论文部分内容阅读
【摘 要】 本论文从低压配电监控系统简介出发，系统阐述了低压电器结构与系统集成。接着研究了配电监控装置在用电侧电能管理中的应用。
【关键词】 低压配电；监控装置；用电管理
一、前言
低压配电监控装置的管理与控制是保证用电质量优劣的首要前提，用电的安全性不仅关系到社会的生存发展，而且关系到国家和人民群众的生命财产安全。
二、低压配电监控系统简介
根据项目的技术要求，监控系统可与型低压柜实现数据交换和远方监控功能。在低压配电柜中配置莱安公司的监测单元对低压监控系统中进线开关在线监测，同时对进线回路实现远方遥控功能。监控系统配置一台监控计算机对整个监控系统提供优化的友好的人机界面，实时显示各种监控信息，例如在监控主机上显示进线开关的开合状态和故障状态，实时显示进线回路的三相电流值、三相相电压值、三相线电压值、有功功率、无功功率、视在功率、电度、频率、功率因数等电网参数值，并对系统所采集到的数据进行处理、显示、存档和报表自动打印，即时显示事件记录和故障记录，并提供声光报警。
监控系统在通讯方面具有很强的开放性，它可以很方便地通过现场总线与高压系统、变压器温控装置、发电机的接口相连，实现数据通讯功能。同时监控系统提供标准的RS485接口向上连接到BA系统。监控系统还能为用户提供变电站内各种电气图纸和元件清单，极大地方便用户进行技术管理和物料管理。监控系统使用十分简单，它不需要用户掌握太多的计算机知识，同时系统能够引导用户进行一系列的操作、识别和二次开发工作，是用户实施变电站监控管理的理想工具。
三、低压电器结构与系统集成
为了适应低压成套开关设备小型化需要，对低压电器新产品不断提出小型化要求。某些短路电流相对较低的配电系统为了缩小配电装置占地面积，近年来发展靠墙安装的超薄型开关柜，为此需要厚度较小（约为60mm）的新型塑料外壳式断路器。
近10年来，国外发展的电器安装与母排连接一体化结构，对缩小成套装置体积提高系统配置灵活性和维护性能具有重要意义。为此，相当一部份低压电器新一代产品开发时，必需考虑这方面发展需要。
用于电动机保护与控制的低压电器及其组合电器最近发展的产品，包括电动机保护用塑壳断路器、交流接触器、热继电器、电子式电动机保护器等，其结构与外形均具有以下特点：相同电流等级产品宽度与相间距离相等，交流接触器出线排可直接插入塑壳断路器接线座，热继电器或电子式电动机保护器出线排可直接插入交流接触器接线座。且两个产品结构上可直接搭接在一起，成为拼装式组合电器。
低压电器部件模块化早已成为低压电器发展方向之一，特别是功能部件模块化，有助于低压电器功能扩展并向多功能化方向发展。另外，功能部件除实现模块化外，还要向结构与外形标准化方向发展。进一步提高低压电器零部件通用性，降低新产品研发成本与制造成本。
四、配电监控装置在用电侧电能管理中的应用
由于低压配电网络缺乏这方面的自动化检测手段，一般都在每年或每季的几个典型日，由工作人员用钳式电流表逐个测量配电装置负荷的简单方法，结果是费时费工，既不能反映真实情况，也不能解决实际问题。为此，研发、推广一系列低压配电网络的监控装置仪表是十分必要的。
1、配电监控装置硬件构成与工作原理
该类仪表的系统构成一般由电源模块、数据采集模块、数据处理及控制模块、显示模块、CPU模块和通讯模块五大部分组成。模块化的設计使得该系统结构简单、便于维护与升级。仪表在工作时，对低压配电房内低压配电柜的三相电压、三相电流分别取样后，送到放大电路进行缓冲放大，再由A/D转换器变成数字信号，送到CPU进行处理，CPU将处理过的数据根据需要送至显示部分、通讯部分等数据输出单元。
2、配电监控装置的功能描述
（一）测量、显示及存储功能
在工作中，配电监控装置对低压配电柜内的各种电压、电流进行采样后，经过计算模块，将电流、电压、频率、有功和无功功率、功率因数、电能量、环境温度等各类数据传输给CPU或DSP，进行数据处理，这样最终得到的电网状态信息将会通过显示模块反映给工作人员进行数据的读取，对于那些需要存储的数据，系统会将其存储在大容量的存储器中。
（二）数据的现场采集及远程通讯功能
目前，这类仪表除了可以利用手抄机对测量所得数据进行手工抄表外，一般还可以扩展各种通讯接口，支持RS232、RS485、ISDN等多种通讯协议，从而实现了数据采集效率更高、操作更简单。随着USB技术的日渐成熟，利用电子盘进行数据的现场采集已经成为可能。这种方式具有传输误码率低、采集速度快、成本低廉等优点，比较适合于目前我国电力系统的需要。在实现数据的远程通讯方面，可以利用监控装置的RS232、RS485通讯接口与光端机联系，通过光纤实现数据的远程通讯；还可以在监控装置表内置一个modem通讯模块，通过固定电话网络拨号连接的方式访问监控装置，进行远程数据采集；更新的技术是在监控装置内置GPRS通讯模块，使监控装置成为一个GPRS终端，管理中心便可以利用移动通讯的GPRS网络进行远程数据采集。
（三）停电抄表和电路保护功能
在停电或设备电源模块发生故障时，工作人员仍然可能需要对测控仪数据存储器进行读取操作，因此监控装置应设有备用电源接口，从而实现测控仪存储的数据在任何时候都可以供读取。此外存储器还应具备静态存储功能，保证在停电时，数据可以有效的保存在内部存储单元，而不会丢失。测控仪应配置过流、过压保护元件，可以对短路、过载或过压状况进行自动保护。
（四）动态无功补偿功能
在低压配电网中，尤其对公用配变台区，由于负荷的分散性和用电的不定期性等因素，决定了其三相电流及无功功率很难分配得完全平衡，在此方面，利用低压配电监控装置的动态无功补偿功能，可实现对电容器组的投切。监控系统的控制软件可以在配电网的多种接线方式下，通过中央处理器来控制电容器的投切开关，实现补偿功能。当需要进行无功补偿时，配变运行的三相无功电流及三相电压输入到无功补偿控制器的模块，无功补偿控制器根据配变当时需要补偿无功量，决定补偿电容的投入或切除。
（五）数据综合处理功能：
配电监控装置还应具备配套的后台管理软件，帮助用电管理中心的工作人员对采集到的数据进行处理和分析。目前此类管理软件的主要功能一般包括报表分析（日报表，月报表，年报表）；采集记录数据的统计；电压、电流等参数曲线的绘制；无功补偿的电容器投切状态分析等。
3、监控系统的控制软件设计
配电监控软件的设计一般包括两个部分：配电监控装置控制软件和后台管理软件。本文重点介绍配电监控装置控制软件的设计流程和实现功能。系统的软件设计部分遵循模块化的设计方法，以便于调试。
系统复位以后，硬件电路便开始对电网数据进行采集，根据GB检验规范采集到的数据应该在规定范围以内，CPU根据此标准来判断数据是否达到规范，若采集数据不准确，程序返回到初始化部分重新开始。若这样循环一定的次数，那么系统便会发出报警信号来提示技术人员检修，否则，CPU便对得到的准确数据进行各种计算并存储。接下来显示程序便将准确的数据通过LCD或数码显示模块显示出来。系统监测到电网电压、电流的不平衡，便会通过程序进行自动补偿。这样，一次操作完成后，程序便返回到采集部分，进入循环状态，直到系统被重新复位。
五、结束语
从实践出发对当前低压配电监控装置在用电管理中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，用电管理工作的主要任务是运用管理的职能和科学的方法，促进工作的开展。
参考文献：
[1]刘健.配电网自动化新技术.中国水利水电出版社，2004
[2]张卫东.型低压配电系统.中国电力出版社，2007
【关键词】 低压配电；监控装置；用电管理
一、前言
低压配电监控装置的管理与控制是保证用电质量优劣的首要前提，用电的安全性不仅关系到社会的生存发展，而且关系到国家和人民群众的生命财产安全。
二、低压配电监控系统简介
根据项目的技术要求，监控系统可与型低压柜实现数据交换和远方监控功能。在低压配电柜中配置莱安公司的监测单元对低压监控系统中进线开关在线监测，同时对进线回路实现远方遥控功能。监控系统配置一台监控计算机对整个监控系统提供优化的友好的人机界面，实时显示各种监控信息，例如在监控主机上显示进线开关的开合状态和故障状态，实时显示进线回路的三相电流值、三相相电压值、三相线电压值、有功功率、无功功率、视在功率、电度、频率、功率因数等电网参数值，并对系统所采集到的数据进行处理、显示、存档和报表自动打印，即时显示事件记录和故障记录，并提供声光报警。
监控系统在通讯方面具有很强的开放性，它可以很方便地通过现场总线与高压系统、变压器温控装置、发电机的接口相连，实现数据通讯功能。同时监控系统提供标准的RS485接口向上连接到BA系统。监控系统还能为用户提供变电站内各种电气图纸和元件清单，极大地方便用户进行技术管理和物料管理。监控系统使用十分简单，它不需要用户掌握太多的计算机知识，同时系统能够引导用户进行一系列的操作、识别和二次开发工作，是用户实施变电站监控管理的理想工具。
三、低压电器结构与系统集成
为了适应低压成套开关设备小型化需要，对低压电器新产品不断提出小型化要求。某些短路电流相对较低的配电系统为了缩小配电装置占地面积，近年来发展靠墙安装的超薄型开关柜，为此需要厚度较小（约为60mm）的新型塑料外壳式断路器。
近10年来，国外发展的电器安装与母排连接一体化结构，对缩小成套装置体积提高系统配置灵活性和维护性能具有重要意义。为此，相当一部份低压电器新一代产品开发时，必需考虑这方面发展需要。
用于电动机保护与控制的低压电器及其组合电器最近发展的产品，包括电动机保护用塑壳断路器、交流接触器、热继电器、电子式电动机保护器等，其结构与外形均具有以下特点：相同电流等级产品宽度与相间距离相等，交流接触器出线排可直接插入塑壳断路器接线座，热继电器或电子式电动机保护器出线排可直接插入交流接触器接线座。且两个产品结构上可直接搭接在一起，成为拼装式组合电器。
低压电器部件模块化早已成为低压电器发展方向之一，特别是功能部件模块化，有助于低压电器功能扩展并向多功能化方向发展。另外，功能部件除实现模块化外，还要向结构与外形标准化方向发展。进一步提高低压电器零部件通用性，降低新产品研发成本与制造成本。
四、配电监控装置在用电侧电能管理中的应用
由于低压配电网络缺乏这方面的自动化检测手段，一般都在每年或每季的几个典型日，由工作人员用钳式电流表逐个测量配电装置负荷的简单方法，结果是费时费工，既不能反映真实情况，也不能解决实际问题。为此，研发、推广一系列低压配电网络的监控装置仪表是十分必要的。
1、配电监控装置硬件构成与工作原理
该类仪表的系统构成一般由电源模块、数据采集模块、数据处理及控制模块、显示模块、CPU模块和通讯模块五大部分组成。模块化的設计使得该系统结构简单、便于维护与升级。仪表在工作时，对低压配电房内低压配电柜的三相电压、三相电流分别取样后，送到放大电路进行缓冲放大，再由A/D转换器变成数字信号，送到CPU进行处理，CPU将处理过的数据根据需要送至显示部分、通讯部分等数据输出单元。
2、配电监控装置的功能描述
（一）测量、显示及存储功能
在工作中，配电监控装置对低压配电柜内的各种电压、电流进行采样后，经过计算模块，将电流、电压、频率、有功和无功功率、功率因数、电能量、环境温度等各类数据传输给CPU或DSP，进行数据处理，这样最终得到的电网状态信息将会通过显示模块反映给工作人员进行数据的读取，对于那些需要存储的数据，系统会将其存储在大容量的存储器中。
（二）数据的现场采集及远程通讯功能
目前，这类仪表除了可以利用手抄机对测量所得数据进行手工抄表外，一般还可以扩展各种通讯接口，支持RS232、RS485、ISDN等多种通讯协议，从而实现了数据采集效率更高、操作更简单。随着USB技术的日渐成熟，利用电子盘进行数据的现场采集已经成为可能。这种方式具有传输误码率低、采集速度快、成本低廉等优点，比较适合于目前我国电力系统的需要。在实现数据的远程通讯方面，可以利用监控装置的RS232、RS485通讯接口与光端机联系，通过光纤实现数据的远程通讯；还可以在监控装置表内置一个modem通讯模块，通过固定电话网络拨号连接的方式访问监控装置，进行远程数据采集；更新的技术是在监控装置内置GPRS通讯模块，使监控装置成为一个GPRS终端，管理中心便可以利用移动通讯的GPRS网络进行远程数据采集。
（三）停电抄表和电路保护功能
在停电或设备电源模块发生故障时，工作人员仍然可能需要对测控仪数据存储器进行读取操作，因此监控装置应设有备用电源接口，从而实现测控仪存储的数据在任何时候都可以供读取。此外存储器还应具备静态存储功能，保证在停电时，数据可以有效的保存在内部存储单元，而不会丢失。测控仪应配置过流、过压保护元件，可以对短路、过载或过压状况进行自动保护。
（四）动态无功补偿功能
在低压配电网中，尤其对公用配变台区，由于负荷的分散性和用电的不定期性等因素，决定了其三相电流及无功功率很难分配得完全平衡，在此方面，利用低压配电监控装置的动态无功补偿功能，可实现对电容器组的投切。监控系统的控制软件可以在配电网的多种接线方式下，通过中央处理器来控制电容器的投切开关，实现补偿功能。当需要进行无功补偿时，配变运行的三相无功电流及三相电压输入到无功补偿控制器的模块，无功补偿控制器根据配变当时需要补偿无功量，决定补偿电容的投入或切除。
（五）数据综合处理功能：
配电监控装置还应具备配套的后台管理软件，帮助用电管理中心的工作人员对采集到的数据进行处理和分析。目前此类管理软件的主要功能一般包括报表分析（日报表，月报表，年报表）；采集记录数据的统计；电压、电流等参数曲线的绘制；无功补偿的电容器投切状态分析等。
3、监控系统的控制软件设计
配电监控软件的设计一般包括两个部分：配电监控装置控制软件和后台管理软件。本文重点介绍配电监控装置控制软件的设计流程和实现功能。系统的软件设计部分遵循模块化的设计方法，以便于调试。
系统复位以后，硬件电路便开始对电网数据进行采集，根据GB检验规范采集到的数据应该在规定范围以内，CPU根据此标准来判断数据是否达到规范，若采集数据不准确，程序返回到初始化部分重新开始。若这样循环一定的次数，那么系统便会发出报警信号来提示技术人员检修，否则，CPU便对得到的准确数据进行各种计算并存储。接下来显示程序便将准确的数据通过LCD或数码显示模块显示出来。系统监测到电网电压、电流的不平衡，便会通过程序进行自动补偿。这样，一次操作完成后，程序便返回到采集部分，进入循环状态，直到系统被重新复位。
五、结束语
从实践出发对当前低压配电监控装置在用电管理中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，用电管理工作的主要任务是运用管理的职能和科学的方法，促进工作的开展。
参考文献：
[1]刘健.配电网自动化新技术.中国水利水电出版社，2004
[2]张卫东.型低压配电系统.中国电力出版社，2007