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變電所是供電系統(tǒng)的重要設(shè)施，是供電生產(chǎn)管理中實施監(jiān)測的主要對象。目前，對于變電所的監(jiān)測大多數(shù)情況仍然采用傳統(tǒng)儀表和人工抄表的方式完成，特別是對于無人值守的終端變電所，只能通過巡檢的方式才能實現(xiàn)。由于監(jiān)測手段落后、工作效率低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)管理和市場經(jīng)濟激烈競爭的需求。為此，研發(fā)了REMODAQ-8073 電力參數(shù)監(jiān)測設(shè)備，它是一種性能優(yōu)良的模塊化三相電力參數(shù)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，可以方便地應(yīng)用于變電所的監(jiān)測。
　　 1 RemoDAQ-8073 模塊結(jié)構(gòu)及特性
　　 RemoDAQ-8073 是采用微控制器（MCU）、專用集成電路（A S I C ）和通信等技術(shù)的電力參數(shù)測量專用模塊，能夠測量三相電壓（ua/ub/uc）、三相電流（ia/ib/ic）、有功功率（P）、無功功率（Q）、功率因數(shù)（Cosθ）和電量（KWH），并配備了串行通信接口，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
　　
　　
圖1 R-8073模塊結(jié)構(gòu)
　　 ASIC 采用16 bits ADC 對交流電壓、電流進行轉(zhuǎn)換，電壓輸入范圍0～500 V；電流輸入范圍0 ～5A，測量精度0.2 級。通信接口有RS-232 和RS-485 兩種形式，采用主從式通信協(xié)議，協(xié)議數(shù)據(jù)格式有ASCII 編碼和Modbus/RTU兩種。ASCII 編碼格式適合于高級語言（如Microsoft Visual Basic）編程接口。
　　
　　
圖2 R-8073通訊協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu) 　　
　　在圖2 中，起始符標(biāo)識一個數(shù)據(jù)包的開始，占用1 B，由“S、%、#、>、&、！、?”等不同字符擔(dān)當(dāng)；模塊地址標(biāo)識一個具體的模塊，為2 B 的十六進制數(shù)，范圍是00～FFH；指令碼決定命令的作用，占用1 B，有的命令沒有指令碼，而由起始符擔(dān)任；
　　數(shù)據(jù)塊是命令或響應(yīng)所包含的數(shù)據(jù)，長度隨命令和響應(yīng)的不同而變化；校驗碼用于檢驗數(shù)據(jù)包的正確性，采用累加和方式，占用2 B；結(jié)束符為一個回車符，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)包的結(jié)束。
　　可以看出，RemoDAQ-8073 模塊既支持單點電力參數(shù)監(jiān)測也支持網(wǎng)絡(luò)化電力參數(shù)監(jiān)測，為其應(yīng)用奠定了良好的通信接口基礎(chǔ)，其典型應(yīng)用電路如圖3 所示。
　　
　　 圖3 R-8033的典型應(yīng)用 　　
　　 2 基于模塊組建分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)
　　變電所是連接電網(wǎng)和用戶的“橋梁”，一般由進線、出線（用戶線）、變壓器和控制設(shè)備等組成，需要監(jiān)測的內(nèi)容有進出線電力參數(shù)、設(shè)備開關(guān)狀態(tài)、保護裝置開關(guān)狀態(tài)和變壓器溫度等。
　　考慮到監(jiān)測對象及內(nèi)容的多樣性，采用分布式結(jié)構(gòu)組建變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該是優(yōu)選方案，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示。
　　
圖4 分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng) 　　
　該系統(tǒng)主要由各種模塊化的監(jiān)測站（電力參數(shù)、模擬量和開關(guān)量）、RS-485 工業(yè)現(xiàn)場總線和監(jiān)測計算機等組成。其中：
　　（1）電力參數(shù)監(jiān)測站采用RemoDAQ-8073 模塊，完成進線和出線的電力參數(shù)測量；
　?。? ）模擬量監(jiān)測站采用RemoDAQ-8017 模塊，完成8路模擬量的測量；
　?。? ）開關(guān)量監(jiān)測站采用RemoDAQ-8053（16 路輸入），完成開關(guān)量的狀態(tài)采集；
　?。? ）監(jiān)測計算機進行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、定時記錄和存儲、監(jiān)視及故障報警；
　?。?）RS-485 總線將所有監(jiān)測站和監(jiān)測計算機連接起來，組成一個分布式變電所監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
　　在監(jiān)測計算機中，可以在Microsoft Windows操作系統(tǒng)上，使用Microsoft Visual Basic或其它計算機語言開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，通過Microsoft Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和報警信息，聯(lián)合Microsoft Excel 完成報表輸出，功能模塊如圖5 所示。
　　 圖5 變電所監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊 　
　　圖5 中的本地通信服務(wù)功能完成從各個模塊的數(shù)據(jù)采集，是應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵部分。根據(jù)主從式通信協(xié)議的特點，本地通信可以采用圖6 的通信流程。該流程可以充分利用RemoDAQ-8073 模塊通信協(xié)議，進行通信控制和檢測，可靠地完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
　
圖6 本地通訊服務(wù)程序流程 　　
　　 3 應(yīng)用實例及效益分析
　　圖4 所示的基于RemoDAQ-8073 模塊的分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在鐵路企業(yè)的多個35 KV、10 KV 變電所獲得了應(yīng)用。下面是一個10 KV 變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實例，監(jiān)測對象及內(nèi)容如表1 所示，配備的主要硬件設(shè)備如表2 所　　
　　
　　
　　在監(jiān)測計算機中，安裝了使用Microsoft Visual　Basic 開發(fā)的變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用程序，進行數(shù)據(jù)采集、定時記錄和存儲、監(jiān)視及故障報警等。其中，監(jiān)視界面有數(shù)字化、模擬化和圖形化3 種形式。
　　
　　 4 效益分析
　　監(jiān)測系統(tǒng)的投入運行取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　?。?）通過電壓監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)某35 KV 變電所1#總板（進線）PT 的A 相失壓，經(jīng)檢查是保險絲開路造成的。技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)并排除了故障，避免了電量計量的大量損失；
　?。?）通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)，某10 KV 變電所進線的兩相電流為零，經(jīng)檢查得知是C T 失效導(dǎo)致的。技術(shù)人員及時地進行了更換，保證了設(shè)備的正常運行。
　　（3 ）某終端用戶的三相電壓有的偏高、有的偏低，影響用電設(shè)備安全、可靠地運行。通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)是由于三相負載不太平衡造成的，技術(shù)人員及時地調(diào)整了三相負荷分配，提高了供電質(zhì)量。
　?。? ）某變電所輸出電壓過高，導(dǎo)致用戶設(shè)備損壞，用戶要求賠償。通過工況數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)輸出電壓確實過高，但是由于進線電壓過高造成的，是上級供電部門的責(zé)任，而不是該變電所的直接責(zé)任，避免了不必要的經(jīng)濟損失。
　　
　　 5 結(jié)束語
　　 RemoDAQ-8073 是采用微控制器和專用集成電路完成三相電力參數(shù)測量的專用模塊，其通信接口為組建分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)奠定了必要的基礎(chǔ)。分析和實踐證明，模塊化變電所監(jiān)測的方案是切實可行的，具有結(jié)構(gòu)簡單、伸縮性好和性能可靠等優(yōu)點。