低压配电管理系统智能化的运用研究

低压配电管理系统智能化的运用研究

吴康明

广东电网有限责任公司东莞东南区供电局塘厦供电服务中心 广东 东莞 523000

摘要：近几年来，随着社会经济以的高速发展，对低压配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，而微处理器技术的广泛应用及计算机系统可靠性的大幅度提高，使智能化低压电器元件得到快速发展，智能化低压配电管理系统应运而生。

关键词：低压配电管理系统；智能化；运用

引言

我国改革开放40年来，经济得到了迅速的发展，与此同时，我国社会的用电负荷也在不断增长，给电力企业带来较大的压力。传统的低压配电控制方式中，配电控制、保护以及监视等功能主要是通过低压开关控制柜来实现的，开关控制柜中具有多种断路器、接触器、熔断器、互感器及各种仪表等。这种开关柜通常需要人工进行操作，对其进行智能化的改造则需要通过电量变送器和微处理器的应用来实现。但是这种改造方法需要较高的投资成本和复杂的接线方式，且可靠性和准确性较低，不能满足现代工业技术开发的低压配电系统的性能要求。因此，需要对智能低压配电管理系统的稳定性和可靠性进行研究。

1配电网系统的基本组成原理

智能化低压配电系统主要由监控主机、通信及数据采集前端机、现场智能装置和通信网络等主要部分组成。监控主机通过通信及数据采集前端机获得来自保护及监控智能装置和现场智能装置的信息，并下达控制指令，由保护及监控智能装置和现场智能装置实现对变配电设备的保护和测控功能。监控主机完成图形监视、报表生成、曲线分析和系统管理等功能。通信及数据采集前端机用于与底层现场设备通信并实现实时数据采集，以及同工厂DCS系统的接口。通信及数据采集前端机兼容工程所涉及的有关设备和系统的通信协议。现场智能装置完成低压开关的开关量采集（遥信）、模拟量采集（遥测）、开关操作（遥控）、开关保护和电动机保护等功能，以及电量采集和开关分合位置的开关量采集（遥信）等。通信网络是系统中的关键部分，它像整个监控系统的神经网一样，系统各部分通过通信网络连接，在保证可靠性和抗干扰能力的前提下，使用屏蔽双绞线或光纤来进行数据的传递和共享。

2现场总线技术的应用

现场总线是应用在生产现场、在微处理器测控设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式多点通信的底层网络。20世纪 80 年代中期，随着微处理器技术和网络技术的发展，分布式控制系统（DCS）4～20mA 的模拟量传输方式逐渐被数字网络传输方式所取代，现场总线控制系统（FCS），迅速发展并在自动化领域得到广泛应用。FCS既是一个开放式通信网络，又是一种全分布式控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本的控制、计算、参数设置、报警、显示、监控及系统管理等综合自动化功能。在 FCS 中，各种部件用通信网络连接起来，数据传输采用总线方式，系统信号的传输完全数字化。系统内不存在严格意义上的主控部件，资源共享，各智能化部件可以不依赖计算机而独立运行。FCS完全淘汰了4～20mA的模拟量传输方式，减少了大量的现场敷线；FCS 的控制调节过程在现场部件，有效地提高了系统控制的实时性和可靠性，并避免了系统因主机故障而陷入瘫痪。考虑到工业生产现场大量的智能化装置零散地分布在一个较大的范围内，而单个节点面向控制的信息量不大，但实时性、快速性要求较高，为减少中间环节，满足实时性要求及降低工业网络的成本，现场总线采用的通信模型大都在开放式系统互联（OSI）参考模型的基础上进行了不同程度的简化。它采用 OSI 模型中的 3 个典型层：物理层、数据链路层和应用层，省去了3～6 层，具有结构简单、执行协作简单、成本低等优点，同时满足工业现场应用的性能要求。通过一致性与互操作性测试，满足现场总线技术要求的不同制造商的产品即可实现在同一总线上的互联，为用户的系统集成带来极大的好处。现场总线技术的优点主要有：（1）节省硬件投资。现场总线系统的智能设备分散在现场，能直接执行控制和计算功能，可减少大量的变送器及调节器、计算单元等，也不再需要 DCS系统的信号传输处理单元及其大量复杂的硬线连接，节省了可观的硬件投资，并可减少控制室的占地面积。（2）节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单，一条通信总线上可挂接几个甚至上百个设备，节省安装附件，安装工作量大大减少，设计及接线校对的工作量也大大减少。资料显示，与DCS相比，现场总线系统的安装费用可节省60%以上。（3）减少维护费用。由于现场控制设备具有自诊断及一定的故障处理能力，并通过数字通信将相关信息送往控制室，用户可实时监测及查询所有设备的运行，及时了解维护信息，以便早期分析与排除故障，缩短维护停工时间。同时，由于系统结构简化、接线简单，减少了维护工作量。（4）系统集成更简单、灵活。用户可选择不同制造商的产品来集成系统，避免或减少系统集成中因不兼容的协议和接口带来的麻烦。（5）提高了系统的准确性和可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差。同时，由于系统结构简化，现场智能化设备内部功能加强，减少了信号的往返传输，设备可不依赖网络而工作，提高了整个系统工作的可靠性。现场总线系统是自动化领域的发展热点，应用现场总线技术也是智能化低压电器的发展趋向。在低压电气设备中，现场总线技术已在电动机控制、综合测控仪表及开关保护等智能化元件上广泛应用，并正在不断发展与完善。

2配电网智能化手段解决方案

一是对所需要采取的智能锁具管理系统来说，其本质上是一种智能锁具，可以实现在获得授权之后对配电网锁具进行开启，通过此种智能钥匙可以实现对所有环网柜、开闭所以及分支箱等设备上的锁具进行开启。二是在此种方案中所应用的智能钥匙中，进行了无线信息收送装置的设置，操作人员对锁具进行操作之后就会向控制室进行相关信息的反馈，使控制室中的工作人员掌握锁具的状态，进而实现对现场工作进度的判断。还可以通过远程通信控制功能对需要打开的锁具进行远程智能控制，节省人员往返时间，提高现场工作的灵活性和操作安全性。三是通过上位机管理软件的设备位置信息，操作员获取信息及解锁记录存储，并且可以解锁自动生成的序列，实现通过就地红外方式或者远程无线方式来对锁具进行智能操控。四是此种智能钥匙是一种需要进行授权才能被开启的专用解锁钥匙，其中的权限管理功能可以对不同人员的不同权限进行识别，而且可以对操作过程进行自动记录，还能对信息指令进行远程接收，通过自开票功能来提高现场人员操作的灵活性，通过无线收发器来进行操作指令或操作结果的发送与接收。五是此种智能钥匙可有效规避外盗复制，即便钥匙丢失，在没有主机授权的情况下，也无法开锁，为箱式变压器、配电间和开闭所的智能化安全管控能力和防窃电管理水平的提升提供了基础保障。

结语

综上所述，智能锁具管理系统在配网的顺利实施得益于企业多年的配电网工程经验，此方案基于用户现状和用户使用习惯而提出，经过现场运行后得到了客户的高度认可。系统提升了配网的管理水平，提高了工作效率，是配网工作中实用、安全、可靠的设备管理工具。目前，该系统已成功应用在多个地区的配网系统内，取得了良好效果，得到配网人员的一致好评。

参考文献

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