宋慶龍　林雪松

【摘要】針對(duì)大慶油田現(xiàn)場用電計(jì)量手段落后，無遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)施，研制此遠(yuǎn)程電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，指導(dǎo)電力運(yùn)行，確保供電安全可靠。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程電能質(zhì)量；現(xiàn)場監(jiān)測；遠(yuǎn)程監(jiān)控

前言

目前大慶油田臨時(shí)用電依靠電網(wǎng)供電，電能計(jì)量手段傳統(tǒng)落后，只能對(duì)電流、電壓等常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，臨時(shí)用電計(jì)量不準(zhǔn)確，在高壓供電系統(tǒng)中采用手工抄表，比較危險(xiǎn)，時(shí)效性差。且僅能完成用電量計(jì)量，對(duì)臨時(shí)電網(wǎng)的無功功率、諧波、電壓不平衡度等電能質(zhì)量指標(biāo)還沒有一套有效的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，臨時(shí)電能質(zhì)量監(jiān)測基本處于空白狀態(tài)。尤其不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)供電質(zhì)量問題，不能做到電力故障原因回查，從而嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的使用壽命。所以研究遠(yuǎn)程電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)具有重要意義。

一、研制目的

在充分考慮野外臨時(shí)用電工況的情況下，以當(dāng)代先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)為手段，建立電能質(zhì)量指標(biāo)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析一體化軟件平臺(tái)，形成科學(xué)化的臨時(shí)電能質(zhì)量監(jiān)測管理模式，為臨時(shí)電能質(zhì)量的事中控制提供決策依據(jù)，為臨時(shí)電能質(zhì)量的事后分析提供手段。

具體目標(biāo)是：1）實(shí)現(xiàn)臨時(shí)電能指標(biāo)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析一體化平臺(tái)；2）以臨時(shí)電能質(zhì)量一體化平臺(tái)為手段，建立適應(yīng)臨時(shí)用電的科學(xué)化的電能質(zhì)量監(jiān)測管理模式。3）以臨時(shí)用電突出的的鉆井隊(duì)為試驗(yàn)對(duì)象，檢驗(yàn)指標(biāo)運(yùn)行情況，以完善監(jiān)測系統(tǒng)。

二、工作原理

一種全局同步分布式電能質(zhì)量現(xiàn)場記錄儀。采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，內(nèi)部使用大容量的FAT32格式的SD卡記錄存儲(chǔ)電能質(zhì)量參數(shù)。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場多點(diǎn)電能質(zhì)量參數(shù)的記錄存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)性好，所有電表均在全網(wǎng)同步。

現(xiàn)場電能質(zhì)量測量儀的工作流程如圖：

1、本系統(tǒng)采用簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，服務(wù)器通過接收GPS信號(hào)定期訪問服務(wù)器提供的時(shí)間服務(wù)獲得準(zhǔn)確的時(shí)間信息，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的目的。

2、采用大容量SD卡，支持最大64GB空間，可存儲(chǔ)三相電流、電壓，有功、無功、視在功率，電度；擴(kuò)展電能質(zhì)量功能包括：電壓、電流波形、總諧波、三相不平衡度，等電能質(zhì)量參數(shù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)默認(rèn)速率為2s（可調(diào)）。

三、技術(shù)指標(biāo)

完成如下電能質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測：

1）主要電能質(zhì)量指標(biāo)

三相電流、電壓、有功、無功功率、功率因數(shù)、電度、電流波形、總諧波、三相不平衡。

2）現(xiàn)場采集儀表（電表）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）電表能夠適應(yīng)野外環(huán)境、低溫/高溫環(huán)境（+60℃— -40℃）；

（2）測量精度達(dá)到0.5級(jí)以上。

3）電能質(zhì)量監(jiān)測軟件系統(tǒng)要求和指標(biāo)

（1）以監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場為基本采集單元，每個(gè)用電現(xiàn)場能夠配置多路采集點(diǎn)；

（2）每一路采集點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠在現(xiàn)場存儲(chǔ)和讀??；

（3）局域網(wǎng)用戶能夠根據(jù)需要實(shí)時(shí)顯示任意監(jiān)測點(diǎn)電流、電壓等基本波形圖、歷史電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行對(duì)比分析；

（4）局域網(wǎng)用戶能夠隨時(shí)查看任意監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電力維護(hù)人員能夠在現(xiàn)場通過筆記本計(jì)算機(jī)讀取電表中的數(shù)據(jù)，并能在現(xiàn)場進(jìn)行查看、分析；

該系統(tǒng)具以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)性：所有記錄儀能完成全網(wǎng)同步，所有數(shù)據(jù)帶有唯一時(shí)間戳。

（2）掉電續(xù)傳：如遇意外斷電，來電時(shí)仍從斷電時(shí)刻SD卡對(duì)應(yīng)物理地址寫數(shù)據(jù)。

（3）在實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)下自啟動(dòng)看門狗，可防止MCU死機(jī)。

（4）PC端有有線、無線、離線三種方式讀取電能質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)。

（5）簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議與無線網(wǎng)周期完成同步，周期默認(rèn)為1小時(shí)。

四、應(yīng)用效果

系統(tǒng)研制完成后，現(xiàn)場監(jiān)測儀表（電表）在鉆井二公司15146、15551、15148隊(duì)進(jìn)行了不同批次的安裝和現(xiàn)場測試，并與CA8335手持測試儀表進(jìn)行了現(xiàn)場測試對(duì)比，對(duì)比結(jié)果一致。

遠(yuǎn)程電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行了無線的數(shù)據(jù)傳輸測試和軟件系統(tǒng)的集成測試，現(xiàn)場數(shù)據(jù)與軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致。

目前，系統(tǒng)在已15146、15551、15148等7個(gè)試點(diǎn)隊(duì)正常應(yīng)用。

系統(tǒng)使用后：

（1）電力管理者能夠在后臺(tái)實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場電能質(zhì)量情況，能夠減少管理者現(xiàn)場檢測、維護(hù)頻次，從而降低成本，保證高效、安全用電。

（2）通過實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場的電能質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)用電異常，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場整改與控制，避免電力事故發(fā)生，保護(hù)電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)事前預(yù)測與控制。

（3）電力事故發(fā)生后，通過分析能夠有效查找問題，提出合理解決方案，提高電力故障檢測效率。

（4）能夠在后臺(tái)掌握每一監(jiān)測點(diǎn)的電力消耗（電度）情況，減少現(xiàn)場抄表工作量，降低成本。

（5）能夠根據(jù)電能歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行分點(diǎn)、分區(qū)塊等電力事件、事故、能耗等全面綜合統(tǒng)計(jì)分析，提升電能綜合管理水平。

結(jié)論

通過此項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了下創(chuàng)新：

（1）基于軟件與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究提出了遠(yuǎn)程現(xiàn)場電能質(zhì)量管理業(yè)務(wù)模式，并配套實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)野外環(huán)境的電能質(zhì)量管理軟件平臺(tái)；

（2）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了符合野外移動(dòng)環(huán)境下的現(xiàn)場電能質(zhì)量監(jiān)測儀表（電表），解決了通過遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場電表的安裝配置問題；

（3）研究并提出了基于野外業(yè)務(wù)特征的無線環(huán)境下大數(shù)據(jù)量電能數(shù)據(jù)的傳輸與控制方案；

（4）實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量參數(shù)高精度采集與分析；

（5）提出了大規(guī)模電能質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)；

（6）提出并實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)現(xiàn)場電表的統(tǒng)一時(shí)鐘校準(zhǔn)方案。

本項(xiàng)目完成后，能夠作為獨(dú)立的系統(tǒng)，在國內(nèi)、國外移動(dòng)電力設(shè)備的使用單位推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫麗君.常用電工儀表與測量技術(shù)問答.機(jī)械工業(yè)出版社，2006-6