電力監控系統智能測控儀表的研究與設計

　　摘要：在分析電力監控系統的層次結構和各層特點(diǎn)的基礎上，結合智能測控儀表的功能特點(diǎn)，提出了一種基于A(yíng)RM微處理器MB9BF618的智能測控儀表設計方法，介紹了智能測控儀表的基本結構、硬件配置和接線(xiàn)方法。經(jīng)測試，該智能測控儀表的電壓、電流、頻率和功率因數的測量誤差為0.2%，有功功率和無(wú)功功率的測量誤差為0.5%，較好地滿(mǎn)足了電力監控系統對測量?jì)x表的性能要求。該智能測控儀表具有功能完善、運行可靠、維護方便、可擴充性好等特點(diǎn)，具有一定的應用價(jià)值。

　　引言

　　電力監控系統是電力系統數字化和信息化的產(chǎn)物，是智能電網(wǎng)的基本組成部分，建設安全可靠的電力監控系統對智能電網(wǎng)的發(fā)展有重要的作用。電力監控系統主要用于電力系統、工礦企業(yè)、科研設施、醫院、智能建筑等諸多領(lǐng)域的供配電系統中^[1]，以實(shí)現對電壓、電流、功率、功率因數、頻率和電能等電力參數的實(shí)時(shí)監測和顯示，并能根據監測結果對相關(guān)設備進(jìn)行控制，提高供配電系統的可靠性和安全性。智能測控儀表是電力監控系統的前端元件，其主要作用是高精度的測量所有常用電力參數，并具有數據通信和遠程控制功能，以實(shí)現與電力監控系統之間的信息交換^[2]。

　　1 電力監控系統的結構

　　電力監控系統是以現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)和測控技術(shù)為基礎，通過(guò)對供配電系統中的高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓開(kāi)關(guān)柜、電力變壓器、測控儀表等設備的工作狀態(tài)進(jìn)行監控，實(shí)現供配電系統的集中監控管理和分散數據采集。電力監控系統主要由現場(chǎng)監控層、網(wǎng)絡(luò )通信層和系統管理層構成^[3]，其系統結構如圖1所示。

　　1.1 現場(chǎng)監控層

　　現場(chǎng)監控層是電力監控系統中的最底層，位于變配電系統現場(chǎng)，主要包括各種測控儀表、智能斷路器、微機保護裝置、溫濕度控制器和現場(chǎng)監控裝置等?，F場(chǎng)監控層的主要作用是采集變配電系統現場(chǎng)的電壓、電流、功率、功率因數、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息，并將采集到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信層傳遞給系統管理層。同時(shí)，現場(chǎng)監控層也可以作為執行單元，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信層接收系統管理層發(fā)出的各類(lèi)指令?，F場(chǎng)監控層中的設備或裝置應相對獨立，可以不依賴(lài)于監控網(wǎng)絡(luò )而獨立運行。

　　1.2 網(wǎng)絡(luò )通信層

　　網(wǎng)絡(luò )通信層是電力監控系統中的中間層，負責與現場(chǎng)監控層中的設備或裝置進(jìn)行數據通信，收集各類(lèi)設備或裝置的數據或狀態(tài)信息，進(jìn)行處理后集中打包傳送給系統管理層，同時(shí)負責接收系統管理層發(fā)送的各類(lèi)指令，并轉發(fā)給現場(chǎng)監控層。網(wǎng)絡(luò )通信層通常由現場(chǎng)總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )和以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò )構成。

　　1.3 系統管理層

　　系統管理層是電力監控系統中的最高層，位于監控室內，主要由電力監控管理計算機及其外圍設備、網(wǎng)絡(luò )設備等構成。系統管理層負責對整個(gè)變配電系統進(jìn)行監控，其主要作用是解析網(wǎng)絡(luò )通信層上傳的數據包，對數據進(jìn)行管理和分析，并根據系統運行的狀態(tài)，向現場(chǎng)監控層中的設備或裝置發(fā)送指令，執行相關(guān)操作。

　　2 智能測控儀表的設計方案

　　智能測控儀表位于電力監控系統中的現場(chǎng)監控層，用于完成電力參數的數據采集與傳輸，并執行由監控主機下發(fā)的操作指令。智能測控儀表不依賴(lài)于監控網(wǎng)絡(luò )而獨立運行，其最基本的功能是電力參數的采集與顯示、數據傳輸和遠程控制^[4]。此外，根據不同的需求，智能測控儀表還可以具備電能質(zhì)量分析、費率計量、故障信息和事件記錄等功能^[5]。