论文部分内容阅读
摘要：文章针对智能监控终端及其在配电网中的应用進行研究与分析，解析配电网智能化建设现状，能监控终端有助于配电网安全、可靠、经济地运行，且在近年来得到了长足发展。智能配网在应用中面临的难题与困难，针对现状提出智能监控终端在配电网中的应用实证。
关键词：智能监控终端，配电网，安全性
0背景
智能电网主要是运用智能化的技术手段和先进的网络通信技术，将电力企业的各种设备、生产任务、控制系统等有机地联系在一起。相比于传统配电技术，智能配电网具有可自愈能力强、安全系数高、电能质量优等特征，并支持配电网直接面向用户、配电和用电的信息化管理、配电网和设备的可视化管理等。配电网处于电力系统未端，直接向工业企业及电力用户供应和分配电能，其稳定性和可靠性对于工业生产来说是至关重要的。为提高供电稳定性和可靠性，对其运行的各种数据进行精确的，实时的在线监测是配电网智能化的一个重要方面。配电能监控终端是一种对配电网进行实时数据采集与控制的自动化终端设备，并通过通信网络，将采集的数据向上一级服务器传输。所谓监控终端的智能化，就是以嵌入式信息处理技术和通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现的高度一体化融合。
要实现配电网的智能化，首先需要做到信息化，将所有可能影响配电运行的数据和信息，采集后经专用计算机平台和软件集中分析，实现对配电网运行状态、设备工况和用电质量等参数的远程监控。能监控终端的功能主要包括以下三方面。首先是对低压馈电线路的电压电流进行监测，记录每日峰值电压，过载、欠压等数据，实现对配电台区工况的监测，其次是对状态量的监测与控制，终端实时记录漏电保护开关投切开关的动作时间及频率，并采用综合自适应控制方法自动调整相关控制系统参数实现先投先切和循环投切功能，再次就是防盗监测功能，终端通过液位传感器和数字式温度传感器采集配变的油位和油温，判断是否正常运行。
1.智能监控终端在配电网中的应用及功能需求
我国地域辽阔也导致配电网环境呈现出多样性，不同地区、不同环境对监控终端具有不同要求，在进行配电网智能监控终端设计中需要和实际相结合，根据实际需求设计、研发功能。尤其是对于农村配电网和城市配电网具有显著差异。
1.1农村配电网能监控终端建设
农村配电网特点：（1）农村配电网中电力负荷相对较低，电网负荷密度和城市配电网相比，密度低，但在农村中，早晚电力负荷差异显著。（2）农村，尤其是偏远山区的电力环境比较恶劣、复杂，存在绝缘状况差的问题，这些问题导致漏电保护装置跳闸频繁问题突出。（3）在农村地区还存在低压线路损坏、变压器及相关设备被盗窃的现象。（4）目前，我国农村地区的极大一部分电力工作人员的文化程度低，专业素养有所欠缺，对于复杂的新型设备检修、维护经验不足。
1.2城市配电网能监控终端建设
城市配电网特点：（1）和农村配电网相比，城市配电网的自动化水平较高。（2）城市配电网中用电量大，供电需求多，存在一级、二级负荷，因此，对供电质量、供电可靠性具有较高要求。（3）城市配电网发展建设水平较高，引入大量新型电力电子设备，而且具有大量的非线性负荷和感性负荷，需要频繁投切无功补偿装置。
2.配电网智能终端建设
基于配电网中发展的差异，配电网监控终端设计也必须要根据实际需求和特点进行差异化设计。针对农村配电网建设中存在的问题，进行针对性优化，提高操作人员和电力工作人员的文化水平和专业素养，加强GPRS通信建设，提高人机交互界面建设水平。城市供电网中，应该加强监控系统终端可靠性建设，增设更加灵活的投切无功补偿装置，提高监控终端应用质量。对不同地区对监控系统、监控终端功能需求具有一定差异，但基本功能具有一致性，能够实现电力网络系统运行状态实时监控，并具有应急报警、控制功能，具有“四遥”功能。信息采集模块的主要功能是实现电力系统中电压、开关状况以及电流等电力信息的采集，并将采集到的信息传递到控制芯片中进行深度分析处理。
2.1智能监控终端设计
智能监控终端包括模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、主控器模块和无线通信模块。模拟量输入模块负责采集电网三相电压、三相电流、三相总有功功率、三相总无功功率、功率因数和电网频率。智能监控终端的无线通信模块的功能如下。广播入网请求消息，加入数据中心设备设定好的无线通信网络。具有范围扩展功能的终端在无线接收到不是发给自身的数据时，进行数据转发。将电网的监测数据上发至数据中心设备，接收从数据中心设备转发的监控主机下发的命令。检测周边通信环境噪声干扰强弱，决定是否提出通信信道切换请求。
2.2信息采集模块设计
电力参数测量的准确性是整个监控系统正常工作的基础。参数采集主要通过高速交流采样，实时监测三相电压、三相电流、有功及无功等模拟量，以及各路断路器、隔离开关等开入量。但随着经济的飞速发展，大量的电力电子设备及非线性负荷的投入，电力系统的复杂性增加了，谐波污染和各种干扰也是不得不考虑的问题。因此，信息采集模块不但要具备抗干扰能力，还应具备数据分析和处理能力，实现对有用信号的提取和分析。
2.3通信模块设计
通信由于受外界信号和噪声干扰很大，并且接线复杂，基于电力线载波的监控系统越来越少。通信与GPRS通信由于较高的稳定性和适应性，正在被广泛地应用。在变电站的监控系统中，智能设备较多，需要把各种智能设备连接起来。现在较为成熟的是采用现场总线来构建底层网络，采用网来进行上层数据的传输。这种通信结构技术较为成熟，系统的开发周期也相应缩短，即使在恶劣的环境中也能保证系统数据通信的可靠性和稳定性。
2.4功能模块软件
软件的质量对整个系统的功能、性能指标会产生很大的影响。为了提高软件设计的质量，在进行软件设计时应以结构化和模块化为原则，将软件按功能划分若干个独立模块，每个独立模块由相应的函数来实现，最终由主程序来统一协调调度。其中包括负责统筹管理的主程序、初始化模块、界面管理模块、数据采集模块、数据处理模块、数据通信模块、数据存储模块、输出控制模块、显示控制模块、键盘控制模块等等。主程序将各模块有机地统一连成一个整体，处理各个功能模块之间的调度，使系统能稳定高效地运行。
3.结语
智能配电网将具有更高的供电可靠性、更优质的电能质量、更好的兼容性、更强的互动能力、更高的电网资产利用率和更加集成的可视化信息系统，但同时也面临着许多新的问题与挑战。配电系统中存在的众多因素的不确定性、不同装置动态响应的多时间尺度性、配网中的互动特性、系统复杂运行状态所具有的时序性和混杂性等，都对配电网的分析、运行、管理水平提出了更高的要求。尤其是随着配电网智能化水平的提高以及与用户侧交互程度的加深，智能配用电系统将涉及海量数据的处理分析，更加剧了相关问题的复杂性。此外，物联网技术、通信技术、大数据技术、高性能计算技术、移动互联网技术、虚拟现实技术、人工智能技术等前沿科技的不断创新将对智能配电网的发展形成有力推动，也为智能配电网的推广提供巨大机遇。
参考文献
[1]徐德明，徐健，姚晓明.智能电网的关键技术与功能实现[J].电工电气，2017，6.
[2]许加柱，李晓芳，黄际元，等.低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计[J].电工电能新技术，2018，9.
[3]王海燕，曾江，刘刚.国外配网自动化建设模式对我国配网建设的启示[J].电力系统保护与控制，2018，6.
关键词：智能监控终端，配电网，安全性
0背景
智能电网主要是运用智能化的技术手段和先进的网络通信技术，将电力企业的各种设备、生产任务、控制系统等有机地联系在一起。相比于传统配电技术，智能配电网具有可自愈能力强、安全系数高、电能质量优等特征，并支持配电网直接面向用户、配电和用电的信息化管理、配电网和设备的可视化管理等。配电网处于电力系统未端，直接向工业企业及电力用户供应和分配电能，其稳定性和可靠性对于工业生产来说是至关重要的。为提高供电稳定性和可靠性，对其运行的各种数据进行精确的，实时的在线监测是配电网智能化的一个重要方面。配电能监控终端是一种对配电网进行实时数据采集与控制的自动化终端设备，并通过通信网络，将采集的数据向上一级服务器传输。所谓监控终端的智能化，就是以嵌入式信息处理技术和通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现的高度一体化融合。
要实现配电网的智能化，首先需要做到信息化，将所有可能影响配电运行的数据和信息，采集后经专用计算机平台和软件集中分析，实现对配电网运行状态、设备工况和用电质量等参数的远程监控。能监控终端的功能主要包括以下三方面。首先是对低压馈电线路的电压电流进行监测，记录每日峰值电压，过载、欠压等数据，实现对配电台区工况的监测，其次是对状态量的监测与控制，终端实时记录漏电保护开关投切开关的动作时间及频率，并采用综合自适应控制方法自动调整相关控制系统参数实现先投先切和循环投切功能，再次就是防盗监测功能，终端通过液位传感器和数字式温度传感器采集配变的油位和油温，判断是否正常运行。
1.智能监控终端在配电网中的应用及功能需求
我国地域辽阔也导致配电网环境呈现出多样性，不同地区、不同环境对监控终端具有不同要求，在进行配电网智能监控终端设计中需要和实际相结合，根据实际需求设计、研发功能。尤其是对于农村配电网和城市配电网具有显著差异。
1.1农村配电网能监控终端建设
农村配电网特点：（1）农村配电网中电力负荷相对较低，电网负荷密度和城市配电网相比，密度低，但在农村中，早晚电力负荷差异显著。（2）农村，尤其是偏远山区的电力环境比较恶劣、复杂，存在绝缘状况差的问题，这些问题导致漏电保护装置跳闸频繁问题突出。（3）在农村地区还存在低压线路损坏、变压器及相关设备被盗窃的现象。（4）目前，我国农村地区的极大一部分电力工作人员的文化程度低，专业素养有所欠缺，对于复杂的新型设备检修、维护经验不足。
1.2城市配电网能监控终端建设
城市配电网特点：（1）和农村配电网相比，城市配电网的自动化水平较高。（2）城市配电网中用电量大，供电需求多，存在一级、二级负荷，因此，对供电质量、供电可靠性具有较高要求。（3）城市配电网发展建设水平较高，引入大量新型电力电子设备，而且具有大量的非线性负荷和感性负荷，需要频繁投切无功补偿装置。
2.配电网智能终端建设
基于配电网中发展的差异，配电网监控终端设计也必须要根据实际需求和特点进行差异化设计。针对农村配电网建设中存在的问题，进行针对性优化，提高操作人员和电力工作人员的文化水平和专业素养，加强GPRS通信建设，提高人机交互界面建设水平。城市供电网中，应该加强监控系统终端可靠性建设，增设更加灵活的投切无功补偿装置，提高监控终端应用质量。对不同地区对监控系统、监控终端功能需求具有一定差异，但基本功能具有一致性，能够实现电力网络系统运行状态实时监控，并具有应急报警、控制功能，具有“四遥”功能。信息采集模块的主要功能是实现电力系统中电压、开关状况以及电流等电力信息的采集，并将采集到的信息传递到控制芯片中进行深度分析处理。
2.1智能监控终端设计
智能监控终端包括模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块、主控器模块和无线通信模块。模拟量输入模块负责采集电网三相电压、三相电流、三相总有功功率、三相总无功功率、功率因数和电网频率。智能监控终端的无线通信模块的功能如下。广播入网请求消息，加入数据中心设备设定好的无线通信网络。具有范围扩展功能的终端在无线接收到不是发给自身的数据时，进行数据转发。将电网的监测数据上发至数据中心设备，接收从数据中心设备转发的监控主机下发的命令。检测周边通信环境噪声干扰强弱，决定是否提出通信信道切换请求。
2.2信息采集模块设计
电力参数测量的准确性是整个监控系统正常工作的基础。参数采集主要通过高速交流采样，实时监测三相电压、三相电流、有功及无功等模拟量，以及各路断路器、隔离开关等开入量。但随着经济的飞速发展，大量的电力电子设备及非线性负荷的投入，电力系统的复杂性增加了，谐波污染和各种干扰也是不得不考虑的问题。因此，信息采集模块不但要具备抗干扰能力，还应具备数据分析和处理能力，实现对有用信号的提取和分析。
2.3通信模块设计
通信由于受外界信号和噪声干扰很大，并且接线复杂，基于电力线载波的监控系统越来越少。通信与GPRS通信由于较高的稳定性和适应性，正在被广泛地应用。在变电站的监控系统中，智能设备较多，需要把各种智能设备连接起来。现在较为成熟的是采用现场总线来构建底层网络，采用网来进行上层数据的传输。这种通信结构技术较为成熟，系统的开发周期也相应缩短，即使在恶劣的环境中也能保证系统数据通信的可靠性和稳定性。
2.4功能模块软件
软件的质量对整个系统的功能、性能指标会产生很大的影响。为了提高软件设计的质量，在进行软件设计时应以结构化和模块化为原则，将软件按功能划分若干个独立模块，每个独立模块由相应的函数来实现，最终由主程序来统一协调调度。其中包括负责统筹管理的主程序、初始化模块、界面管理模块、数据采集模块、数据处理模块、数据通信模块、数据存储模块、输出控制模块、显示控制模块、键盘控制模块等等。主程序将各模块有机地统一连成一个整体，处理各个功能模块之间的调度，使系统能稳定高效地运行。
3.结语
智能配电网将具有更高的供电可靠性、更优质的电能质量、更好的兼容性、更强的互动能力、更高的电网资产利用率和更加集成的可视化信息系统，但同时也面临着许多新的问题与挑战。配电系统中存在的众多因素的不确定性、不同装置动态响应的多时间尺度性、配网中的互动特性、系统复杂运行状态所具有的时序性和混杂性等，都对配电网的分析、运行、管理水平提出了更高的要求。尤其是随着配电网智能化水平的提高以及与用户侧交互程度的加深，智能配用电系统将涉及海量数据的处理分析，更加剧了相关问题的复杂性。此外，物联网技术、通信技术、大数据技术、高性能计算技术、移动互联网技术、虚拟现实技术、人工智能技术等前沿科技的不断创新将对智能配电网的发展形成有力推动，也为智能配电网的推广提供巨大机遇。
参考文献
[1]徐德明，徐健，姚晓明.智能电网的关键技术与功能实现[J].电工电气，2017，6.
[2]许加柱，李晓芳，黄际元，等.低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计[J].电工电能新技术，2018，9.
[3]王海燕，曾江，刘刚.国外配网自动化建设模式对我国配网建设的启示[J].电力系统保护与控制，2018，6.