無線電力負荷控制系統(tǒng)的原理與應用

【摘　要】闡述了無線電力負荷控制系統(tǒng)的總體結構及主要功能，介紹了一種終端控制器的內(nèi)部結構及工作原理，最后給出了系統(tǒng)的主臺管理軟件框圖。
??? 關鍵詞：無線電力負荷控制系統(tǒng) 中心站 電臺 終端控制器
　
1 引　言
　　無線電力負荷控制系統(tǒng)是集用電控制、終端用電數(shù)據(jù)采集、參數(shù)下發(fā)、遠程抄表于一體的自動化系統(tǒng)，它的應用大大提高了電網(wǎng)運營和管理的自動化水平，節(jié)省了大量的人力物力，而且擴大了監(jiān)測數(shù)據(jù)的范圍，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。負荷控制系統(tǒng)最初是由于電能緊張，為了在用電高峰時拉閘限電而應用的，隨著電力市場供需矛盾的轉化，系統(tǒng)的功能已由控制為主轉變?yōu)橐载摵晒芾頌橹?。事實上，應用了負荷控制系統(tǒng)的工業(yè)用戶普遍反映通過實現(xiàn)對企業(yè)用電的有效管理，企業(yè)的經(jīng)濟效益得到了明顯提高。
2 系統(tǒng)的總體結構及功能
2．1 系統(tǒng)總體結構
　　無線電力負荷控制系統(tǒng)與一般負荷控制系統(tǒng)的顯著區(qū)別是中心站與終端控制器之間不必敷設通信電纜，它主要由三部分組成（如圖1所示）。（1）負荷控制系統(tǒng)中心站（即主臺），通常位于地區(qū)電力運行管理部門內(nèi)。主臺可通過選擇控制終端的硬件地址與指定的用戶進行通信，也可進行廣播通信。（2）無線通信系統(tǒng)，包括架在中心站的天線和用戶處的小型天線以及用于信號轉發(fā)的中繼站。（3）安裝在工業(yè)用戶處的負荷控制終端，用來采集用電數(shù)據(jù)，由內(nèi)置電臺通過無線通信網(wǎng)絡發(fā)送到中心站，并可接受中心站的命令對用戶的用電進行控制。
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2．2 系統(tǒng)主要功能?
??? 無線電力負荷控制系統(tǒng)的主要功能如下。
??? ·數(shù)據(jù)采集：自動采集用電線路的電壓、電流，計算出功率因數(shù)、有功及無功功率和電量,并報告最大、最小負荷及其出現(xiàn)時間。對采集到的數(shù)據(jù)生成曲線圖及棒形圖顯示在屏幕上，并可連接打印機打印輸出。
　　·負荷控制：可以對用戶實現(xiàn)功控及電控，也可直接對用戶進行輪次跳閘控制。
　　·遠程抄表：遠程抄回用戶安裝的復費率電能計量表所測量到的用電數(shù)據(jù)。
　　·遠程整定：由主臺向用戶遠程下發(fā)控制參數(shù)，包括時段定值、PT（電壓互感器）變比、CT（電流互感器）變比、電表脈沖常數(shù)，并可進行終端對時。
　　·通話與信息傳送：終端可以向主臺申請通話，獲準后可與主臺通話；主臺可以主動選擇用戶進行通話，并可向用戶下發(fā)簡短的中文信息。
　　·狀態(tài)告警：可實時反映系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)，包括功控電控的投入、斷相指示、各輪次跳閘開關的狀態(tài)。
　　·事件記錄：記錄終端的異常狀態(tài)，如電壓、電流異常及其出現(xiàn)時間。
　　·遙信功能：將終端16路繼電器的開合狀態(tài)反饋給中心站。
??? ·系統(tǒng)管理：可進行用戶信息的注冊、查詢、修改以及操作記錄、歷史數(shù)據(jù)的查詢處理。
3 系統(tǒng)硬件構成
　　系統(tǒng)的終端控制器具有兩路單獨的PT、CT輸入，可以同時監(jiān)控兩路母線的用電，裝有一臺CRT顯示器，可以將監(jiān)控數(shù)據(jù)以圖形方式顯示出來，由于顯示數(shù)據(jù)較多，故通過鍵盤選擇需要查看的數(shù)據(jù)。
3.1　工作原理　　
　　該終端控制器的硬件結構如圖2所示，它的主體是一臺STD工控機，采用模板式結構，便于故障檢修。供電線路的電壓、電流經(jīng)PT、CT變換后經(jīng)A／D轉換板轉變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號送至V40主板，PT、CT變比經(jīng)主臺設定后下發(fā)至該終端，CPU據(jù)此計算出線路的實際電壓、電流。脈沖電度表發(fā)出的脈沖信號經(jīng)輸入板送至CPU，根據(jù)電表脈沖常數(shù)計算出有功及無功功率。KG105型電臺接收主臺下發(fā)的指令，經(jīng)通訊板送至CPU，然后由輸出板控制輸出繼電器的動作，進而實現(xiàn)遙控跳合閘操作。遠程抄表是由電臺經(jīng)通訊板采集威勝表中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)的，而召測數(shù)據(jù)則是采集CPU中計算出的數(shù)據(jù) 。CPU每隔1min采集1次數(shù)據(jù)，所有計算結果保存在系統(tǒng)板上的SRAM中，可保存24小時的數(shù)據(jù)，因此主臺第二天必須將第一天的數(shù)據(jù)召測回中心站的數(shù)據(jù)庫中，否則第一天的數(shù)據(jù)將丟失。
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3.2 異常事件的檢測
　　系統(tǒng)對PT、CT輸入的模擬量進行分析，如果檢測到其中一相電壓低于某一很小的數(shù)值，而其它兩相電壓正常，系統(tǒng)則報告斷相，指出是哪一相斷了，并記錄發(fā)生時間。如果系統(tǒng)根據(jù)模擬量輸入計算出的有功功率和由脈沖量計算出的不符，則報告電流異常并記錄發(fā)生時間。若有用戶通過切斷脈沖電　　度表的輸入而竊電，即可給予指示，以達到防竊電目的。
3.3 數(shù)據(jù)召測與通話的協(xié)調(diào)控制　　
??? 系統(tǒng)正常工作時主臺每隔一段時間就要召測用戶的數(shù)據(jù)，將用電數(shù)據(jù)進行遠程傳送是系統(tǒng)最主要的功能，為了防止主臺與終端通話時影響數(shù)據(jù)的正常傳送，系統(tǒng)采取了一定的措施。通訊板上設有一個繼電器，正常情況下繼電器接通CPU與電臺的數(shù)據(jù)傳輸通道，當按下話筒按鈕通話時，繼電器自動切斷數(shù)據(jù)傳輸轉到通話信道，話筒直接通過電臺進行通話 。當按下通話按鈕的時間達到30s時，繼電器自動復位，強制結束通話，恢復數(shù)據(jù)傳輸。
4 主臺軟件設計
　　該無線電力負荷控制系統(tǒng)的管理軟件是用面向對象的編程工具VisualBasic6．0開發(fā)完成的，系統(tǒng)軟件框圖如圖3所示。系統(tǒng)啟動后要求輸入操作員工號及口令，驗證無誤后連接電臺，進入主窗體。
　　·選擇用戶：選擇待操作用戶，可以按名稱、地址、關鍵字及行業(yè)分類進行選擇。其中地址選擇是指用戶所用控制終端的硬件地址，該地址采用4位16進制數(shù)表示，如73B5。
　　·重要操作記錄：由于遙控、對時等操作關系重大，一旦出現(xiàn)意外，將造成比較嚴重的后果 ，系統(tǒng)軟件將執(zhí)行這類操作的操作員工號、操作時間、操作對象及操作名稱都記錄數(shù)據(jù)庫，便于出現(xiàn)事故后追查責任。
　　·接口處理：終端監(jiān)控是該系統(tǒng)中最主要的操作，所有這些操作都是通過調(diào)用API函數(shù)訪問RS232口，通過該口與電臺的通信完成的。
　　·用電管理：用電管理涉及的主要是終端用戶用電參數(shù)的設置，責任重大，為此系統(tǒng)要求操作員只有在輸入單獨的口令后才允許登錄用電管理窗體。
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5 結束語
　　該無線電力負荷控制系統(tǒng)的應用大大減輕了電力部門工作人員的工作量，避免了人工抄表時容易出現(xiàn)的差錯，增強了電力部門對工業(yè)用戶用電的控制與管理，使峰、平、谷三個時段的負荷盡可能地趨于平衡。工業(yè)用戶在應用了該系統(tǒng)后，方便了對下屬車間部門電力運行狀態(tài)的監(jiān)控與記錄，敏感的報警功能也在一定程度上減少了用電事故的發(fā)生。
1　黃飛，林功平．SDC97電力負荷管理系統(tǒng)在南通的應用．電力系統(tǒng)自動化，2000（13）：66～67