常 升,王 賀
(國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心,吉林 長(zhǎng)春 130000)
隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷深入,我國(guó)對(duì)于電子資源的需求越來(lái)越高,因此對(duì)配網(wǎng)工作的質(zhì)量也提出了更嚴(yán)格的要求[1]。在配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中,配網(wǎng)自動(dòng)技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用,有著不可取代的地位,能夠有效提升工作效率和質(zhì)量。合理運(yùn)用配網(wǎng)智能技術(shù),不僅能夠節(jié)省大量的時(shí)間,還能夠降低管理成本和人力成本[2]。通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)機(jī)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)查找安全隱患,可以有效降低安全事故發(fā)生的概率,提升電網(wǎng)運(yùn)行的智能化水平和管理水平。
配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)作為一種自動(dòng)化技術(shù),主要應(yīng)用在配電管理領(lǐng)域。通過(guò)綜合運(yùn)用數(shù)字技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù),能夠有效提高配網(wǎng)管理效率[3]。在系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)計(jì)算機(jī)總控進(jìn)行精密的計(jì)算和嚴(yán)格的控制,使人工檢測(cè)能夠起到更好的效果,保障了配網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性以及管理效率。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由傳感器網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層管理平臺(tái)兩層組成。其中,傳感器采集網(wǎng)絡(luò)層是最底層,是系統(tǒng)的硬件部分。應(yīng)用層管理平臺(tái)是上層,作為系統(tǒng)整體的軟件管理部分。傳感器網(wǎng)絡(luò)層主要由收發(fā)節(jié)點(diǎn)、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、環(huán)境感知傳感器以及廠區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)組成[4]。主要完成的任務(wù)是采集相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析轉(zhuǎn)發(fā),最終儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。應(yīng)用層管理平臺(tái)通過(guò)分析對(duì)比傳來(lái)的數(shù)據(jù)和預(yù)警數(shù)據(jù),比較各類險(xiǎn)情和災(zāi)情,如果重復(fù)度很高,就會(huì)發(fā)出警報(bào),并且將相關(guān)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣管理人員通過(guò)查看記錄就可以了解配電廠的實(shí)時(shí)狀況,從而減少人員活動(dòng),降低勞動(dòng)力的使用。管理人員只需在監(jiān)控中心就可以監(jiān)視整個(gè)配電廠的情況,在很大程度上降低了人力、物力以及財(cái)力的使用。
溫度傳感器和煙感傳感器感知當(dāng)前環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)送給相鄰的接收節(jié)點(diǎn),再由接收節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心CPU,最后由中心管理平臺(tái)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較以及儲(chǔ)存。
2.3.1 采集節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)
采集節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)是功能模塊的兩個(gè)重要組成部分,這兩類節(jié)點(diǎn)的信息處理都是利用ZigBee的無(wú)線通信方式進(jìn)行傳輸[5]。采集節(jié)點(diǎn)是通過(guò)感受不同位置的實(shí)時(shí)環(huán)境狀態(tài)和信息,采集各類數(shù)據(jù)。當(dāng)采集節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)采集完畢后就發(fā)送給接收節(jié)點(diǎn),接收節(jié)點(diǎn)接收全部數(shù)據(jù)后發(fā)送至監(jiān)控中心CPU,然后由監(jiān)控中心CPU完成后續(xù)工作。兩種節(jié)點(diǎn)的感知范圍較小,在開(kāi)闊的區(qū)域通信范圍能達(dá)到100~2 000 m不等。如果區(qū)域比較開(kāi)闊,那么需要放置更多的節(jié)點(diǎn)以達(dá)到全面覆蓋,進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)。一些特殊區(qū)域或者是位置比較特別的地方,可以用微處理器或其他通信技術(shù),以滿足不同地方的需要。
2.3.2 無(wú)線接收和發(fā)送模塊
無(wú)線接收和發(fā)送模塊主要是應(yīng)用了ZigBee系統(tǒng)的JB3452芯片,并通過(guò)總線的SPI接口進(jìn)行系統(tǒng)模塊的初始化任務(wù)。主CPU的信息通信主要由UART異步串口完成,主要采用2.2 V的供電電源,這使得外部設(shè)置能與復(fù)位端和節(jié)點(diǎn)終端一致。
2.3.3 溫度傳感器
溫度傳感器主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控不同區(qū)域的溫度,采集動(dòng)態(tài)的溫度變化數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心CPU進(jìn)行后續(xù)處理。由于采集的數(shù)據(jù)必須要保證精確度和清晰度,所以溫度傳感器的質(zhì)量要得到保證,并且要定期檢測(cè)溫度傳感器的狀態(tài)是否良好[6]。采用具有先進(jìn)技術(shù)的溫度傳感器LDB35806可以提供9~12位數(shù)字的溫度讀數(shù),能夠最大化滿足需求。
2.3.4 煙感報(bào)警器
煙感報(bào)警器有眾多的型號(hào),使用范圍很廣。在智慧配電廠中需要運(yùn)用煙感報(bào)警器。只要能夠做到在煙霧濃度超過(guò)0.09 mg/m3時(shí),傳感器的響應(yīng)速度小于25 s,靈敏度能夠達(dá)到二級(jí)就說(shuō)明運(yùn)用的煙感報(bào)警器是合格的[7]。
2.3.5 濕度傳感器
配電廠中的一些機(jī)械設(shè)備需要注意防潮,所以濕度傳感器是十分重要的。采用德國(guó)DBNAJDHDJKA公司的SYTYC874式濕度傳感器就是很好的選擇。其采用24位的轉(zhuǎn)換器,響應(yīng)速度快且性價(jià)比高。當(dāng)傳感器采集完各類數(shù)據(jù)并傳輸后,需要部分的外圍電路轉(zhuǎn)換工作電壓。
當(dāng)前流行的java框架是本應(yīng)用層管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)。系統(tǒng)平臺(tái)用模型、視圖以及控制進(jìn)行分層軟件設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫(kù)的連接部分給于部分Dio開(kāi)發(fā),系統(tǒng)應(yīng)用層管理平臺(tái)主要是完成信息的收集和信息的后續(xù)處理[8]。
當(dāng)中心CPU啟動(dòng)后,監(jiān)聽(tīng)器也隨之啟動(dòng),接收節(jié)點(diǎn)的Type—C接口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元的數(shù)據(jù),并且將數(shù)據(jù)收集儲(chǔ)存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。在進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)的過(guò)程中,傳感器節(jié)點(diǎn)組通過(guò)協(xié)同感知數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制分析討論采集的數(shù)據(jù),然后對(duì)比系統(tǒng)給定的閥值,判斷是否出現(xiàn)事故,如果超過(guò)系統(tǒng)給定的閥值則將觸發(fā)報(bào)警。整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)中的節(jié)點(diǎn)管理模塊具有各個(gè)節(jié)點(diǎn)的管理功能,并且控制每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài),記錄下每個(gè)節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信息。通過(guò)節(jié)點(diǎn)管理模塊還可以添加、刪減、啟動(dòng)或是改動(dòng)某些節(jié)點(diǎn),使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理節(jié)點(diǎn)保持同步,并且編號(hào)統(tǒng)一。監(jiān)控狀態(tài)模塊通過(guò)采集節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)母鱾€(gè)數(shù)據(jù)來(lái)知曉各個(gè)環(huán)境的實(shí)時(shí)信息,并且判斷各個(gè)環(huán)境的實(shí)時(shí)狀態(tài)。管理者通過(guò)查看審核各個(gè)節(jié)點(diǎn)的頻率,就可以很方便地知道數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史記錄。此外,報(bào)警記錄模塊還可以統(tǒng)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)小組發(fā)生的事故報(bào)警,將各個(gè)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)處理并儲(chǔ)存下來(lái)。此外,運(yùn)行中的事故災(zāi)難詳細(xì)情況也會(huì)被記錄下來(lái)。
近幾年配電技術(shù)逐漸發(fā)展有了很大的提升,逐漸升級(jí)的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù),使得實(shí)際維護(hù)人員的要求有了一定的降低,并且通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以免去維護(hù)人員的檢查功能,使管理運(yùn)維人員可以從繁雜的維護(hù)工作中解脫出來(lái),進(jìn)而參與到其他工作中,提高工作效率,還降低了人力、物力以及時(shí)間。而老舊的配電管理規(guī)程主要是對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行定期巡查,不能匹配全新升級(jí)的自動(dòng)化技術(shù),不僅需要浪費(fèi)大量的人力和物力,還會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)很多時(shí)間,導(dǎo)致工作效率急劇下降[9]。
配網(wǎng)自動(dòng)化管理作為一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程,只有統(tǒng)籌安排,制定出詳細(xì)的管理計(jì)劃,才能在以后有條不紊地開(kāi)展管理工作?,F(xiàn)階段,老舊的管理規(guī)程已經(jīng)跟不上配電技術(shù)的發(fā)展腳步,如果再不改革管理規(guī)程,那么就會(huì)嚴(yán)重影響以后的發(fā)展。因此,我國(guó)應(yīng)當(dāng)抓緊出臺(tái)新技術(shù)環(huán)境下的管理規(guī)程,以配合先進(jìn)的配網(wǎng)自動(dòng)化管理技術(shù)。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和工業(yè)化現(xiàn)代化的推進(jìn),近幾年的電力消耗逐年上升,對(duì)配電工程和配網(wǎng)自動(dòng)化也提出了全新的要求。配網(wǎng)自動(dòng)管理系統(tǒng)是高新技術(shù)的產(chǎn)物,涉及到的科技含金量很高,如果采取分散管理手段不僅會(huì)對(duì)維護(hù)人員提出更嚴(yán)格的要求,而且配電管理效率也會(huì)嚴(yán)重下降。因此,應(yīng)該研制統(tǒng)一維護(hù)的監(jiān)測(cè)設(shè)備,采取統(tǒng)一管理的手段,積極配合高新技術(shù)產(chǎn)物。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出具有多設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)功能設(shè)備,提升了配電設(shè)備的管理水平。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)不僅要在設(shè)備上下功夫,還要加強(qiáng)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化,根據(jù)不同的信息傳輸特點(diǎn),選擇最合適的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)。此外,電纜作為配電系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分,如果選擇不合格的材料來(lái)制成電纜,那么也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。而且電纜在運(yùn)行過(guò)程中由于本身的特點(diǎn)也會(huì)發(fā)生一定的故障,如機(jī)械損傷、外皮裸露以及受到潮濕而短路等。因此在敷設(shè)電纜的過(guò)程中一定要配合試驗(yàn)。每一段電纜敷設(shè)前經(jīng)過(guò)預(yù)防性實(shí)驗(yàn),以保證其運(yùn)行的安全可靠。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步以及用電水平的提升使得人們對(duì)于供電質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。對(duì)于配件輸送和配電廠運(yùn)維,通過(guò)運(yùn)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù),可以大大提升供電的穩(wěn)定性和可靠性,還可以保證配電廠的安全性。隨著用電量的增加,我國(guó)逐漸重視起配網(wǎng)自動(dòng)化工程監(jiān)測(cè)的進(jìn)行。作為一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,配電工程自動(dòng)化需要從前期準(zhǔn)備就嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行,只有嚴(yán)謹(jǐn)保持無(wú)失誤才能確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電纜的正常輸電。此外,從老舊規(guī)程的革新到電纜傳輸接口和數(shù)據(jù)格式的選擇都需要專業(yè)人員的參與和支持。必須牢固把握每一個(gè)環(huán)節(jié),不僅要采取先進(jìn)的技術(shù),還要加強(qiáng)過(guò)程管理,從而建設(shè)高質(zhì)量的配網(wǎng)自動(dòng)化工程。