一种用于配电网的监控系统_刘勇.pdf

/2023.05一种用于配电网的监控系统刘勇1樊丽娜2(1 国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心2 中建科技集团股份有限公司)摘要:随着智能电网的快速发展，配电网络的不稳定可能对配电网络的部件以及连接到配电网络的负载造成损坏，会对配电网设备的安全运行方面提出挑战。针对上述问题，提出了一种用于配电网的监控系统，能够实时监控配电系统的运行情况，掌握负载端用电规律，调整配电网络的运行形式，能够及时捕捉到各类设备运行的异常情况，避免供电系统、用户遭受停电或设备损坏带来的不利后果。关键词:配电网;监控系统;数据采集0引言随着智能配电网的大范围普及，配电网的智能监控需求也越发普遍，对用电信息采集、远程监控等多种配电业务提出了更高的要求。为满足以上电力业务，要求配电监控网络具备低成本、高可靠性、运维方便等特点。而配电网络的不稳定可能潜在地对配电网络的部件以及连接到配电网络的负载或设备造成损坏，对配电网设备的安全运行方面提出挑战1-3。一般依赖于电压、电流和温度监测系统来保护配电网部件免于电气故障或其他异常，如雷击或其他自然事件、人类原因或与网络相关联的其他变化而损坏。配电自动化系统实时监控配电系统的运行情况，掌握负载端用电规律，调整配电网络的运行形式，能够及时捕捉到各类设备运行的异常情形，避免供电系统、用户遭受停电或设备损坏带来的不利后果4-6。CDMA、GPS、3G、4G 等无线通信技术的快速发展，为配电网络远程监控的实现提供了技术基础。GPS 是通用分组无线业务的简称，是在 GSM 技术基础上进一步发展得到的一种数据承载方式。现有的GSM 基站可以提供 GPS 业务，网络覆盖可以满足要求。虽然 GPS 通信系统可以实现传输速度高、按流量计费等优势，但是在丢包和时延方面存在不足7-8。1监控系统整体结构与主要单元配电网监控的目标主要是变压器及配网成套装置，具体涉及:检测运行参数，如检测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、变压器油温、配电柜温度等数据;监控运行状态，如断路器、继电器的开合、无功补偿设备的投入与切除、四遥工作状态等。配电网监控系统包括:用户端数据采集模块、数据通信与传输模块、数据处理模块、用户端控制模块以及监控中心管理信息模块。用户端数据采集模块用于采集各类用户端数据，用户端数据采集模块包括三相负荷远程监测单元、漏电保护远程监控单元、补偿电容器自动投切远程监控单元、电量报送与查询单元以及设备被盗报警单元。数据通信与传输模块用于传输用户端数据采集模块所采集的数据信息传送给数据处理模块。数据处理模块根据所获得的数据进行分析、监控，进而发现是否存在问题并发送控制命令给用户端控制模块。用户端控制模块根据数据处理模块的控制命令进行断电、通电以及补偿操作，监控中心管理信息模块用于用户登陆系统并配置用户端的配置信息。2用户端数据采集模块高压带电检测及其闭锁通过继电器常开触点“告知”智能终端高压母线带电情况，柜内温湿度传感器、气体传感器、母线接头测温传感器均通过通信接口与用户端数据采集模块相连，低压出线柜的各出线状态检测单元也通过通信接口与用户端数据采集模块相连，远程数据交换由通信控制器控制，通信控制器的另一个通信接口与数据传输单元 DTU 相连，数据传输单元 DTU 则通过无线链路(CDMA)与远程监控主机通信。3设备组网方式图示为设备组网方式，以便状态采样以及状态估计。网络监视的方法包括识别网络中的多个设备组，其中所述多个设备组中的每一个是相关设备的集合;对所述多个设备组中的每个设备组的节点组的状态进行采样，其中，所述多个设备组中的每个设备组具有多个节点组;以及基于所述多个设备组中的每个设备组中的所述节点组的所采样的状态来确定所述网络的状态。612电气技术与经济/技术与交流2023.05/网络中的多个设备组通过以下来识别:接收网络的拓扑或网络的历史监视数据作为输入;当接收到网络的拓扑时，基于网络拓扑中节点的连接性来确定多个设备组;或者当接收到所述网络的历史监测数据时，基于从所述网络中的节点收集的历史数据来确定所述多组设备。网络中的多个设备组还可通过以下方式识别:接收网络的部分拓扑和网络的历史监测数据作为输入，基于网络的所述部分拓扑中的节点的连接性和从所述网络中的节点收集的历史数据来确定所述多个设备组。通过向多个设备组中的每个设备组中的节点组发送探测来对多个设备组中的每个设备组中的节点组的状态进行采样。与发送到具有较少数量的设备的设备组相比，更多的探测被发送到具有较大数量的设备的设备组。当设备组具有相同数量的设备时，更多发送到具有较高状态变化的设备的设备组。该方法还包括通过使用状态估计来识别网络中存在问题的部分，生成网络的状态报告。通过使用多组设备的状态估计来生成当前问题签名;以及将所述当前问题签名与先前问题签名进行比较，以识别当前在所述网络中发生的问题。将当前问题签名与多组设备的预测状态估计组合，以确定未来问题是否将在网络中发生;以及确定要采取哪些动作以防止问题在所述网络中发生。图设备组网方式4非正常工作状态的检测本配电网监控系统能够通过使用安装在配电网的预定位置处的测量仪器来监视配电网是否异常。通过使用安装在构成配电网的电力线中的测量仪器来检测配电网中发生的各种异常，异常检测器确定由测量仪器测量的电力线的电测量结果相关的数据是否已经在预定时间长度内被接收了预定次数，以确定是否存在异常。也就是说，对于该配电网监控系统，关于测量结果的数据被设置为每次经过预定时间长度时从测量仪器传输到异常检测器，并且如果在预定时间长度(例如 60min)内没有接收到测量结果预定次数(例如 10 次)，则确定在测量仪器或配电网中发生了某种异常。除了配电网中的断电之外，配电网中发生的异常还包括例如测量仪器的故障、破坏或盗窃、测量仪器和异常检测器之间的通信故障等。测量仪器发送的测量结果相关的数据可以是关于电力线的电流和电压的测量结果的数据，或者关于根据测量值计算的交流电流的有效值的数据。测量仪器和异常检测器之间的通信可以是无线通信或有线通信。在测量仪器和异常检测器之间还可以设置有数据收集中继器，该数据收集中继器从多个测量仪器接收与测量结果相关的数据并将该数据发送到异常检测器。可以从多个测量仪器接收到与测量结果相关的数据的数据收集中继器以特定时间间隔将与测量结果相关的数据发送到异常检测器。5结束语配电网监控系统包括用户端数据采集模块、数据通信与传输模块、数据处理模块、用户端控制模块以及监控中心管理信息模块，而且采用设备组网的方式进行参数采集以及状态估计，并特定针对异常情况进行检测，提供了准确的数据获取方式以确保网络正常运行的安全机制，能够提升配电网监控系统的智能化水平，降低容错率。参考文献 1徐燕伟，杜树新 J2EE 构架下电能质量监控系统的设计与实现 J 中国电力，2008，39(12):72-75 2王明渝，周延静，赵俊晖，等 网络化的电能质量综合监测系统的研究 J 电力系统保护与控制，2010，38(1):87-90 3李锦彬，陈冲，陈明凯 电力参数自动监测与远程传输系统 J 福州大学学报(自然科学版)，2004，32(6):34-38 4刘光明 基于 GPS 技术的电力设备远程监控系统设计 J 中国科技信息，2006，18(1):34-36 5徐丙垠，李天友配电自动化若干问题的探讨 J 电力系统自动化，2010，34(9):81-86 6陈琦，李小兵，曹敏，等 电力用户用电信息采集系统建设的研究与探讨 J 陕 西 电 力，2011(1):60-62 7刘健 配电自动化系统 M 北京:中国水利水电出版社，2001 8杜勇，裴作强 GPS 配电变压器监测系统设计 J 微计算机应用，2003，25(5):15-18(收稿日期:2023-04-03)712电气技术与经济/技术与交流