配電監(jiān)控裝置在供電企業(yè)用電管理中的應用

摘要：介紹了配電監(jiān)控裝置的硬件組成、軟件設計及工作原理，分析了配電監(jiān)控裝置的數(shù)據采集、數(shù)據分析、數(shù)據保護及智能無功補償功能，總結了配電監(jiān)控裝置在供電企業(yè)用電管理中的作用，對供電企業(yè)提升用電管理水平有一定的參考價值。

關鍵詞：配電監(jiān)控裝置;用電管理;數(shù)據采集

0 引言

隨著社會不斷發(fā)展，用戶對電能質量的要求也越來越高。供電企業(yè)依靠負荷控制進行的用電管理方式較為粗放，已無法滿足用戶需求，因此供電企業(yè)在用電管理方面必須采取新手段，應用新技術。本文分析了配電監(jiān)控裝置在用電管理中的應用情況，助力供電企業(yè)提高供電質量和服務水平。

1 配電監(jiān)控裝置概述

配電網絡作為電力系統(tǒng)中直接面向用戶的一環(huán)，其重要性不言而喻。但與之不相匹配的是，配電網絡的運行可靠性相對偏低，經常出現(xiàn)線路過載、線損率偏高等問題，既提高了供電企業(yè)的運行成本，又對用戶的正常用電造成了影響。為了解決這些問題，供電企業(yè)需要做好負荷分布、負荷曲線等基礎信息的統(tǒng)計工作，以此為基礎制定相關決策。顯然，靠人力去完成這些工作缺乏實時性、準確性，較難反映用電真實情況。因此，配置自動化的配電監(jiān)控裝置尤為必要。

配電監(jiān)控裝置分為硬件設計與軟件設計兩大部分。硬件上，一般采用工業(yè)通用的模塊化設計，將整套裝置分為電源模塊、中央管理模塊（CPU）、數(shù)據采集及處理模塊（DSP）、顯示模塊、通信模塊五大部分。模塊化的裝置維護簡單，任一模塊出現(xiàn)故障只需更換相應模塊即可。電源模塊為整套裝置提供工作電源，采集的電壓、電流等數(shù)據進入數(shù)據采集及處理單元進行處理，在中央管理模塊的協(xié)同下，將處理后的數(shù)據通過顯示模塊就地顯示，通過通信模塊傳輸至遠方主站等。

除了主工作模塊，一般還配置輔助功能模塊，起到備用及保護的作用。為了保證在裝置失電或發(fā)生故障時仍可讀取存儲單元內的數(shù)據，一般設置備用電源接口，實現(xiàn)設備的緊急供電;存儲單元也應具備靜態(tài)存儲功能，保證在裝置出現(xiàn)故障時，數(shù)據可以被正確讀取。裝置的保護元件包括過流、過壓保護，在發(fā)生短路、過載或過壓時，迅速動作保護裝置不受損害。

軟件設計普遍應用標準的模塊化設計方法，其常見的工作流程如圖1所示。裝置上電完成初始化后，便開始采集數(shù)據。軟件根據定義的檢驗規(guī)范檢查數(shù)據是否在規(guī)定范圍內，若檢驗數(shù)據正常，則對數(shù)據進行相應的計算、顯示與傳輸;若檢驗數(shù)據不正常，則激活錯誤計數(shù)器，同時嘗試對裝置重新進行初始化;當計數(shù)器計數(shù)到達某設定的告警數(shù)量，則發(fā)出檢修告警，提醒運維人員介入處理。

2 配電監(jiān)控裝置的功能

2.1 ? ?數(shù)據遠程采集

配電監(jiān)控裝置的通信模塊可以根據實際需要配置RS482、RS232、ISDN等一種或多種通信協(xié)議，并可在裝置內部配置調制解調器以實現(xiàn)與遠方主站的網絡連接，實現(xiàn)采集數(shù)據的遠程上送。在網絡布線較為困難時，還可將調制解調器更換為GPRS模塊，通過無線移動通信實現(xiàn)數(shù)據的遠程上送。需要注意的是，無論采用哪種方式上送，均要滿足信息與網絡安全的要求，防止數(shù)據泄露。數(shù)據遠程采集的優(yōu)點是顯而易見的。首先，采集的數(shù)據種類多、覆蓋廣，在同一個數(shù)據采集點可同時采集電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等數(shù)據;其次，可實時采集數(shù)據，數(shù)據的可靠性更高，避免了人工采集只能選擇典型時間點抄錄帶來的數(shù)據不完整的問題;最后，遠程數(shù)據采集效率高，可將運維人員從繁重的抄錄工作中解放出來，將重心轉移至采集數(shù)據的分析中，輸出更有價值的成果。

2.2 ? ?數(shù)據輔助分析功能

利用配電監(jiān)控裝置配套的后臺管理軟件，運維人員可對采集的數(shù)據進行更有效的分析。通常來說，此類后臺管理軟件在設計時已針對用電管理需求設定了一些常用功能：（1）分時段的報表功能，輸出日報、周報、月報等;（2）數(shù)據統(tǒng)計功能，如功率統(tǒng)計、電壓越限統(tǒng)計、不平衡率統(tǒng)計等;（3）數(shù)據可視化功能，當前數(shù)據采集點電壓、電流等實時數(shù)據的曲線展示。在實際運行中，用電管理單位可根據區(qū)域電網的特點、自身關注的重點，增添或改善相關的自動化功能，提高監(jiān)控裝置的實用性。

2.3 ? ?數(shù)據保護功能

配電監(jiān)控裝置配置有內部儲存單元，具備靜態(tài)存儲功能，能可靠地保存數(shù)據。在裝置失去電源或是發(fā)生過壓、短路等情況時，裝置運行會受到影響，但此前的數(shù)據仍儲存在儲存單元內，可進行離線讀取。軟件設計上可設置數(shù)據鎖定功能，防止故障處理、調試等情況造成數(shù)據突變。此外，裝置設計成一體集成式并適當采取上鎖等措施，可防止人工對數(shù)據進行改動，保護數(shù)據的正確性。

2.4 ? ?智能無功補償功能

在配網運行中，三相的平衡率與配電變壓器的運行效率、配電線路的線損率都密切相關，三相的嚴重不平衡將加劇變壓器的損耗，降低變壓器的運行效率，同時造成線損率的大幅提高，無論對用戶的用電可靠性，還是對企業(yè)的運營經濟性都有負面影響。然而，由于低壓配電網用電的空間分散性、時間離散性都相對較強，完全通過網架設計實現(xiàn)三相平衡是不可能的，在實際環(huán)境中，往往需要投入無功補償設備以使三相盡量平衡。由于現(xiàn)代配網中的無功補償設備數(shù)量多、投切時間點難以確定，靠操作員手動調整極其困難。通過配電監(jiān)控裝置的智能無功補償功能，可針對不同的接線形式，實時計算當前需投入或切除的無功補償量，并據此發(fā)出命令投入或切除無功補償設備，實現(xiàn)三相實時相對平衡。

3 配電監(jiān)控裝置的作用

根據以上分析，配電監(jiān)控裝置在用電管理業(yè)務上可起到如下作用：（1）積累有效的負荷數(shù)據，了解用電客戶在空間尺度和時間尺度上的分布特點，為電力資源的有效配置、區(qū)域電網的遠景規(guī)劃提供參考資料;（2）加深供電企業(yè)對區(qū)域電網運行特性的理解，采取更有效的手段降低線損率，降低三相不平衡率，提高用戶的用電可靠性，降低企業(yè)的損耗成本;（3）根據用戶特點制定合理的電力營銷策略，有針對性地開展電力營銷，提高供電企業(yè)的服務水平;（4）提高自動化智能化設備的應用率，減少在崗人員的機械重復工作，促進人員工作重心轉向更高等級的數(shù)據分析等領域，提高人員素質。

4 結語

應用配電監(jiān)控裝置，可為供電企業(yè)的用電管理提供科學可靠的決策依據，有效提升企業(yè)經濟效益和社會效益。供電企業(yè)應結合自身需求，加強與相關研發(fā)企業(yè)的合作，在實際運行中改善及升級設備相關功能，并將其接入統(tǒng)一的配電管理系統(tǒng)，進一步提高企業(yè)用電管理水平，切實發(fā)揮配電監(jiān)控裝置的應有作用。

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收稿日期：2020-04-28

作者簡介：吳潤（1984—），女，廣東湛江人，工程師，研究方向：電力大數(shù)據。