電能計量的無線采集與監(jiān)視系統(tǒng)性能分析

張新

（浙江科力車輛控制系統(tǒng)有限公司，浙江 江山 324100）

隨著電子技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)代電力管理要求的提高，多功能電子式電能表有逐步取代傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表的趨勢。因此，對于電能計量的無線采集與監(jiān)視系統(tǒng)性能分析有其必要性。

一、電能計量的無線采集

該系統(tǒng)主要由電能表(全電子式)、現(xiàn)場單元、GPRS網(wǎng)絡(luò)、控制終端(手機)和管理中心等五個部分組成。在進行無線采集，會通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口，結(jié)合設(shè)備驅(qū)動程序，進行系統(tǒng)操作，在進行處理時，還要利用電纜的物理接口，接著由網(wǎng)絡(luò)層負責尋址，尋找數(shù)據(jù)，通過路由器，完成在網(wǎng)終中的活動。

電能計量的無線采集系統(tǒng)設(shè)計，其主要的功能體現(xiàn)在三個方面：一方面，編輯記錄，定位要修改的記錄使之成為當前記錄，調(diào)用Edit方法，給各字段賦值，調(diào)用Update方法，確定所做的修改。另一方面，可以增加記錄，即調(diào)用Add New方法，調(diào)用Up date方法，給各字段賦值，確定所做的添加，將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。第三方面，主要是刪除記錄，在經(jīng)過系統(tǒng)定位的條件下，將已經(jīng)被刪除記錄，變?yōu)楫斍坝涗洠{(diào)用Delete方法；移動記錄指針。

在采集系統(tǒng)運行時，其通過電能計量，將由發(fā)電廠、輸電線、配電系統(tǒng)及負荷組成的數(shù)據(jù)信息，由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備，傳送到操作系統(tǒng)。

在電力網(wǎng)絡(luò)中電壓分布中，取用電設(shè)備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運行，線路始端電壓為額定電壓的105%；發(fā)電機的額定電壓為線路額定電壓的105%，通過變壓器分升壓變和降壓變一次側(cè)電源，進行二次側(cè)接負荷，所得到的數(shù)據(jù)取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。另外，系統(tǒng)將用電設(shè)備的額定電壓，直接和發(fā)電機相聯(lián)的變壓器一次側(cè)額定電壓，連接線路始端，向負荷供電，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，然后通過線路末端，向負荷供電的數(shù)據(jù)，就可以通過系統(tǒng)傳輸過來。

二、電能計量的監(jiān)視系統(tǒng)性能分析

電能計量是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。如何保證正常、穩(wěn)態(tài)運行時的電能質(zhì)量和經(jīng)濟性問題，是我們考慮的重點問題之一。其主要優(yōu)點是能夠深入研究系統(tǒng)狀態(tài)，失穩(wěn)距離和機理低CPU適合于多事件/狀態(tài)的研究。

大量的規(guī)劃和運行研究，并且可以進行在線分析；但是其存在的缺點就是沒有時間軌跡，需對模型進行假設(shè)或簡化，注意保證模型的基本特性，有時難以預(yù)測失穩(wěn)的特性(快速的控制和非線性環(huán)節(jié)的影響)，因此，就需要電能計量的監(jiān)視系統(tǒng)來完成。

首先，對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)，其主要是應(yīng)用等值電路模型時，所有參數(shù)和變量都要作電壓級歸算，并且通過等值變壓器模型時，進行所有參數(shù)和變量可的歸算。在系統(tǒng)中，還需要電力網(wǎng)絡(luò)特性計算所需的原始數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶變電所的負荷功率及其容量，將電源的供電電壓和樞紐變電所的母線電壓以及繪制等值電路所需的各元件參數(shù)進行處理，從中通過監(jiān)視系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)相互之間的關(guān)聯(lián)、關(guān)系等。

其次，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路，并將等值電路簡化，以采集系統(tǒng)中所已知的負荷功率和網(wǎng)絡(luò)額定電壓，從受電端推算到送電端，逐一近似計算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布。但是在這個過程中，要注意的一點通過監(jiān)視系統(tǒng)，由于只計算功率分布和電壓分布，因此，若要計算結(jié)果達到精度要求，可反復上列步驟，形成一種迭代算法，直到精度滿足要求為止，只是在迭代計算中，第二步不再用額定電壓，而用在上次計算中得到的各點電壓近似值進行計算。

第三，對于報警時間，其主要有兩組16位報警時間，頻率事件設(shè)置寄存器，用于設(shè)置報警時間或頻率事件，它們由INT-x-AE與INT-x- FE控制。設(shè)定的標志位24小時對應(yīng)。因為，對于電能計量本身而言，其必須要經(jīng)濟調(diào)度，而在經(jīng)濟調(diào)度時，第一個問題就是研究用戶的需求，即進行電力負荷預(yù)測，按照調(diào)度計劃的周期，可分為日負荷預(yù)測，周負荷預(yù)測和年負荷預(yù)測。不同的周期的負荷有不同的變化規(guī)律：

第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性。

第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負荷的主要有：電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動。

第三種變動基本上可以預(yù)計，其變動幅度最大，周期也最長，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負荷變動。

其中，負荷預(yù)測的精度直接影響經(jīng)濟調(diào)度的效益，提高預(yù)測的精度就可以降低備用容量，減少臨時出力調(diào)整和避免計劃外開停機組，以利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和安全性。負荷預(yù)測，在安全監(jiān)視過程中的超短期負荷預(yù)測，要通過操作系統(tǒng)，完成日調(diào)度計劃、周負荷預(yù)測、年負荷預(yù)測以及規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時需要用1-20年的負荷預(yù)測值。

第四，在監(jiān)視系統(tǒng)中，系統(tǒng)會根據(jù)負荷變化，將電能計量的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為：一次調(diào)頻：由發(fā)電機調(diào)速器進行；二次調(diào)頻：由發(fā)電機調(diào)頻器進行；三次調(diào)頻：由調(diào)度部門根據(jù)負荷曲線進行最優(yōu)分配。前兩種是事后的，第三種是事前的。一次調(diào)頻是所有運行中的發(fā)電機組都可參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負荷發(fā)電。這類稱為負荷監(jiān)視。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點來承擔，對于非故障處電流，如果電壓一般不滿足邊界條件，需要由監(jiān)視系統(tǒng)進行計算：一、計算參數(shù)，作出正、負、零序網(wǎng)，二、由復合序網(wǎng)及序電壓方程求得故障處的各序電流、電壓；三、在各序網(wǎng)中求非故障處的序電流、序電壓；

三、合成得到非故障處的各相電流、電壓。

第五，在電能計量中，穩(wěn)定性和安全性的判斷依據(jù)，其中，對于穩(wěn)定的判斷依據(jù)，是以不同的事故可以有不同要求，也可以結(jié)合三者確定安全運行極限，而安全性判斷，則是根據(jù)所有事件的穩(wěn)定裕度大于某些無功源的儲備在一定的范圍內(nèi)，對于電壓判據(jù)和對電壓的控制策略，主要是通過監(jiān)視，結(jié)合電能計量的動態(tài)問題，在時間和區(qū)域上進行劃分，在區(qū)域上，一般劃分為：模型合理性和參數(shù)的合理性，合理的穩(wěn)定指標，主要是通過線性物理量來確定，結(jié)合參數(shù)靈敏度作好進一步分析。

結(jié)語

本系統(tǒng)具有成本低、體積小、操作方便、無需建網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)維護、通信費用少

等優(yōu)點，基本上能滿足電力部門抄表的要求。隨著綜合自動化技術(shù)的不斷提

高，自動抄表的功能不斷更新和增強，相信通過實踐使用，系統(tǒng)不斷發(fā)展完善，

能夠更好的適應(yīng)今后的發(fā)展，在生產(chǎn)中發(fā)揮更大作用。今后的研究工作還可以從

以下幾個方面展開：

1不斷增強系統(tǒng)的功能，對通訊協(xié)議的兼容性和可擴充性進行充分考慮?，F(xiàn)場單元和管理中心軟件設(shè)計上還需進一步優(yōu)化，提高可操作性，為用戶提供簡便、易操作的界面。例如，參數(shù)設(shè)置界面還要完善。

2系統(tǒng)的可擴展性需增強。目前在軟硬件設(shè)計中只對電能表應(yīng)用，對水表、氣表和其它類型的計量工具尚未提供接口。下一步的開發(fā)中應(yīng)對系統(tǒng)的擴展性做進一步研究，使系統(tǒng)的適用范圍更廣。

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