張銀行

（河南森源電氣股份有限公司，河南鄭州，450000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)智能的理解也越來(lái)越高。智能配電系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用到各種制造業(yè)，為了提高其智能化應(yīng)用程度，就需要對(duì)應(yīng)用需求、各參數(shù)監(jiān)測(cè)、及其各構(gòu)建、搭接進(jìn)行研究，以更全面地滿足智能配電系統(tǒng)的需求[1]。

本研究的智能配電系統(tǒng)充分考慮了其可靠性高、適用性強(qiáng)、自動(dòng)化方面。需求功能有：（1）具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線數(shù)據(jù)交互功能，通過(guò)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。（2）對(duì)在線監(jiān)控、采集出現(xiàn)的異常事件進(jìn)行異常報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)異常事件的記錄和數(shù)據(jù)傳遞。（3）根據(jù)異常情況，通過(guò)設(shè)置各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備檢測(cè)過(guò)程的動(dòng)態(tài)保護(hù)。（4）利用智能化設(shè)備工作的場(chǎng)景，采用變權(quán)重綜合控制策略，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的監(jiān)控，提高監(jiān)控效率。

基于上述考慮，本研究實(shí)現(xiàn)了供配電系統(tǒng)的構(gòu)件和設(shè)計(jì)，下文進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1 智能配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的智能配電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，該系統(tǒng)為軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，從硬件結(jié)構(gòu)上，其包括系統(tǒng)軟件層、通訊網(wǎng)絡(luò)層以及智能設(shè)備層。

圖1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

在圖1中的設(shè)計(jì)中，其中系統(tǒng)軟件層用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)和計(jì)算，在設(shè)置系統(tǒng)軟件層時(shí)，將該層以模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于設(shè)備型號(hào)不同，用戶多樣，設(shè)置有與多種數(shù)據(jù)信息通訊的數(shù)據(jù)接口，軟件功能界面多樣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。

在通訊網(wǎng)絡(luò)層中，其為系統(tǒng)軟件層以及智能設(shè)備層之間的信息傳輸提供技術(shù)支持以及平臺(tái)，為了支撐多種數(shù)據(jù)的需要，本研究采用兼容多種數(shù)據(jù)接口的有線通訊和無(wú)線通訊，比如現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、雙絞線、光纖無(wú)線等。

在智能元件層中，其用于設(shè)置配電柜以及配電柜內(nèi)部智能設(shè)備，該設(shè)備將其對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量值以及現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字化處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

1.2 通訊層與硬件層的交互方案討論

目前，智能配電系統(tǒng)不僅朝著智能化方向發(fā)展，在應(yīng)用過(guò)程中，也逐步傾向于安全性和可靠性方面。還要考慮通訊層與硬件層在交互時(shí)的注意事項(xiàng)。下面簡(jiǎn)單說(shuō)明幾種情況：

(1)用戶的一些通訊具體要求、現(xiàn)場(chǎng)工作條件、經(jīng)濟(jì)條件等。這些方式?jīng)Q定了通訊層與硬件層交互的選擇，比如將通訊接口設(shè)計(jì)成兼容多種通訊接口等。

(2)基于用戶用途的不同，同時(shí)選擇選擇多種數(shù)據(jù)通訊方式進(jìn)行，比如載波通訊、光纖通訊等，也可以在改造舊設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。

(3)由于用戶所處的位置環(huán)境不同，用戶可以選擇合適的通訊網(wǎng)絡(luò)并選擇最佳方法，例如:①在設(shè)備運(yùn)行地點(diǎn)距離監(jiān)控計(jì)算較短(一般小于1000米)時(shí)，最好用屏蔽雙絞線連接。②假設(shè)設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的距離較長(zhǎng)(一般大于1000米)，可以利用光纖通訊的方式；③在一些環(huán)境惡劣的工業(yè)場(chǎng)所，可以采用諸如GPRS、碼分多址等無(wú)線通訊方式。④根據(jù)客戶的不同要求，選擇上述幾種方法進(jìn)行組合。

下面對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行具體介紹。

2 智能設(shè)備層監(jiān)控方案

2.1 傳感器探測(cè)技術(shù)

在智能設(shè)備層中，本研究采用多種不同類(lèi)型的傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的智能傳感，比如溫度傳感器、剩余電流傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器或者水位傳感器等多種類(lèi)型。為了檢測(cè)的方便，可以設(shè)計(jì)集多種功能為一體的探測(cè)器，具有的功能為：

(1)異常排故報(bào)警功能：一旦傳感器檢測(cè)到故障信息時(shí)，智能設(shè)備層中設(shè)置的異常信息警報(bào)燈講警示工作人員排故，在具體應(yīng)用時(shí)，可以設(shè)置聲光報(bào)警。

(2)異常溫度警報(bào)功能：當(dāng)供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程的溫度超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，同樣會(huì)以聲光報(bào)警的形式警示工作人員排故，警示火災(zāi)的發(fā)生。

(3)剩余電流異常警報(bào)功能：當(dāng)供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程的剩余電流采樣值超過(guò)用戶設(shè)置的火災(zāi)報(bào)警閾值時(shí)，剩余電流傳感器將異常信息識(shí)別出來(lái)，向工作人員以聲光報(bào)警的形式發(fā)出警報(bào)。

(4)環(huán)境溫濕度異常警報(bào)功能：當(dāng)供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程的溫濕度傳感器采集的值超過(guò)工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的閾值時(shí)，將警示工作人員存在環(huán)境安全隱患。

(5)水位傳感器警示功能：當(dāng)供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程的水位過(guò)高時(shí)，一旦超過(guò)工業(yè)應(yīng)用的安全范圍，將預(yù)警提示，工業(yè)設(shè)備將啟動(dòng)排故設(shè)備，比如水泵排水等，起到消除故障的功能。

2.2 監(jiān)控器功能設(shè)計(jì)

主要功能如下：

(1)工業(yè)電氣自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)預(yù)警：當(dāng)智能化供配電系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)接收到傳感器等檢測(cè)設(shè)備發(fā)出的檢測(cè)信息時(shí)，根據(jù)接收到的信息總類(lèi)自動(dòng)分類(lèi)，以判別火災(zāi)信號(hào)或者水位信號(hào)，進(jìn)而輸出警示指令，用戶可以設(shè)置不同的故障警示提示音，以及時(shí)判斷出故障類(lèi)型，并將接收到的信息存儲(chǔ)、應(yīng)用。

(2)故障等級(jí)報(bào)警：根據(jù)故障的種類(lèi)的等級(jí)，可將故障信息輸出分類(lèi)多個(gè)不同的等級(jí)，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，為一種形式的報(bào)警，當(dāng)輕微時(shí)，設(shè)置為其他形式的報(bào)警，通過(guò)這種方式，能夠及時(shí)有效地識(shí)別出故障類(lèi)型。

(3)人工干預(yù)：當(dāng)工作人員接收到不同的信號(hào)時(shí)，能夠及時(shí)排除故障，并根據(jù)故障等級(jí)進(jìn)行有效地跟蹤、處理。

3 實(shí)例應(yīng)用及分析

通過(guò)上述介紹，下面在某電力公司按照上述方案進(jìn)行組網(wǎng)測(cè)試，在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程中，假設(shè)以配網(wǎng)組件、110KV變電站為被測(cè)對(duì)象，分別選擇 A-H等不同區(qū)域的變電站作為示例。按照?qǐng)D3的連接方式。如圖2所示。

圖2 測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖

在上述試驗(yàn)中，供電系統(tǒng)大體上采用就地取電的方式供電，開(kāi)閉所、配電室、計(jì)算終端采用交流220V電壓供電，配網(wǎng)調(diào)、110KV變電站采用-48V電壓進(jìn)行供電，柱上開(kāi)關(guān)及環(huán)網(wǎng)柜采用-24V供電等。在通訊時(shí)采用上述介紹的方式，利用上文介紹的方式應(yīng)用配電系統(tǒng)，分別在使用本研究系統(tǒng)與未使用本研究系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，每個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)損失率，以衡量配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用時(shí)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)通訊損失對(duì)比表

通過(guò)上述通訊試驗(yàn)，采用本技術(shù)設(shè)計(jì)的方案數(shù)據(jù)損失率低，使得系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率較高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能配電系統(tǒng)所需技術(shù)的需求分析表明了系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)的重要性。然后，闡述了智能配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)采用的常規(guī)技術(shù)以及智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用。最后，闡述了智能監(jiān)控系統(tǒng)的框架、功能。本研究研究的技術(shù)內(nèi)容符合當(dāng)前智能配電系統(tǒng)的發(fā)展方向。不同監(jiān)控功能的結(jié)合可以充分發(fā)揮智能低壓監(jiān)控系統(tǒng)的功能，提高管理水平，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。