配电监控装置在供电企业用电管理中的应用

摘要：介绍了配电监控装置的硬件组成、软件设计及工作原理，分析了配电监控装置的数据采集、数据分析、数据保护及智能无功补偿功能，总结了配电监控装置在供电企业用电管理中的作用，对供电企业提升用电管理水平有一定的参考价值。

关键词：配电监控装置;用电管理;数据采集

0 引言

随着社会不断发展，用户对电能质量的要求也越来越高。供电企业依靠负荷控制进行的用电管理方式较为粗放，已无法满足用户需求，因此供电企业在用电管理方面必须采取新手段，应用新技术。本文分析了配电监控装置在用电管理中的应用情况，助力供电企业提高供电质量和服务水平。

1 配电监控装置概述

配电网络作为电力系统中直接面向用户的一环，其重要性不言而喻。但与之不相匹配的是，配电网络的运行可靠性相对偏低，经常出现线路过载、线损率偏高等问题，既提高了供电企业的运行成本，又对用户的正常用电造成了影响。为了解决这些问题，供电企业需要做好负荷分布、负荷曲线等基础信息的统计工作，以此为基础制定相关决策。显然，靠人力去完成这些工作缺乏实时性、准确性，较难反映用电真实情况。因此，配置自动化的配电监控装置尤为必要。

配电监控装置分为硬件设计与软件设计两大部分。硬件上，一般采用工业通用的模块化设计，将整套装置分为电源模块、中央管理模块（CPU）、数据采集及处理模块（DSP）、显示模块、通信模块五大部分。模块化的装置维护简单，任一模块出现故障只需更换相应模块即可。电源模块为整套装置提供工作电源，采集的电压、电流等数据进入数据采集及处理单元进行处理，在中央管理模块的协同下，将处理后的数据通过显示模块就地显示，通过通信模块传输至远方主站等。

除了主工作模块，一般还配置辅助功能模块，起到备用及保护的作用。为了保证在装置失电或发生故障时仍可读取存储单元内的数据，一般设置备用电源接口，实现设备的紧急供电;存储单元也应具备静态存储功能，保证在装置出现故障时，数据可以被正确读取。装置的保护元件包括过流、过压保护，在发生短路、过载或过压时，迅速动作保护装置不受损害。

软件设计普遍应用标准的模块化设计方法，其常见的工作流程如图1所示。装置上电完成初始化后，便开始采集数据。软件根据定义的检验规范检查数据是否在规定范围内，若检验数据正常，则对数据进行相应的计算、显示与传输;若检验数据不正常，则激活错误计数器，同时尝试对装置重新进行初始化;当计数器计数到达某设定的告警数量，则发出检修告警，提醒运维人员介入处理。

2 配电监控装置的功能

2.1    数据远程采集

配电监控装置的通信模块可以根据实际需要配置RS482、RS232、ISDN等一种或多种通信协议，并可在装置内部配置调制解调器以实现与远方主站的网络连接，实现采集数据的远程上送。在网络布线较为困难时，还可将调制解调器更换为GPRS模块，通过无线移动通信实现数据的远程上送。需要注意的是，无论采用哪种方式上送，均要满足信息与网络安全的要求，防止数据泄露。数据远程采集的优点是显而易见的。首先，采集的数据种类多、覆盖广，在同一个数据采集点可同时采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等数据;其次，可实时采集数据，数据的可靠性更高，避免了人工采集只能选择典型时间点抄录带来的数据不完整的问题;最后，远程数据采集效率高，可将运维人员从繁重的抄录工作中解放出来，将重心转移至采集数据的分析中，输出更有价值的成果。

2.2    數据辅助分析功能

利用配电监控装置配套的后台管理软件，运维人员可对采集的数据进行更有效的分析。通常来说，此类后台管理软件在设计时已针对用电管理需求设定了一些常用功能：（1）分时段的报表功能，输出日报、周报、月报等;（2）数据统计功能，如功率统计、电压越限统计、不平衡率统计等;（3）数据可视化功能，当前数据采集点电压、电流等实时数据的曲线展示。在实际运行中，用电管理单位可根据区域电网的特点、自身关注的重点，增添或改善相关的自动化功能，提高监控装置的实用性。

2.3    数据保护功能

配电监控装置配置有内部储存单元，具备静态存储功能，能可靠地保存数据。在装置失去电源或是发生过压、短路等情况时，装置运行会受到影响，但此前的数据仍储存在储存单元内，可进行离线读取。软件设计上可设置数据锁定功能，防止故障处理、调试等情况造成数据突变。此外，装置设计成一体集成式并适当采取上锁等措施，可防止人工对数据进行改动，保护数据的正确性。

2.4    智能无功补偿功能

在配网运行中，三相的平衡率与配电变压器的运行效率、配电线路的线损率都密切相关，三相的严重不平衡将加剧变压器的损耗，降低变压器的运行效率，同时造成线损率的大幅提高，无论对用户的用电可靠性，还是对企业的运营经济性都有负面影响。然而，由于低压配电网用电的空间分散性、时间离散性都相对较强，完全通过网架设计实现三相平衡是不可能的，在实际环境中，往往需要投入无功补偿设备以使三相尽量平衡。由于现代配网中的无功补偿设备数量多、投切时间点难以确定，靠操作员手动调整极其困难。通过配电监控装置的智能无功补偿功能，可针对不同的接线形式，实时计算当前需投入或切除的无功补偿量，并据此发出命令投入或切除无功补偿设备，实现三相实时相对平衡。

3 配电监控装置的作用

根据以上分析，配电监控装置在用电管理业务上可起到如下作用：（1）积累有效的负荷数据，了解用电客户在空间尺度和时间尺度上的分布特点，为电力资源的有效配置、区域电网的远景规划提供参考资料;（2）加深供电企业对区域电网运行特性的理解，采取更有效的手段降低线损率，降低三相不平衡率，提高用户的用电可靠性，降低企业的损耗成本;（3）根据用户特点制定合理的电力营销策略，有针对性地开展电力营销，提高供电企业的服务水平;（4）提高自动化智能化设备的应用率，减少在岗人员的机械重复工作，促进人员工作重心转向更高等级的数据分析等领域，提高人员素质。

4 结语

应用配电监控装置，可为供电企业的用电管理提供科学可靠的决策依据，有效提升企业经济效益和社会效益。供电企业应结合自身需求，加强与相关研发企业的合作，在实际运行中改善及升级设备相关功能，并将其接入统一的配电管理系统，进一步提高企业用电管理水平，切实发挥配电监控装置的应有作用。

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收稿日期：2020-04-28

作者简介：吴润（1984—），女，广东湛江人，工程师，研究方向：电力大数据。