监控信息采集论文

监控信息采集论文（精选9篇）

监控信息采集论文 篇1

0前言

风力发电作为目前大规模开发利用、技术成熟、成本较低的一种可再生能源发电技术, 成为所有追求低碳环保的国家的共同选择[1]。但受到地理条件和风能资源的条件限制, 风电场之间的距离以及风电场和调度中心之间的距离都比较远[2], 有效地对风电信息进行采集和监控, 对风电场及电网的安全、可靠、经济运行有很大的影响。风电场运行数据采集和监控SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 系统可以实现数据采集、设备控制、参数调节以及事故报警等功能, 能对风电机功能进行现场或远程控制, 并通过收集风电场的数据, 分析和报告风电机的运行情况。本文主要对云南电网调度主站自动化系统采集的风电信息和风电场侧的信息采集与监控系统建设及应用情况进行介绍。

1 风电场信息交换

风电场与电网调度机构间交换的调度自动化信息, 是指在电力调度自动化系统中主站端与风电场端交换的信息[3,4,5]。按信息传送方向分为:风电场向主站传输的上行信息、主站向风电场传输的下行信息。

风电场信息交换主要通过综合终端完成, 设备应冗余配置, 信息直采直送, 通信采用电力专线数据通道;本地功率预测子系统主要完成与调度主站关于风电功率预测结果及相关信息交换。风电场综合终端支持IEC-61850, DL/T 634.5101-2002, DL/T 634.510 4-2009, DL/T719-2000, CDT451-91, MODBUS, OPC DA2.0等通信规约和协议[6,7], 完成与风电场内各种信息交换及与主站的数据通信, 其中风机历史数据通过IEC60870-5-102 (DL/T719-2000) 规约向主站传输。

1.1 风电场上传数据

1) 实时风测数据 (模拟量) ;

2) 电气参数 (遥测量) ;

3) 运行状态 (遥信量) ;

4) 统计计算 (模拟量) ;

5) 功率预测结果 (15分钟) ;

6) 数值天气预报;机组编号及容量等应在发生改变后及时上报。

1.2 风电场接收数据

1) 有功控制指令、无功/电压控制指令;

2) 有功、无功/电压控制功能投退指令;

3) 风电场次日发电计划曲线、实时发电计划曲线 (0-4 h) ;

2 数据采集与监控

实时数据采集监控的功能主要包括:实时数据采集通讯、数据采集和处理、控制和调节、多源数据处理、历史数据处理、事件顺序记录 (SOE) 、图形显示、计算和统计及系统对时等。

2.1 实时数据采集通讯

1) 综合终端故障切换期间不丢失通讯数据, 从发生故障到完成切换时间≤3 s;

2) 向调度主站发送各种运行数据信息、实时测风塔数据、风电功率预测结果等;

3) 上传至调度主站的实时测风塔数据, 传送时间间隔应不大于5 min。

2.2 数据处理

1) 对量测值进行有效性检查, 具有数据过滤、零漂处理、限值检查、死区设定、多源数据处理、相关性检验、均值及标准差检验等功能;

2) 对遥信量进行有效性检查和误遥信处理, 正确判断和上传事故遥信变位和正常操作遥信变位;

3) 自动接收主站下发的发电计划、电压控制曲线等计划值;

4) 对风电场功率和测风塔的缺测及不合理数据进行插补、修正等相应处理。

2.3 控制与调节功能

1) 控制和调节内容包括:断路器开/合、调节变压器抽头、设定值控制、有功调节控制、无功补偿装置投切及调节;

2) 支持批次遥控功能, 并保证控制操作的安全可靠;

3) 风电场低压故障时, 向风机提供无功优先控制策略设定;

4) 满足电网实时运行要求的时间响应要求。

2.4 事件顺序记录 (SOE)

SOE记录按照时间自动排序, 具有显示、查询、打印、上传主站等功能。

2.5 历史数据管理

历史数据管理将现场采集的实时数据进行定时存储、统计、累计、积分等综合数据处理;并可进行检索和使用。历史数据内容至少保存1年, 与风电功率预测相关的历史数据至少保存10年。能够按照云南省调要求生成日报 (包括风电日电量、风电限电电力、风电限电电量) 等报表, 并上传至调度主站。

风电历史数据包括风电场历史功率数据、风机信息、风机/风电场运行状态、历史测风塔数据、历史数值天气预报、地形及粗糙度、风电功率预测结果等数据。

2.6 数据计算功能

系统支持各种常规运算、派生计算和自动计算能力, 并具有与系统相匹配的高速运算速度。

2.7 数据计算统计

具有常规运算和统计计算功能, 根据用户指定的方法进行统计计算, 包括根据风机状态计算统计各类容量、电压质量统计、负荷率、越限情况以及设备在线时间、离线时间和风机投退次数等。

3 系统结构

3.1 主系统结构

主系统由风电场综合子站、数据通信链路以及部署在云南电力调度控制中心的主站系统三部分组成。

风电场侧子系统包括:升压站综合自动化系统、风机监控系统、无功补偿装置、并网控制系统 (AGC/AVC) 、实时风测系统 (测风塔) 或环境监测系统、功率预测系统;主站系统由信息采集及监控、风电功率预测两大部分组成。系统的总体结构如下图所示:

3.2 风电场侧监控系统结构

风电场侧监控及功率预测主要分安全I区风电场监控及安全II区风电功率预测两部分, 两者整体设计和统一建设, 风电场各子系统与综合终端的数据通信宜采用网络模式, 也可采用串口通信模式。系统逻辑结构示意图如图2、图3所示:

4 结束语

鉴于风力发电的大规模发展, 以及风电的波动、随机等特性, 风力发电对各种实时数据要求比较严格, 因此, 这些实时数据的采集、反馈以及监控就变得尤为重要。本文立足于云南电网, 对调度主站自动化系统风电场信息的采集及风电场侧的信息采集监控系统进行了研究, 并且其成果已成功应用于云南电网。该系统不仅提高了风电场信息采集的完整性, 而且还提高了风电场的运行监视及管理水平, 其建设模式具有推广意义。

参考文献

[1]徐凯.国内外风力发电现状及发展趋势[J].中国高新技术企业, 2007.

[2]宋晓萍, 廖明夫.基于Internet的风电场SCADA系统框架设计[J].电力系统自动化, 2006, 30 (17) :89-93.

[3]杨大全, 鲍金艳, 邢作霞, 等.风电场SCADA系统的数据传输技术[J].沈阳工业大学学报, 2008, 25-30.

[4]周璐.风电监测系统中数据集成与分析方法研究[D].北京化工大学, 2010, 13-19.

[5]杨竞锐, 戴谦训, 周毅.高原山地风电场风资源利用研究[J].云南电力技术, 2014, 42 (4) :9-14.

[6]齐昕.风电场运行数据采集和监控系统的研究与应用[D].华北电力大学, 2014:4-8.

[7]雷筠.配电自动化系统通信方案的设计[J].云南电力技术, 2009 (4) :13-14.

监控信息采集论文 篇2

关键词：小水电站；信息数据采集监控系统；重要性；应用情况

1小水电应用信息数据采集监控系统的目的和意义

1.1将自动化和优化运行相互结合到一起，使电站获取一定的发电效益

应用水电站信息化数据采集监控技术，可以实现水电站自动化运行，缓解人员工作的压力和劳动强度，从而提升经济效益。

1.2设备的稳定运行，从一定程度上保障了电能供应的可靠性

信息数据采集监控系统，不仅可以准确、快速的易相处水电站各个设备正常运行的状态参数，同时，还可以体现出水电站设备的各种事故，从而自动实施安全处理工作，确保了电网运行的安全性。

2对于小型信息数据采集监控系统的论述

2.1管理层

首先，从管理层进行论述，它主要是负责实施综合性管理工作，在此阶段中，以网络为基础，设备借助传输层和生产层中的服务器相互连接到一起，与此同时，和外网中的设备相互连接到一起，从而发布一些数据。管理层中的设备主要包含多个环节，其中表现在系统服务器、监控计算机以及手机终端等。在管理层中，一般是将小型水电站中的各项参数全部储存起来，然后加以分析和统计。另外，对系统的控制，在管理设备的同时分析出存在的故障情况，随后解决。从操作过程可以看出来，管理层内的软件自身具备特殊性和拓展性特征，它产生的作用极高，能够在遵循小型水电站原则以及合理使用技术的基础上来达到多个用户多场合应用。

2.2传输层

传输层一般是负责信息数据之间的交换，其中包含通信设备以及通信线缆等。传输层产生的作用是借助各项现代化通信技术来完成数据之间的控制和传输。传输层在遵循通信协议的基础上自动化识别各个信息设备包含的数据，及时的更换。此外，传输层包含水电站监控设备和其它监测设备以及调度之间的通信。在现有的传输层中，使用的通信模式主要是将有线通信和无线通信相互结合到一起，实现对机组运行的控制。当前，很多领域都引进了无线通信这一方式，其中最具代表性的便是数据采集点不多并且成本过高的设备。此外，无线通信还包含近距离和远距离。针对距离较近的设备实施通信工作的时候，可以使用蓝牙、无线等，在距离较远的设备实施通信工作的时候，可以借助GPPS或者是3G网络。

2.3生产层

一般来讲，生产层主要是处于生产环节的，在这一操作期间，机构是以网络为基础，生产设备之间的连接包含通行网络设备和微机之间的连接、工作站和服务器之间的联系。在自控设备中，通常是使用PLC和智能控制单位，它们基于数据总线的作用下，能够有效将设备以及智能仪表等全面结合到一起。并且，生产层和管理层相互联系起来，共同组建成了健全的自动化控制系统。在自动化控制系统中，对水电站信息进行收集的时候，主要是借助传感元件和执行元件来实施的，在有效分析和处理的基础上实现对设备的自动化控制目标。在对信息数据进行采集的时候，不但要收集各种电压、电流以及功率等信息，同时还需要对湿度以及设备等数据进行全面的收集。另外，采集的信息还包括设备管理信息以及声像信息等。在数据采集模块中的传感元件能够依据系统的需要，分析、处理与存储各种稳态的数据。

3信息数据采集监控系统应用情况

小型水电站信息化系统是重要的一个环节，其具备综合性特点，是一项综合所有信息的管理系统，在这一阶段中，包含的东西较多，分别为工程、生产、设备管理、监控系统，数据整合与信息发布，办公自动化等。在现有的信息数据采集期间，系统会根据已经规划完成的计划来管理各个方面的信息资源，这对于用户而言，能够起到很高的帮助，用户在找寻相关信息数据的时候，能够借助浏览的形式加以查询，与此同时，用户还可以按照有关的要求，对其进行操作、管理以及检测等。在应用小型水电站信息化管理系统的时候，可以看出，该项系统自身是信息化和自动化相互联系到一起的综合性系统，具备的功能较多，包含内容广泛，操作起来比较的简单，其中主要涉及到管理决策、用电量以及声像等各个环节的数据信息，在实际的运行操作期间，它不仅可以有效的监督、控制以及储存相关的参数，与此同时，还可以明确分析存在的问题，加以解决。进而在借助上述信息的基础上来全面的监督和控制水电站中的各项设备，完成整项水电站的信息化管理。对于小型水电站信息化管理系统而言，在管理水库的时候，也可以引进信息化，其中主要体现在以下几个环节中：（1）收集水库中有关的信息；小水电信息化数据采集系统能够有效的收集水库中的信息。对于用户而言，要想较为详细的掌握和认识到水库的实际运行状态，那么登上浏览器搜索便可以获取。（2）具备稳定监测大坝的性能；在这一环节中，可以设置监测点，将数据整理到一起，对信息数据进行分析，然后在此基础上建立健全的大坝监测管理制度。（3）具备动态性监督水库中水量储存情况的功能；收集以及传输水库中的水量，对其实施监测工作，然后将水库汛情更加直接的体现出来。（4）具备详细监测闸门的功能；这一方面涉及到闸门实际运行现状、操作情况以及自主报警等。（5）根据监控视频来监督水电站运行情况；利用网络将视频直接发送到办公室中，加以查阅。

4结语

小型水电站的信息化系统中主要依照的技术便是信息数据采集监控系统，该项系统运行原理是有效的管理以及运用小型水电站中包含的各种新型数据。并且，信息化系统是小型水电站中不可缺少的一个环节，其信息化程度对于综合管理以及技术管理水平有着直接的影响，所以要加以重视，合理应用，以此提升整个水电站的发电效益。

参考文献

监控信息采集论文 篇3

2010年,国家发改委、能源局、电监会等联合印发了《电力需求侧管理办法》,明确指出国家电网要实现“全覆盖、全采集”,为用电信息采集系统打开了广阔的市场空间。统一数据采集与集中监控平台系统以互联网技术为基础,能准确监测电力供给、电力传输、配电网络、用户使用等情况,打破用电配送各系统之间的信息壁垒,为科学决策电力供给、提高使用效益提供了保证[1]。

“十二五”以来,我国农村电网建设取得了长足进步,但目前农村电网建设依旧存在短板:用电服务系统独立建设,缺少统一规范,接口不兼容;各系统数据编码不一,数据关联性差,综合使用分析困难;系统数据存储形式各异,空间分散,缺乏整合,兼容性差[2]。将基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统应用于农村电网建设,既可提升农村用电网络的可靠性和效益,又可加快推进社会主义新农村建设。

1 功能需求分析

用电信息采集系统的功能需求主要包括用电信息数据的采集、回传、分析、处理、储存和监控等。

1.1 数据采集

(1)实现电能数据、交流模拟量、工况数据、电能质量统计数据和事件记录数据的采集;(2)实现定时自动采集、随机召测数据和主动上报数据;(3)分析采集的各项数据,检查是否存在数据采集异常和用电异常。

1.2 数据管理

(1)检查采集数据的正确性和完整性,发现异常及时补采;(2)统计分析采集的数据;(3)提供高效便捷的信息查询功能。

1.3 抄表计量

(1)采集配网用户日冻结、月冻结数据和周期性数据;(2)采集低压电量;(3)采集线路电量;(4)采集台区电量;(5)采集瞬时电压、电流、频率等信息。

1.4 电量分析

(1)显示客户各时段的用电量,自适应调整;(2)统计分析正向、反向有功电量和无功电量;(3)统计分析各台区计量点和线路计量点电量。

2 系统架构设计

2.1 系统总体设计

系统架构设计是根据用户提出的功能需求,结合软硬件实际,制定系统开发建设的规划蓝图,系统架构图如图1所示。设计的系统包括两大总线,分别为现场网络总线,负责收集现场设备的数据信息,为上层各类系统提供数据信息;企业集成总线,负责对现场网络总线采集数据进行分析处理,为管理层提供决策信息支撑。

2.2 应用框架设计

应用框架包括调控一体化、统一采集与集中监控、营配一体化三个模块,如图2所示。调控一体化模块包括调度自动化和配电自动化两个模块,实现变电站的RTU、电能量采集和线路FTU功能;统一采集与集中监控模块实现智能台区监控、电能监测、谐波在线监测和用电信息采集功能。

2.3 系统功能设计

系统功能如图3所示,分别为:

(1)智能配电台区管理:可对配电变压器进行数据信息采集处理,实现对台区信息、电能质量、异常告警、漏电保护、低压线损、配电区环境、数据交互等信息的监控。

(2)台区智能高效运行管理:根据不同业务需求,制定不同的控制策略,编写相应的控制软件,实现台区的智能高效管理。

(3)调控一体化:实现数据处理、报警和事件处理、事故回溯、事件记录和调度员操作等功能。

(4)用电信息采集管理:实现用电信息数据的采集、分析和监控。

(5)数据采集任务管理:根据具体的业务确定采集任务,包括任务名称、类型、分组、开始结束时间等信息,同时还对各任务的进程进行控制。

(6)抄表数据:对配电网的电能量示值、低压电能量示值、台区电能量示值、线路电能量示值等进行记录分析。

(7)电量分析:对线路计量点、用户计量点、台区计量点、主备表电量、专线电量和低压用户电量进行计量分析。

(8)负荷管理:实现预付费、重点用户、实时负荷、日负荷、月负荷、行业负荷和总负荷的管理。

(9)有序用电量管理:进行负荷预测分析和控制。

(10)电能质量分析:进行电压合格率、谐波数据、供电可靠性、三相不平衡、实时负载率和总负载率的分析。

(11)线损分析:对分区线损、分压线损、供电所线损、馈线线损、台区线损和网络线损进行分析。

(12)异常用电分析告警:分析低压表计事件、终端事件、主站端事件和表计事件。

(13)漏电保护管理:实现对开关、电压和电流信息的实时监测、报警和响应。

3 结语

根据当前农村电网建设存在的短板,从数据采集与管理、抄表计量、电量分析等方面分析了基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统的功能需求,设计了系统的总体框架、应用框架和各功能模块,为推进农村电网信息化管理提供了技术参考。

摘要：基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统可对配电网络的传输线路、变压器、配电器和终端用户的用电情况进行数据采集分析和监控,达成用户用电监测、阶梯定价、线损分析、错峰用电、用电检查、自动抄表、负荷预测管理和节约用电等目的。根据当前农村配电网络信息采集和监控存在的问题,结合用电实际特点,设计了一套基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统,为推进农村用电网络信息化、数据化、集成化管理提供了技术支撑。

关键词：数据采集,集中监控,用电信息采集系统,功能需求

参考文献

[1]门亮,贾聚光,马斌.智能用电信息采集系统的建设[J].农村电气化,2013(2):9-10.

监控信息采集论文 篇4

无线数据采集在环境监控系统中应用

随着嵌入式技术、网络技术和监控技术的发展,基于嵌入式技术的.远程环境监控系统在安防领域将得到越来越广泛的应用.该文介绍了基于嵌入式技术的远程环境监控系统前端无线数据采集系统中PT2262/PT2272工作原理.

作 者：陈飞 CHEN Fei 作者单位：安徽广播影视职业技术学院,安徽,合肥,230022刊 名：电脑知识与技术英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：4(35)分类号：X830关键词：环境监控 PT2262/PT2272

监控信息采集论文 篇5

计量监控主要是指对电能计量装置的现场运行状态的相关数据、信息进行收集、监测和分析。在电力营销工作发展的早期阶段,计量监控主要依靠供电企业人工现场巡检。这一时期的计量监控的服务对象是供电企业,其主要目的是发现可能存在异常或故障,以指导供电企业做出正确的判断与处理。对于大批量的用电客户,供电企业需要投入大量的人力、物力进行人工巡检。但是,人工巡检往往只能发现查处一些比较显性的计量异常或故障,效率低和及时性差。

随着智能电网建设的启动,具有预付费功能的智能电能表的全面推广应用,对计量监控提出了全新的需求。计量监控的服务对象不再只是面向供电企业,用电客户同样需要及时、准确地掌握并核实智能电能表的预付费量、剩余电量、报警电量和跳(合)闸状态等信息。这既是供电企业向用电客户提供有效的优质服务的需要,也是保证用电客户正常日常生活的需要。传统的人工现场巡检则不能满足这一需求。信息技术的发展与用电信息采集系统的的不断完善,为计量监控实现远程化、自动化、实时化提供了契机。

2 系统需求分析

对预付费用户的实时计量监控分析,主要是对采集数据进行比对、统计和分析,将相关信息通过接口传递到相应的职能部门。如发现异常,则立即自动启动异常处理流程。

用电信息采集系统需向计量监控单元提供原始数据,这些数据包括:现场实时或者历史的用电信息、用户档案以及异常告警阀值信息、部分业务信息。所以,计量监控单元既要与用电信息采集系统保持数据通信,又要与具体的职能处理机构保持数据通信关系。

2.1 计量监测单元与用电信息采集系统之间的关系

计量异常监测单元与用电信息采集系统的关系如图1所示。

如同前面章节所述,计量异常监测单元以用电信息采集系统作为数据来源,这些数据包括。

1)档案资料:包括用户/台区、终端、测量点基本档案及其它们之间的关联关系、相关对象的告警阀值等。这一部分数据来源于用电信息采集系统的档案库。

2)现场用电数据:包括现场测量点的时钟、负荷、电能示值、电压、电流和功率因数等各种瞬时量,终端时钟等各种终端数据等。

3)业务信息:如果某些用户或测量点参与了预付费这种实际应用,用电信息采集系统还需要收集具体的业务数据供计量监控单元判断这些用户或测量点是否正确地响应了这些业务数据的应答。

2.2 数据实时性要求

1)档案资料的实时性:对用户/台区、终端、测量点所进行的任何更改,以及对这些档案中的告警判断条件所进行的任何更改都需要实时地反应到计量异常监测单元中。

2)现场用电数据的实时性:作为所有异常监测的数据来源,用电信息采集系统采集到的现场用电数据必须通过高速数据总线以及适当的分发机制及时到达计量异常监测单元中,以缩短系统对现场异常的反应时间。

3)业务信息的实时性:如果用户参与了预付费这种实际的业务,对于业务的任何新增、删除和修改操作都必须及时反应到计量异常监测单元中。

3 系统设计与功能实现

预付费用户实时监控分析主要是对用户的购电情况、刷卡情况、余电告警、手/自跳闸权限设置等业务进行远程实时统计和分析与监控,系统将这些数据主动上传给后台分析模块,通过WEB方式提供给相关人员进行查询、统计、分析和远程控制等操作与管理。

3.1 权限设计

预付费实时监控分析系统采用多级权限设计,各级用户通过系统权限管理模块分配不同的用户权限,用户根据分配的权限来查询自己的业务功能。

3.2 购电查询设计

用户去客户大厅进行开户,购电等业务,为了方便用户和售电管理人员对用户购电情况进行实时监控和查询,通过购电查询功能来进行实时查询用户购电充值情况。

3.3 刷卡查询设计

当用户购电充值成功以后,为了及时用电,用户需要把购电充值卡拿回到现场计量装置设备终端上去刷卡,通过刷卡把卡中的购电量写进终端。为了监控用户是否及时准确的刷进了购电量,以及刷卡后的电量是否与充值电量相符等都需要进行及时监控,利用现有监控分析系统可以实时监控用户刷卡状态。

3.4 告警查询设计

用户在营业大厅购电时,购电系统会对用户的购电量设置报警电量,当用户用电量走到报警电量时,现场计量终端会将上传告警信息到监控分析系统,相关管理人员通过监控分析系统查询到用户告警信息后,立即通知告警用户迅速购电。

3.5 报表统计设计

预付费监控分析系统专门设计了报表统计功能,对用户的充值购电数据以及用电数据进行了日报、月报、季报、半年报、年报统计,这样便于管理人员进行及时统计各机构的用电数据,为营销管理决策提供依据。

3.6 跳闸权限设计

由于预付费实施要对用户进行跳闸控制,跳闸功能分为手动和自动跳闸两种模式,如果设置为手动跳闸功能,则需要后台中心控制功能对用户进行实施跳闸操作,如果设置为自动模式,则当用户的剩余电量走到跳闸设置阀门电量时,后台中心控制自动对其进行实施跳闸操作。

4 系统应用效果与发展前景

计量监控分析系统成功地实现了对预付费用户的计量监控由人工监控向智能实时监控的转变,为供电企业的生产、经营工作提供了强大的技术支撑,为用电客户提供了优质、高效的用电服务。随着智能电网建设的加速推进,全社会信息化水平的不断提高与普及,系统的发展与应用还将持续的深入。

4.1 完善各系统间数据接口,实现数据共享最大化

用电信息采集系统应与供电企业的电力营销系统实现数据接口,成为营销系统的一个子业务模块。计量监控单元监测、分析所获得的异常信息,应能通过接口触发“消缺”工作流程。通过与GIS(地理信息系统)的接口,将各监控点直观地显示在地图上,为查询、分析和消缺等工作提供更多方便。

4.2 优化系统构架,提高计量监控的准确性、可靠性

影响计量监控准确性、可靠性的主要原因。

1)计量监控单元以大量电网、客户的档案信息为基础。如果档案信息出错,或者电网运行方式的变化,与之关联的计量监控单元将获得错误信息。必须采取有效措施,保证电网结构、用户、终端和测量点等基础资料的准确性,保证用电信息的采集成功率,以提高计量监控的准确性。

2)系统对异常现象的分析判断仅仅给出大致原因,未给出准确地结论。比如,系统提示现场某电能表出现“零功率”事件,出现这一事件的原因可能有电网停电、用户未用电、电能表损坏和档案信息错误等,系统应对其具体原因作出准确的分析判断。

5 结束语

现代数学和统计学的发展促成了数据挖掘这一学科的发展,数据挖掘的主要作用是从大量的数据中取得有效的、新颖的、潜在有用的和最终可理解的固定模式,完成分类、估值、预言、相关性分析、聚类、描述与可视化等功能。这为如何提高计量监控准确性、可靠性提供了解决办法,以数据挖掘技术、人工智能技术为核心,构建一个能够对电网、客户、计量装置、采集终端、通信通道、数据库、服务器、工作站等节点出现的异常进行准确描述的分布式计算系统。

摘要：本文提出了对供电企业的用电信息采集系统进行扩展开发,以实现对预付费用电客户的电能计量装置运行状态、预付费的用电状态等实时信息进行远程、实时的监测与分析,对异常情况做出准确的判断并启动相应的处理流程。

关键词：用电信息采集,计量监控,预付费,远程化,自动化,实时化

参考文献

[1]张晶.面向电力市场的电能量计量系统[J].电网技术,2001.

[2]肖鲲,李晓明,董丽娟.电能量远程数据采集系统的设计与实现[J].电力系统及其自动化学报,2002.

[3]Q/GDWXXX-2009,电力用户用电信息采集系统,系列标准,中国电力出版社,2009.

[4]卢玲.智能电网下的用电信息采集[J].硅谷,2011,13.

监控信息采集论文 篇6

1 相关技术在电能采监系统建设中的重要作用

1.1 电能采监相关技术可提高用户信息采集的及时性

与传统的采集技术相比, 新型的电能采集技术更为先进, 其在15分钟内便可对电网系统所用用户的信息进行采集并准确计算费用。对于用电量大, 用电管理复杂的大型用电场所来说, 定期实时对其用电信息进行采集, 对信息进行自动处理并自动生成图表, 能够确保供电企业管理人员及时发现这些场所用电过程中存在的问题, 从而提前预警, 确保能够对系统进行及时检修, 避免用电事故的发生, 提高电网运行的稳定性。

1.2 可集中监控我国电力负荷

对电力负荷的进行监控能够避免因电网中设备功率突然增大而导致的电压升高, 电线断裂的问题, 进而避免用电安全事故的发生。同时, 采用先关技术能够使供电管理部门针对建筑工地、商场等用电大户的实际情况灵活调整用电策略, 既能保证这些用电大户的正常用电, 又能避免功率突然增大而导致的断电事故发生, 最终提高了电力系统的安全性及稳定性。

1.3 提高供电管理部门的服务水平

采用相关技术能够确保供电管理部门及时收集用户的各种信息, 从而及时了解用户对供电的具体需求, 并给予提前处理与解决, 这样便能避免供电企业与用户之间出现矛盾。而且相关技术的应用能保证管理部门在面对用户咨询或质疑时能够给出令用户满意的答复, 进而也提高了部门的用电信息服务水平。

1.4 提高社会效益

电能采监相关技术的应用使传统的由抄表员上门抄表收集信息的状况一去不返, 使得供电管理部门不必再支出大量的工作人员雇佣费用, 供电管理部门的运行成本明显下降, 并且信息收集的效率还得到显著提高, 一去一来便使得部门的经济效益大幅度提高, 进而也促使我国社会效益得到提高。

2 当前电能采监系统的相关技术概述

对于电能采监系统建设中的相关技术, 我们需要了解其常用关键术语、通信技术、数据模型以及网络模型。具体如下:

2.1 关键术语

采集系统主站是采集系统的指挥中心及数据收集处理中心。采集信息通道, 主要保证主站、终端、电能表等之间的通信连接。采集系统终端, 在主站监控下进行数据采集、管理、传输等任务, 同时还执行主站下达的其他指令。采集器多分为单表采集器与夺标采集器, 在完成电表电量统计采集的基础上, 还可将数据传输到终端内。

2.2 信息通道技术

第一, GPRS技术。该技术是一种新型的移动数据通信业务, 能够实现高速互联网接入服务, 并且已经在电能采监系统中得到较为广泛的应用。通常来说, GPRS技术具有点对点数据通信、用户快速登录、实时测量接入在线远端数据、按流量计费及高速数据传输等特点。

第二, 光纤通信技术。光纤通信技术是电力通信技术中较为重要的构成, 随着技术的不断发展, 光纤通信技术已经在绝大多数电网系统中取代了微波通信。光纤通信具有信道不拥挤、信号不易受干扰、安全性高、质量轻体积小、传输距离长、传输损耗低等多个特点, 因而在电能采监系统建设中得到广泛应用。

第三, 电力线通信技术。该技术又被称为电力线载波技术, 是指利用电力线传输信息, 从而实现通信。一般来说, 电力线载波技术可通过窄道通信、多载波调制、超窄道通信以及扩频通信等方式实现信息传输。该技术具有工程量小、通信成本低、可靠性强、实时性好等特点。

第四, 电话网通信技术。该技术以模拟技术为基础实现通信, 具有传输费用低的特点。

2.3 数据模型

电能采监系统中的电能表、采集点与采集单元是其数据模型中的重要组成部分。电能表示数据采集中最小的单元, 而采集点类似于用户, 是供电管理中的最小电源, 其与电能表的关系是:一个采集点上可以安装多块电能表或有关传感器。相比于以上两者, 采集单元又处在一个比较高的层次上, 其可以由一个或多个采集点组成而成, 通过采集点收集的数据对电能量数据进行计算, 从而为系统的下一步分析提供源数据。

2.4 网络模型

电能采监系统的常用的网络模型包括集中式、总线式、分布式以及中心局域网等结构。

3 基于相关技术的电能采集与监控系统的设计分析

笔者结合湖南省电力公司的实际案例, 对其电能采集与监控系统设计建设进行简要分析, 以具体了解以上相关技术在实际系统建设中的应用。

3.1 电能采监系统的整体结构设计

该公司采用的整体结构主要设计为5个层次, 分别为:现场设备层、终端设备层、实时系统层、数据库层以及管理系统层, 并且各个层次之间均通过相关信息通道进行连接。

现场设备层:该层次的主要功能是收集用电现场的各种数据, 并根据质量对现场各设备进行管理控制。这里所说的设备主要包括三项电度表、防窃电设备, 此两项设备通过485总线与上层设备进行连接。另外, 还包括配变监测终端。

终端设备层:该层次的主要功能是完成系统内各个层次或结构之间的通信功能与信道管理功能。常见的终端设备包括:专变监测终端、公变抄表终端、关口表电能量采集终端、大用户负荷管理终端。

实时系统层:该层次主要功能是实时将计算机网络中的数据输入到数据库中, 从而为后续各种系统分析提供参考。其包含的设备有:前置机、网络设备、子系统管理工作站。

数据库层:该层次的目的是存储各终端采集的数据, 并对数据进行整理, 按照实时、历史、用户档案以及设备静态数据等将全部数据分为四个主要部分。

管理系统层:该层次的主要功能是对整个系统进行管理, 并对用户各种数据进行分析, 同时还能根据分析结果下达相应的指令。

该公司所设计的系统接入方案为:建设统一的包含数据库的用电信息采集主站系统, 负责对所有终端数据的统一汇集以及加工和存储。营销系统统一维护采集点、终端、表计信息, 并将其复制到用电信息采集主站数据库中, 由主站系统直接使用, 避免了对同类信息的单独维护。另外, 用电信息采集主站中的从现场采集的数据经营销中间库至营销系统进行统一编码管理。

3.2 电能采监系统的平台设计

3.2.1 网络平台设计

第一, 终端通信方式。该系统网络平台采用的终端通信方式主要有GPRS、CDMA以及PSTN等三种。前两中通信方式需在得到相关单位批准后假设专线, 并且需使用路由器及防火墙设备。后一种通信方式需要配置相应电话线路、串口通信服务器、电话Modem池以及机架式工业拨号Modem池。

第二, 网络构架模型。本网络平台采用的网络构建主要有物理层、链路层、网络层。

第三, 实力主站连接参数。该公司采用的重点连接参数为:

移动IP:10.223.31.188, 端口:4000, APN:csddl.hn, 心跳:3~5分钟

联通IP:10.223.31.188, 端口:4000, APN:dlcb.hn, 心跳:3~5分钟

其内部局域网的连接参数为:IP:10.223.29.25, 端口:9006

3.2.2 主机平台设计

设计的主机包括数据库服务器、前置机服务器、WEB查询服务器和工作站四个部分。

3.2.3 软件平台设计

第一, 操作系统。本系统所选用的网络操作系统为windows系统, 主要是因为该系统与同类系统相比价格低, 且具有安全性好、兼容性高、可移植性与可靠性好、能够支持因特网、全面而方便等多种特点。

第二, 数据库设计。本公司需用到的数据库有盟市营销数据库、集团公司运行数据库、电费核算数据库、数据中心数据库、数据仓库等五个。为确保以上数据库的正常使用, 公司采用了Oracle10g数据库系统。

第三, 中间件设计。该公司数据库查询系统为标准的三层体系结构。对此为满足用户使用及数据库查询的正常运行, 该公司选用了TOMCAT5.5为中间件技术。

3.3 设计系统所实现的功能

本公司设计的系统主要实现了一下几种功能:

3.3.1 防病毒功能

为了预防网络病毒通过磁盘、网络、电邮等对系统网络造成破坏, 该系统在设计时充分考虑到了防病毒功能。主要策略有:建立严格的防病毒规章制度, 规范系统使用机制, 加强安全备份管理, 从而从管理上预防病毒。同时, 在系统中还安装了必要的防毒软件, 以实时监测预防病毒入侵。

3.3.2 数据备份与保存

为保证数据安全存储, 系统使用了两台共享磁盘阵列系统的数据库服务器, 以确保一台服务器出现故障时, 另一台能够代替工作, 避免数据遭到破坏与丢失。另外, 在数据备份与保存方面还采用了磁带机备份、光刻机备份以及日备份等措施。

3.3.3 操作权限功能

为了提高系统的安全性, 防止滥用系统、恶意登录等情况的出现, 在设计时对系统权限进行的规定。每一个模块、每一项业务的使用与操作都需要一定的权限, 非权限内的操作人员不被允许使用与操作。同时, 操作员在进行操作前要使用账号与密码, 账号密码有误则禁止登录或操作。

3.3.4 系统出错处理

为确保系统发出错误指令, 还进行了系统出错处理功能的设计。系统运行过程中一旦出现错误操作, 系统会自动向用户进行提醒, 并且自动取消错误的操作。若系统内部出错, 该功能又能够最带限度的保证系统数据的完整性与安全性, 并对出错的时间与原因进行记录以供复查。

另外, 本次设计的系统还具有数据维护、用户身份识别与授权以及提供线损分析数据等多种功能, 从而全方位的确保系统的正常运行。

4 结语

本文就对电能信息采集与监控系统的相关技术问题进行研究讨论, 介绍了电能采监系统对于电力行业的重要意义和作用, 分析了常用的相关技术, 并结合实例对电能采监系统的实际设计中各技术的应用进行了探讨。相信通过相关技术的应用不仅能提高电能采监系统的运行水平, 而且能给供电企业带来巨大经济效益。可见, 该系统中的相关技术值得我们进行更为深入的研究与探讨。

参考文献

[1]卢立熔.浅析电力用户用电信息采集系统建设工作[J].科技风, 2014, (24) :240-240.

[2]In-Ho Choi, Joung-Han Lee, Seung-Ho Hong.Implementation and evaluation of the apparatus for intelligent energy management to apply to the smart grid at home[C].2011 Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2011:1-5.

[3]孙爱民.浅谈用电信息采集系统在电能计量领域的智能化应用[J].大科技, 2014, (31) :139-139, 140.

监控信息采集论文 篇7

关键词：电能量,采集系统,线损管理

一、目前线损管理现状及影响因素

(一) 目前线损管理现状

随着市场经济的不断发展, 对用电需求越发强烈, 2012年社会总的用电量为5.5万亿k Wh, 而2015年社会总的用电量已达8.0万亿k Wh。近年来, 众所周知, 我国能源紧张, 其局势越来越强烈, 在国家能源政策中最重要的一项内容就是加大减少能源损耗的管理。以输配电损耗率为7%来计算, 我国线路电损耗量已经超过了4000多亿k Wh。因此, 为了减少电量损失, 降低线损率, 需要从以下两个方面着手: (1) 采取措施进行节能降耗, 以达到保护环境的效果; (2) 节省电力行业的支出, 增强发展动力, 这对于理论和现实都有很重要的意义。因此, 我们应该对于一些地域的电网公司所具备的电能量采集系统进行充分的采纳, 对用电户的用电使用情况给予实时的监控, 然后对运行方式作出及时、有效的调整。

(二) 影响线损管理的因素

通过调查和研究发现, 影响线损管理的因素包括以下三个原因, 其中包括计量装置、电力运行设备的检修质量以及其他原因造成的损耗。

第一个原因是计量装置对线损的影响, 能直接影响线损的真实性、准确性好坏的因素就是计量装置, 影响供售电量的抄录数据的是电能表、互感器的准确性, 是是否能定期轮校轮换。

第二个原因是对于线损率来说, 电力运行设备的检修质量是比较常见的影响因素, 并且设备的检修状况与线损率是有关的, 与此同时输电线路通道的维护状况也会在一定程度上影响线损率。此外, 电力设备的检修质量、电流互感器、电压互感器的运行情况等都会对线损率产生一定的影响, 检修时间安排、接线接触的可靠性、运行方式调整等也会对线路损耗产生一定的影响。

第三个原因是其他因素诱发的损耗。造成供电企业线损的重要部分是用户窃电和偷电行为。另外, 供售电量抄表时间不一致也会影响线损率。因此, 用电企业规范了在线损耗的管理, 在使用表计时, 一定要进行提前的检验, 只有当检验合格后, 才能使用表计。农网线路的损耗和用户的偷漏电是线损的主要的影响因素。对于农网线路的损耗来说, 我们要对电网进行改造, 并且要加大力度, 只有这样, 情况才会越来越好。另外, 对于用户的偷电、漏电情况, 我们如果能对其进行及时的有效的预防, 那么电线的损耗情况也会进一步减小。

二、电能量采集系统在线损管理中的应用

(一) 电能量采集系统

该系统主要是通过供用电的电能计量表所记录的数据来实现分析管理和实时监测的。对于用电表计来说, 我们一般需要对现场用电信息进行系统的采集, 主要用电信息包括电压、电流、电能瞬时量、电能表计示数、用电功率、电费余额和用户充值记录等。随后, 需要对所采集的信息进行系统的分析和对比, 在这之后, 我们需要做的是根据分析结果, 来对有关用户的电能表计、采集设备、电压电流回路和配电设备等做出准确的判断, 查看其是否能够保持正常的运行。一旦出现有异常的客户, 那么我们也需要针对其问题, 具体情况具体分析, 找出相对应的解决措施。

电能量采集系统可以及时的发现用电现场所使用的计量装置中出现的电压异常情况, 电能量采集系统能实现电流的这些异常情况的发现, 电流量采集系统也能及时发现三相电流不平衡的情况, 通过对诱发上述问题的因素进行分析发现, 计量装置的损坏是最可能的诱发因素, 同时也有可能是用户进行非法用电导致。供电企业要对其进行针对性的巡查, 希望对于用电设备发生的状况进行及时的发现, 对于用户的非法用电及其行为进行及时的发现, 通过这样的方式, 一方面可以使电网进行高效、安全以及稳定的运行得到保证, 另一方面对于电力企业所能够获得利益起到了保证作用, 从而实现了利益的最大化。

(二) 电能量信息采集监控系统的发展现状

要想使得抄表、收费的管理和电力营销计量管理进行标准化建设的速度能够加快, 能够使得电网公司的集约化, 能够使电网公司的精益化, 能够使电网公司的标准化管理水平得到较好的提升, 我们要对电力用户的电力信息采集系统进行全面的建设。在2009年12月的电力用户用电信息采集系统的功能规范中, 国家电网公司指出用电采集信息系统的定义, 用电采集信息系统是指进行自动处理、进行采集、进行实时监控用户用电信息的这么一种系统, 这个用电信息采集系统的功能是自动采集用电信息, 是检测计量的异常, 是对电力质量进行检测, 是相关信息的发布, 是对用电进行管理, 是实现用电智能信息的相互交换, 上述内容都需要用电采集信息系统才能够完成。

在四川省, 电力用电用户的信息采集系统的要求是进行全面的覆盖, 进行全面的采集, 进行全面的费控, 以这样的方式来进行用电信息采集系统的推广。

(三) 电能量信息采集系统中在线损管理的应用

要想更好的进行电能信息采集系统的研发工作, 为营销业务提供相关的数据支持, 就必须要进行用电能量信息采集系统的管理。要想实现采集用户, 实现售电关口的电量、电能质量、负荷和异常告警信息的实时监控, 一定要通过进行远程采集的现代化的通信技术手段, 将那些在供电管理范围内的购电侧、售电侧的电能数据进行有效的整合, 另外, 还要将这些数据统一发布出去, 这样做的目的就是远程抄表, 实现违章窃电管理, 实现查处违约用电, 实现线损考核和分析。

除此之外, 我们还需要做的是拓展用电采集信息系统的功能, 尤其是对于现场用电监控的功能进行优化并推广, 其中对于监控数据来说, 其包括电力负荷, 实时电压, 现场测量点的时钟, 实时电流功率因数, 电能表示数等这些瞬时的量, 来进行监测到的异常数据的提供, 那么对于电力用电采集信息系统来说, 可以通过上述方式来实现对现场用电数据的采集, 例如高速数据总线, 及时到达异常监测和适当的分发机制的方式, 这样的话, 可以对现场异常的时间进行缩短, 尤其是对于高压客户, 可以采用无线采集高压用电数据, 进行全面的监测, 可以采用无线技术, 还要进行系统总站的结合, 还要对用户一次侧, 对电能表计量侧数据来进行充分全面的监控, 这样可以对比分析二次侧与一次侧的实时功率曲线, 必须要把异常的用电信息进行对于主站的上报。

图1是电能信息采集系统通讯构成体系, 通过查看下面的用电信息采集系统的通讯构成体系, 我们对于以上的研究可以进行更深刻的了解与理解, 有助于我们进行更加充分的学习。

(四) 南网的实施

南网由于借鉴了国网的经验, 因为国网是以稳定导则为基础的, 所以电网也继续贯彻稳定原则, 对于南方电网来说, 未来的西电东送发展主要采用的是直流输电技术, 另外, 在十二五期以后, 对于各省间电网的交流断面不再加强, 对于南方电网来说, 南网以省区电网为基础, 逐步分解为两到三个同布网格局。正是因为有了国网的经验, 南网才可以在国网的基础上, 借鉴国网的经验, 进行南网的实施。

三、总结

不仅要对电能量信息采集系统进行建设, 还要使得电能量信息采集系统能够得到广泛的应用, 要想确保在线监测电能计量装置的正常、有效运行, 就需要采取措施来实现对电能计量装置运行过程中可能出现的故障进行检测, 使用先进的技术手段, 一旦发现异常, 要立即委派专业人员到现场其处理异常故障, 这样不仅能够减少电量的损失, 而且还能大大提高线损管理的效率。要想对不同站点的计量电能表进行抄表, 使得变电线的线损情况更准确, 这样可以对于管理者的决策起到一定的参考, 从而提高电力企业线损管理水平。

参考文献

[1]毛士立.基于用电信息采集系统的线损管理[J].科技创新与应用, 2013 (26) .

监控信息采集论文 篇8

关键词：电力客户,用电异常,实时监控

近年来, 随着人们生活水平的日益提高, 电力用户数量急剧膨胀, 用电网络日益庞大。与此同时, 电力监管机构对电网企业的监管范围逐渐扩大, 公众和媒体对供电企业优质服务工作的监督力度不断加大, 广大电力客户对于供电质量的维权意识也在不断增强。一旦发生停电或用电故障处理不当, 极易引发群体性优质服务事件。但当前以个体为单位的低压台区用电客户的用电异常, 通常只能由用电客户主动发现再通知供电企业处理, 不符合智能电网的建设原则。因此, 有必要建设低压台区客户用电异常实时监控系统, 以便供电企业及时发现和主动处理电力客户的用电异常。

1提出背景和现状分析

目前, 低压用电居民用户数量大、分布广, 为满足用电管理需求, 发展建设智能电网, 许多供电企业开发应用了基于现代通讯技术的用民信息采集系统。其中低压客户集抄系统是专门针对低压台区客户建设的用电信息采集系统。

低压客户集抄系统是利用在公变台区安装的集中器, 通过RS485总线、低压电力线载波或微功率无线等通讯技术, 实现对台区总表或居民电表的数据采集、设备监测、故障报警、负荷控制等功能, 并通过GPRS、CDMA、RS232/RS485、PSTN等通讯方式与主站系统交互, 对数据进行存储、处理、分析、发布, 实现居民用户用电监测、用电统计分析、台区线损分析等高级功能。该系统为实现居民用户自动抄表、居民用电负荷控制、降低台区线损、提高供电部门管理水平和服务质量、减员增效等提供了可靠的技术手段和先进的管理工具, 是电力需求侧管理不可或缺的技术支持系统。

低压客户集抄系统一般实现的业务功能模块有:远程自动抄表、预购电控制和管理、有序用电控制、用电检查和计量管理、用电信息综合分析、台区线损管理、数据开放服务等。

低压客户集抄系统可以实现低压客户的用电信息实时采集, 但由于系统功能局限, 这种实时采集主要用于实现自动抄表。只能按线路或台区召测整条线路或整个台区所有客户的用电信息, 无法及时发现单个低压客户的用电表1异常情况。低压台区客户的用电异常通常只能由客户自行发现, 通知95598或客户经理报修, 再安排现场工作人员进行处理, 一方面增加95598话务量, 另一方面处理周期长, 易引起客户投诉。

2建设思路

在现有用电信息采集系统的基础上, 建设低压台区客户用电异常实时监控系统, 实时分类统计、分析低压台区客户用电异常, 同时建立完善的客户用电异常处理机制和流程, 主动调度工作人员处理各种突发异常, 从而实现供电质量和服务水平的进一步提升。

3系统建设具体实施构想

3.1低压台区客户的用电异常初步划

3.1.1线路 (台区) 计划或故障停电;

3.1.2表计或进户线故障导致停电;

3.1.3欠费停电或欠费停电但缴费后系统未自动复电;

3.1.4表计失压、失流、断相、功率因数过低、电流极性接反。

3.2实施步骤

(1) 在低压客户集抄系统的功能模块上增加线路 (台区) 计划停电或故障停电维护功能模块, 并自动关联到具体线路 (台区) 客户。

(2) 利用低压客户集抄系统的自动采集功能, 每隔15分钟召测一次数据。

(3) 从数据库中读取召测回来的数据, 将停电客户以表格方式进行统计并显示。需要统计并显示的数据详见下表1:

1.客户号、电能表编号、用电地址、所属区县、线路和台区是用于确认客户身份的具体用电信息;

2.异常情况则分为两大类:停电或表计异常;

3.初步甄别结果:将工作人员维护到系统中的计划停电或故障停电信息导入, 如不属于计划停电或故障停电则甄别为“待分析”。

(4) 监控工作人员将“待分析”数据逐条进行分析甄别。

1.欠费停电分析为“欠费停电”;

2.查询结果为“欠费停电”但客户实际欠费余额为零, 分析为“系统未自动复电”;

3.查询结果客户实际欠费余额为零, 且无欠费停电操作, 则分析为“表计或进户线故障”;

4.监控工作人员已分析数据保持更新至下一轮召测结果。

(5) 异常处理。

1.线路 (台区) 计划或故障停电, 由系统按照相关规定时限自动短信通知客户停电及复电信息。

2.欠费停电, 由系统自动短信通知客户欠费停电信息。每日17:00前仍处于“欠费停电”状态的客户, 由客户经理再次电话通知客户欠费停电情况。

3.系统未自动复电, 表计或进户线故障, 以及表计异常, 由监控工作人员工单通知现场工作人员进行处理。

(6) 所有用电异常处理完毕后, 系统召测不再显示。历史记录中可查询。

4可行性分析

低压客户集抄系统是一项成熟的技术, 建设低压台区客户用电异常实时监控系统仅需利用集抄系统的自动采集功能, 自定义统计、分析, 同时增加计划 (故障) 停电信息标志, 开发短信, 即可实现。在技术方面简单可行, 在投入方面开发费用较为经济。

5效益分析

5.1管理效益

(1) 使电能计量装置的标准提升、可靠性提高、业务管理和运行维护进一步规范。

(2) 在电费回收上取得了良好的效果, 可大幅度提高用电管理水平。

(3) 提高科技含量, 实现了数字化管理, 与营销信息系统接口, 实现短信自动发送。

(4) 提高劳动效率, 降低劳动强度, 节约人力资源以进行更合理的再分配。

(5) 提升服务水平, 通过实时监测功能, 为客户提供主动式服务, 保证客户的用电质量与用电安全。

5.2经济效益

5.2.1降损效益

及时发现并处理低压台区客户电能表异常情况, 发现潜在的违章用电行为及窃电行为, 减少电量损失, 降低台区线损率。

5.2.2减员增效效益

数字化管理, 提高劳动效率, 节约人力资源。

6结束语

电力监控与数据采集系统设计 篇9

随着电力系统及其自动化的发展, 电力系统设备需要采用实时监控以及数据的采集, 从而保证电力系统设备可以安全、可靠地运行[1]。

以下介绍一种电力监控与数据采集系统, 该系统采用USB接口作为通信方式, 同时利用AD9238完成电力监控与数据的采集, 采集后的数据直接送到FPGA中。其中USB接口直接与FPGA相连, 采集后的数据既可以暂存到FPGA中, 也可以直接经过USB接口送到PC机中, 同时对于采集后的数据也可以在FPGA内部做相应的预处理后上报给PC机。因此, 该电力监控与数据采集系统具有更广泛的适用性。

2 电力监控与数据采集系统设计

电力监控与数据采集系统总体设计框图如图1所示, 主要包括了信号调理电路、A/D转换器电路、FPGA及其外围电路、USB接口电路以及电源电路等。

其中信号调理电路主要完成模拟信号的预处理, 即经过信号的调理使输入模拟信号满足A/D转换器输入信号要求, 包括了输入信号电压范围以及单端或是差分输入形式等;A/D转换器电路将调理后的模拟信号变为数字信号, 其中A/D转换器的采样速率和分辨率的选择可针对不同系统需求选择合适的性能指标, 本设计中采用的AD9238采样速率为40MSPS, 分辨率为12bit;FPGA及外围电路主要将采集后的数字信号进行存储或相应的预处理, 由于其具有可编程的特点, 使得该部分的处理功能具有更好的灵活性;为了获得较高的传输率, 本设计利用USB接口电路将采集后的数据上报给PC机;电源模块主要完成电压转换功能。

3 系统各组成电路设计

3.1 信号调理电路

信号调理部分主要针对A/D转换器性能要求而设计, 包括模拟信号输入电压、信号输入形式等。由于本设计中A/D转换器需要差分信号输入, 因此信号调理部分需要采用单端转差分器件, 该器件采用了Mini-Circuits生产的ADT1-1。

3.2 A/D转换器电路

A/D转换器是一款双通道、12bit、20/40/65 MSPS模数转换器, 本设计中采样率选择了40MSPS。该器件采用差分输入形式, 模拟输入范围:1 Vp-p至2 Vp-p。

3.3 FPGA及外围电路

FPGA是现场可编程阵列 (Field Programmable Gate Array ) 的简称。FPGA器件是一种由用户根据所设计的数字电路系统的要求, 在现场由自己配置、定义的高密度专用数字集成电路。它具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速、方便、实用的特点[3]。本系统采用的是Cyclone系列FPGA, 其内部资源较多, 可满足本系统中的存储与预处理之用。

3.4 USB接口电路

本设计中USB接口电路采用了CY7C68013芯片, 该芯片是集成微控制器, 如图2所示。该芯片内部具有增强性8051内核, 其标准与8051兼容[4,5]。同时, 内部集成了1个USB数据收发器、3个8位I/O口、1个智能USB串行接口引擎、16位地址线、4K的BFIFO等。

3.5 电源模块电路

本系统电源采用+5V供电, FPGA以及A/D转换器等器件需要采用+3.3V供电, 因此需要采用电源模块实现+5V—+3.3V的电压转换。本设计中电源模块采用了LT1764—3.3, 该芯片可以提供1A的供电电流, 可以满足系统需求。

4 结束语

电力监控与数据采集系统是现代电力系统自动化体系中必不可少的设备, 它可以对电力系统运行设备进行监视和控制, 以实现数据采集、设备控制、测量以及各类信号报警等各项功能。本文设计的电力监控与数据采集系统采用了USB接口, 提高了数据传输率, 同时FPGA的采用使数据存储与预处理更加方便、灵活, 因此该设计在电力系统中具有较强的适用性。

参考文献

[1]贺良军.煤矿电力系统的数据采集与监控系统[J].科技创新导报.2007.5:8-9.

[2]孙慧贤;张玉华;罗飞路.采用USB和CAN总线的电力监控数据采集系统[J].电力系统及其自动化学报.2009.21 (l) :99-103.

[3]张兴周;李志军;张星宇.电力监控系统中数据采集模块的设计及其应用[J].应用科技.2003.30 (9) :4-7.

[4]沙宪政, 尹勇, 魏巍.基于USB的家庭健康监护系统数据采集的设计[J].电子技术, 2003, (1) :29-31.