梁小明

【摘 要】智能化系統(tǒng)建設(shè)改變了傳統(tǒng)配電房監(jiān)控管理的方式和策略，極大限度提高了監(jiān)控自動(dòng)化和精確度，為現(xiàn)代化監(jiān)控管理提供了便利。本文將從智能化平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)的角度出發(fā)，結(jié)合modbus總線協(xié)議技術(shù)，對(duì)配電房監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行方式進(jìn)行歸納分析，幫助智能化配電方管理提高技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】智能；配電房；監(jiān)控系統(tǒng)；總線

前言

配電房是我國(guó)電網(wǎng)線路控制的中樞區(qū)域，受到電網(wǎng)環(huán)境、高低壓成套裝置等影響，配電房環(huán)境復(fù)雜、管理困難。傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)管理當(dāng)中，配電房一般采用人工管理方式進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)，這種管理方式既不利用管理工作的高效開展，同時(shí)也無(wú)法保證管理人員的人身安全。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，依托現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的智能化系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)配電房管理方式，成為管理重點(diǎn)，

一、智能化配電房監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)層級(jí)劃分

遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式解決了以往現(xiàn)場(chǎng)管理存在的種種弊端，作為智能化系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用方式，現(xiàn)場(chǎng)信息獲取、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分析應(yīng)當(dāng)作為配電房監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中的根本內(nèi)容，以此來(lái)形成完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控渠道。因此本文在進(jìn)行系統(tǒng)框架和層級(jí)設(shè)定時(shí)，根據(jù)不同階段的數(shù)據(jù)信息獲取特點(diǎn)，設(shè)定了現(xiàn)場(chǎng)、通信和主站三個(gè)重要的層級(jí)。其中現(xiàn)場(chǎng)層主要是以獲取配電房現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)資源作為主要的控制方式，其內(nèi)部應(yīng)當(dāng)以智能型通信設(shè)備為主，例如運(yùn)用智能低壓傳感器，完成配電房現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)采集，再由總線完成向上一級(jí)的輸送；通信層主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)層信息的獲取、處理和傳輸。在這一層級(jí)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)以通信管理和通信網(wǎng)絡(luò)作為核心單元，與總線系統(tǒng)完成通信模塊的構(gòu)建，例如采用與配電中心相結(jié)合的通信管理單元，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)-通信-中心三者的通信聯(lián)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)傳輸；主站層則有主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，利用主站計(jì)算機(jī)對(duì)所獲取到的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析和處理，從而完成對(duì)于配電房現(xiàn)場(chǎng)的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。管理人員能夠直接借助主站計(jì)算機(jī)顯示窗口，對(duì)所獲取到的配電房現(xiàn)場(chǎng)信息做出分析和判斷，進(jìn)而完成對(duì)于配電房運(yùn)行方式的調(diào)整。

（二）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

配電房監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分主要集中在對(duì)于配電房現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方面，筆者在結(jié)合了相關(guān)現(xiàn)代化配電房工作要求和設(shè)計(jì)需要后，將柜體設(shè)計(jì)作為了主要的配電房硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容。

在現(xiàn)代電網(wǎng)配電房當(dāng)中，抽屜柜、進(jìn)線柜、工控機(jī)柜以及饋電柜等，都是配電房?jī)?nèi)部必須進(jìn)行配備的柜體硬件。其中抽屜柜應(yīng)當(dāng)充當(dāng)反饋電路當(dāng)中的智能電機(jī)保護(hù)裝置，通過(guò)對(duì)回饋開關(guān)、回路開關(guān)的控制和安裝，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高安全性的智能電機(jī)保護(hù)能力。進(jìn)線柜則負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部電力儀表和數(shù)采系統(tǒng)的安裝。在本文所設(shè)計(jì)的配電房監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)線柜需要完成總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制，并假裝專門的通信式框架斷路器，保證通信穩(wěn)定、安全。工控機(jī)柜是重要的UPS電源供給裝置，因此工控機(jī)柜應(yīng)當(dāng)依托配電房的實(shí)際供電需求設(shè)定專用保護(hù)電器，提升其電源不間斷能力。同時(shí)工控機(jī)柜內(nèi)部的UPS電源還需要為監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的通信裝置提供電能支持，保證數(shù)據(jù)傳輸精準(zhǔn)無(wú)誤[1]。饋電柜主要應(yīng)用在配電房?jī)?nèi)部的饋電回路當(dāng)中，需要負(fù)責(zé)對(duì)饋電回路開關(guān)的操控工作。

為了保證配電房?jī)?nèi)部各柜體的穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員還需要結(jié)合主站計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的各元件進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)突發(fā)問(wèn)題，影響系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

首先需要合理調(diào)控電壓和電流，在配電房現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備當(dāng)中所選擇的熔斷、接觸、空氣開關(guān)等裝置，需要保證擁有同等規(guī)格的電流和電壓；其次，應(yīng)當(dāng)明確配電房的供電路數(shù)，足夠的供電路數(shù)可以保證柜體的穩(wěn)定運(yùn)行。在系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中可以借助供電槽盒的方式，保證柜體協(xié)同工作；最后，在儀表使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用新型的智能儀表裝置，避免后期應(yīng)用和讀數(shù)存在麻煩。

二、Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線的硬件構(gòu)成

總線系統(tǒng)的構(gòu)成是智能化監(jiān)控系統(tǒng)通信能力的重要保證，需要強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全和效率等方面的根本性要求。本文所采用的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)modbus協(xié)議是廣泛應(yīng)用于智能系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中的總線通信協(xié)議，該協(xié)議能夠借助RS232構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。不過(guò)協(xié)議本身的應(yīng)用受到具體環(huán)境限制較為嚴(yán)重，其中系統(tǒng)連接總線電纜總長(zhǎng)度不宜超過(guò)15米，否則信息傳輸容易出現(xiàn)失真和延遲。部分智能系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)控制距離，將總線電纜長(zhǎng)度設(shè)置在50米以上，還會(huì)導(dǎo)致其抗干擾能力不足，使用壽命不高。為了解決這些問(wèn)題，本文在進(jìn)行總線硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中選用了更具優(yōu)勢(shì)的RS485方案，這一方案主要通過(guò)分布式控制策略改變前者在通信距離方面的弊端，解決總線距離和質(zhì)量不足所造成的困擾[2]。

（二）Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線的軟件設(shè)計(jì)

Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)主要借助設(shè)定串口初始化的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)通信功能。系統(tǒng)在進(jìn)行通信時(shí)，會(huì)首先進(jìn)行串口初始，再借助各個(gè)層級(jí)之間的輪詢，形成信息發(fā)送的參數(shù)幀。因此在設(shè)定當(dāng)中，需要設(shè)定初始化方案以及具體的輪詢時(shí)長(zhǎng)，借助語(yǔ)句選擇和跳出彼此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)周期下的參數(shù)幀傳輸，完成信息傳遞。本文在設(shè)定當(dāng)中結(jié)合主站層計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)要求，設(shè)定了0.5秒周期輪詢方案，借助這一設(shè)定，可以保證在協(xié)議進(jìn)行信息內(nèi)容讀取時(shí)，兩組信息設(shè)定時(shí)間間隔能夠小于1.5個(gè)字符。同時(shí)在modbus協(xié)議當(dāng)中，運(yùn)用RTU設(shè)備能夠完美控制參數(shù)幀在輪詢過(guò)程中的時(shí)間間隔問(wèn)題，提高總線系統(tǒng)信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和運(yùn)行能力水平。在實(shí)際應(yīng)用中，總線RTU設(shè)備完成通電，串口進(jìn)行初始化，并對(duì)信號(hào)是否終端進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)在接收消息后，會(huì)通過(guò)輪詢方式進(jìn)行下一步解析，再借助校核策略，對(duì)目標(biāo)地址進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)目標(biāo)地址符合后，方進(jìn)行信息傳輸。

結(jié)論：綜上所述，配電房智能化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要滿足復(fù)雜場(chǎng)景下的遠(yuǎn)程監(jiān)控要求，因此智能系統(tǒng)需要借助信息傳輸來(lái)完成遠(yuǎn)程的現(xiàn)場(chǎng)信息采集，以此形成配電房監(jiān)控方案。多層級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)總線方式是目前智能系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)當(dāng)中主要采取的設(shè)計(jì)方案，可以作為配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用到實(shí)際的遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)之中。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐琪，何艾容，賈新偉等.開閉所在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)APN專網(wǎng)接入實(shí)施方案[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2018（09）：41-43+47.

[2]田瑾.基于Modbus和GPRS的配電監(jiān)控系統(tǒng)[D].浙江理工大學(xué)，2018.

（作者單位：廣州南方電力集團(tuán)科技發(fā)展有限公司）