張銀行

（河南森源電氣股份有限公司，河南鄭州，450000）

0 引言

隨著科技的進步，人們對智能的理解也越來越高。智能配電系統(tǒng)被廣泛地應用到各種制造業(yè)，為了提高其智能化應用程度，就需要對應用需求、各參數(shù)監(jiān)測、及其各構(gòu)建、搭接進行研究，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、自動化方面。需求功能有：（1）具有遠程監(jiān)控、在線數(shù)據(jù)交互功能，通過遠距離數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)遠程控制。（2）對在線監(jiān)控、采集出現(xiàn)的異常事件進行異常報警，并實現(xiàn)異常事件的記錄和數(shù)據(jù)傳遞。（3）根據(jù)異常情況，通過設置各種參數(shù)，實現(xiàn)工業(yè)設備檢測過程的動態(tài)保護。（4）利用智能化設備工作的場景，采用變權(quán)重綜合控制策略，實現(xiàn)電氣設備的監(jiān)控，提高監(jiān)控效率。

基于上述考慮，本研究實現(xiàn)了供配電系統(tǒng)的構(gòu)件和設計，下文進行詳細說明。

1 智能配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

1.1 總體架構(gòu)設計

本研究設計的智能配電系統(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)絡層以及智能設備層。

圖1 總體架構(gòu)設計示意圖

在圖1中的設計中，其中系統(tǒng)軟件層用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、存儲和計算，在設置系統(tǒng)軟件層時，將該層以模塊化的方式進行設計，由于設備型號不同，用戶多樣，設置有與多種數(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)簡單，使用方便。

在通訊網(wǎng)絡層中，其為系統(tǒng)軟件層以及智能設備層之間的信息傳輸提供技術(shù)支持以及平臺，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線通訊，比如現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、雙絞線、光纖無線等。

在智能元件層中，其用于設置配電柜以及配電柜內(nèi)部智能設備，該設備將其對工業(yè)現(xiàn)場的測量值以及現(xiàn)場工作狀態(tài)進行數(shù)字化處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，通過通訊接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)遠程在線監(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，在應用過程中，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的注意事項。下面簡單說明幾種情況：

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

(2)基于用戶用途的不同，同時選擇選擇多種數(shù)據(jù)通訊方式進行，比如載波通訊、光纖通訊等，也可以在改造舊設備的基礎上實現(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)絡并選擇最佳方法，例如:①在設備運行地點距離監(jiān)控計算較短(一般小于1000米)時，最好用屏蔽雙絞線連接。②假設設備與監(jiān)控計算機之間的距離較長(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)場所，可以采用諸如GPRS、碼分多址等無線通訊方式。④根據(jù)客戶的不同要求，選擇上述幾種方法進行組合。

下面對監(jiān)控系統(tǒng)進行具體介紹。

2 智能設備層監(jiān)控方案

2.1 傳感器探測技術(shù)

在智能設備層中，本研究采用多種不同類型的傳感器實現(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型。為了檢測的方便，可以設計集多種功能為一體的探測器，具有的功能為：

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

(2)異常溫度警報功能：當供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動化應用過程的溫度超過設定的閾值時，同樣會以聲光報警的形式警示工作人員排故，警示火災的發(fā)生。

(3)剩余電流異常警報功能：當供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動化應用過程的剩余電流采樣值超過用戶設置的火災報警閾值時，剩余電流傳感器將異常信息識別出來，向工作人員以聲光報警的形式發(fā)出警報。

(4)環(huán)境溫濕度異常警報功能：當供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動化應用過程的溫濕度傳感器采集的值超過工業(yè)設備應用的閾值時，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：當供配電系統(tǒng)在工業(yè)電氣自動化應用過程的水位過高時，一旦超過工業(yè)應用的安全范圍，將預警提示，工業(yè)設備將啟動排故設備，比如水泵排水等，起到消除故障的功能。

2.2 監(jiān)控器功能設計

主要功能如下：

(1)工業(yè)電氣自動化現(xiàn)場火災預警：當智能化供配電系統(tǒng)中的監(jiān)控主機接收到傳感器等檢測設備發(fā)出的檢測信息時，根據(jù)接收到的信息總類自動分類，以判別火災信號或者水位信號，進而輸出警示指令，用戶可以設置不同的故障警示提示音，以及時判斷出故障類型，并將接收到的信息存儲、應用。

(2)故障等級報警：根據(jù)故障的種類的等級，可將故障信息輸出分類多個不同的等級，當故障嚴重時，為一種形式的報警，當輕微時，設置為其他形式的報警，通過這種方式，能夠及時有效地識別出故障類型。

(3)人工干預：當工作人員接收到不同的信號時，能夠及時排除故障，并根據(jù)故障等級進行有效地跟蹤、處理。

3 實例應用及分析

通過上述介紹，下面在某電力公司按照上述方案進行組網(wǎng)測試，在工業(yè)電氣自動化應用過程中，假設以配網(wǎng)組件、110KV變電站為被測對象，分別選擇 A-H等不同區(qū)域的變電站作為示例。按照圖3的連接方式。如圖2所示。

圖2 測試結(jié)構(gòu)示意圖

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

表1 數(shù)據(jù)通訊損失對比表

通過上述通訊試驗，采用本技術(shù)設計的方案數(shù)據(jù)損失率低，使得系統(tǒng)的整體運行效率較高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

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)檢測的重要性。然后，闡述了智能配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、當前監(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)運行。