言：通常情況下，通過電氣智能局域網實現配電網部署，是電力系統的自動化發展過程中重要的組成部分。智能數據采集系統能助力電力系統的自動化的有效達成，該系統通過構建電氣自動化局域網，能提升電氣系統穩定性，且實踐證明，該系統在實際應用中取得了良好的效果

一、智能化數據采集監控系統概述

（一）數據采集監控系統

數據采集系統一般由監控、無線通信、電纜等子系統組成，可以在串行掃描下查詢不同的RTU，保證查詢終端RTU主站信息的準確性。數據采集監控系統的運用模式，多數都是在不同的RTU 站（遠程終端系統）中完成，所以任何問題都能夠進行明確，主要在RTU 站中進行反饋，主要從第二或第四線路上部，負責RTU 助手的通信電路輻射。在這種操作模式下，不同的RTU 站彼此獨立存在，并且可以分配許多單回路發射機。一般來說，公共通信線路有多個不同的分支RTU，不同的分支負責不同的功能。這種電纜可以利用載波機增強功率，利用RTU數據完成不同軌道上的查詢和反饋工作。在不同的通道中，數據采集監控系統每秒的傳輸速度高達39600 比特，可以持續響應信息量且延遲較低。該系統的優勢之處在于，不同的RTU 只受分支持續時間的影響，但這種通信模式往往會消耗更多的成本。通過必要的斷路器操作或主站的各種命令，檢查操作順序，避免誤操作。無論是電力監控還是數據采集系統，都要設計和諧的人機交互界面。除了硬件設備外，還應定義和實施上述方案。人機界面的主要功能是快速清晰地傳遞圖像，明確最合適的操作方法。模擬屏之間的關系也可以選擇CRT系統，因為模擬單盤的投資和改裝成本以及能源都在增加。然而，分布式仿真面板可以傳輸到電力系統網絡，此類信息是無法在單一的CRT 顯示器中實現的。

（二）智能數據采集監控系統

1.分布式RTU

分布式RTU主要包括（1）遠程信號裝置rsi32、（2）遠程傳感裝置rcm32、（3）遠程控制裝置rcu16、（4）遠程脈沖裝置rpa23。這四個部分分別具有遙感、遠程信號、遠程脈沖和遠程控制的功能。Rsi32 遠程信令裝置主要用于電信智能網。它是一個收集開關值的設備，該設備能夠同時對32 路無源開關量信號進行采集，利用上級管理系統以及RS-485 通信，能夠實時將現場保護動作信號、斷路器狀態等信息反映出來，同時還能夠對SOE 信息進行儲存，對開關量變化進行實時記錄。RSI32 遙信裝置主要通過光電隔離輸入，能夠形成對內部電路的保護，避免內部電路受到外部強電壓輸入的影響從而導致電路損壞。RCM32 遙測裝置是電氣智能局域網的模擬采集裝置，也是一種很長好用的變電站監控系統模塊，用于通過連接變壓器、變送器等元器件，該設備可以采集電流、電壓、功率、溫度、濕度、壓力和流量等模擬信號。遙測裝置本身可同時采集32 路電流信號，其可以是0～20mA 也可以是4～20mA DC 電流信號，通過RS-485 總線與上級管理系統通信，上傳各種現場模擬信號。此外，RCM 32 可直接與abb ins 變壓器配合使用[1]。Rpa32 遠程脈沖裝置可同時采集32 路無源脈沖脈沖信號，統計有源脈沖電能表和無功脈沖電能表的脈沖數，并將計數值定期存儲在flash RAM 中，可避免掉電后數據丟失的問題。Rpa32 遠程脈沖裝置還可以通過光電隔離輸入對內部電路進行保護，防止在外部高壓電源輸入的情況下，內部電路受到干擾信號的影響，導致內部電路損壞。

2.PMC916 電力監測與控制裝置

Pmc916 這一裝置在智能化電力系統中有良好的應用效果，能夠實現對電力參數的監測，憑借該裝置具備的輸入監測能力，不但能夠實現對各開關量狀態的監測，還可以監控各種遠程信號的轉換。憑借其輸出功能，便于用戶進行遠程操作，另外也能夠對監控以及控制等程度進行操作,控制整體遠程信號的轉換過程。憑借其輸出功能，繼電器可以實現用戶的遠程控制操作，并可以控制和監控程序和電源超限。PMC916 帶有一個液晶顯示屏，可以利用鍵盤進行畫面切換操作，供用戶自由對顯示內容進行切換，真正意義上實現人機交互。憑借鍵盤操作功能，用戶能夠逐頁進行觀看，掌握全部測量和計算的數據以及相關參數，當然也能夠對相關參數進行設定。PMC916 監測的全部電氣量數據、用戶設定的參數都不需要利用計算機輸入口令，在修改設定值或者進行本地操作的時候可以設置相應口令。在PMC916 裝置內部設置有兩個MCU，這兩個MCU 分別承擔主控管理和顯示管理的責任。顯示管理主要針對PMC916 裝置的顯示屏、鍵盤等操作進行管理，它們可以利用裝置的內部總線進行互聯，實現信息的實時交換[2]。pmc916 裝置的輸入輸出系統主要包括控制輸出、模擬輸入、光輸入三個接口管理環節。這三個環節與主控管理使用內部總線進行信息交換，并在內部總線的作用下接收工作和控制指令。pmc916 設備與監控系統之間的通信可以通過can 通信接口和RS-485 實現。

二、PMC916 裝置的優勢分析

（一）具有強大的通信功能

Pmc916設備以Hilon B和Modbus RTU為主,是一種面向用戶應用的開放通信協議，Pmc916 和pmc916-c 兩種裝置都支持兩種不同的通信接口。Pmc916 或pmc916-c 還可以支持兩種不同的網絡通信協議，因此，這樣的設計增添了裝置的可行性，可以為各種計算機監控系統提供信息交換支持，且與pmc916設備之間的信息交換非常便利[3]。

（二）具有強大的輸出與輸入功能

Pmc916 采用的是4 路繼電器和8 路隔離開關，在輸入和輸入方面，pmc916 裝置可以同時實現多個數據的輸入和輸出，功能強大。

（三）具有強大的抗干擾能力

這種電力監控裝置所消耗的電源功率非常小，一般在15 瓦左右。同時PMC916 針對各類惡劣環境有較為強大的抵御效果，對外部干擾信號有較強的抵抗性，所以在數據輸入或輸出的過程中，數據的準確性不會很難受到外部因素的干擾，并且外部因素也不會對數據輸入和輸出的時間造成影響。

（四）具有強大的測量功能

PMC916 裝置的測量功能，主要針對電力系統中三相電流、三相電壓；每相及系統頻率、總無功功率；總有功和無功電度等進行測量。并且PMC916 裝置能夠在進行遠程遙控的過程中，同時對相關設備所涉及到的數據進行實時監控。

三、低壓電力載波集中抄表系統的應用

（一）在抄表工作的應用

在引入智能化數據采集系統之后，負責抄表的工作人員只需要坐在辦公室就能夠讀取電表數據，從根源上節省了電力系統運行過程中勞動成本的投入。因為在引進了智能化數據采集系統之后，工作人員不需要親臨現場進行抄表，所以無論在哪個時間點工作人員都能夠選擇或輪換抄表，這就有效降低了輪換抄表、人工抄表的難度，避免傳統抄表中工作人員頻繁登桿面臨安全風險。所以在電力系統引進了智能化數據采集系統之后，提高了拆表工作的效率和安全性，同時在電能表數據采集上，準確性也進一步得到了保障。同時，在智能化電力數據采集系統的幫助下，還能夠實現對相關數據的自動化采集，不僅能夠滿足抄表的基本需求，能夠還可以降低由人工抄表導致的線損波動問題。

（二）在預付費工作中的應用

在應用了智能化電力數據采集系統之后，如果有用戶欠費，系統憑借自身通信功能進行自動判定，隨后會選擇自動挑戰。在用戶完成繳費以后，系統還可以自動開機，用戶付費后，立即恢復正常用電，這樣一來，就避免了因為人工操作所帶來的延遲，降低停電對用戶使用造成的風險。此外，該系統還可以連接交換預付費和營銷收費系統[4]。既解決了用戶以往經常遇到的電費收取問題，又能滿足用戶24小時用電需求。尤其是對于一些不會使用IC 卡的用戶來說，在繳費過后系統的自動合閘功能為用戶正常用電提供了更為便利的條件。

（三）在信息發布工作中的應用

在基于智能化數據采集系統的電力系統在運行過程中，能夠實時將用電信息通過短信的形式發送到用戶的手機，便于用戶隨時了解自己的用電情況。抄表的工作人員也不需要挨家挨戶地進行發單，或者將繳費通知單送達到每一位用戶的手上，在這樣的情況下能夠有效降低欠費停電的概率，進一步保障了用戶正常用電。尤其是還可以降低供電單位的電量損失，進一步維護了供電單位的利益，避免電力系統在運行過程中給供電單位帶來不必要的麻煩。

（四）業務擴充與農村抵押配網的應用

智能化數據采集系統對規范用電負荷創造了良好的條件，通過系統中三相負荷的平衡分析，用戶可以自主查詢三相負荷的實際分布情況。如果新安裝的負荷需要擴容，可以有效避免因單次超重或盲目操作造成的線損。其次，智能數據采集系統的應用豐富了原有農村配電網的運行模式，不僅改變了傳統的三業務維護模式，同時憑借智能化數據采集系統精準化以及數字化的優勢，能夠為線路三率管理創造更為良好的條件，實現對電力資源的有效配置，為電力系統運行、管理創造更加良好的條件。

結語：新時期在電力系統朝超高壓、規模化方向發展的過程中，人們越來越重視電力系統運行的安全性和穩定性，同時對電力系統運行的成本投入也非常關注。在應用了基于分布式RTU 和PCM916 裝置的智能化數據采集系統之后，利用不同的RTU主站能夠實現對電力系統的遠程監測和控制，還可以實現對更多配電設備的遠程監控。尤其是該裝置能夠實現對單個電路的監測，從測量的范圍來看也更為廣泛，也具有很數據精度高的特點，能夠當成一個獨立的系統應用到電力系統當中，并產生不錯的應用效益。