负荷终端（精选8篇）
负荷终端 篇1
1 前言
电力负荷控制终端的稳定运行对数据采集、分析、应用起着至关重要的作用[1], 当客户设备、计量表有问题时负荷管理系统终端能及时发现, 快速可靠地对客户设备进行监测、防窃电、电费进行增补等提供有力的依据[2]。详细的分析终端故障这一问题的产生原因及处理措施有着重要的意义。
2 故障的分析及处理方法
根据故障类型大致分为:系统故障 (干扰、软件运行、光纤通道、站点设置不当) 、设备故障 (主台、中继站、终端、表计) 、安装故障 (天线位置、电源取电、终端位置) 、接线故障 (表计、遥控、遥信、交采、接地) 、调试故障 (参数错发、交采未调整、时间未校正) 。
故障处理所使用的仪器:万用表, 功率计, 示波器, 综合测试仪, 场强仪, 对讲机, 相应的备件。对负荷控制终端故障有对比法 (替换法) 、排除法、折半法、信号注入法、逐步加载法和逐步减载法、原理图分析法[3]。
1) 对比法 (替换法) :利用已经确定正常的部件替换怀疑故障的部件, 并观察故障现象是否发生变化。这是最常用的维修方法。其要点是要确保替换的部件一定是正常的。可能有三种情况:故障排除, 故障现象不同了, 没有变化, 此方法处理方便, 故障容易排查。
2) 排除法:故障现象较为复杂时, 先将一些肯定无关的部件排除, 逐渐缩小范围, 最后确定故障的部件, 此方法可以很快缩小故障的范围。
3) 折半法故障牵涉部件较多时, 应该从中间较简单的部件开始检查, 确定故障在哪一半, 这样可以减少检查的工作量。通常在查线时使用。
4) 信号注入法:检查部件时, 为了确定部件的工作情况, 人为地加入信号驱动部件, 观察其是否工作正常。检查电台和终端脉冲电路时经常使用。
5) 逐步加载法和减载法[4]:系统工作不正常时, 可以将外围电路全部拆除, 只保留主要的最小工作电路, 然后, 逐步将外围电路加载, 确定引起故障的因素。或者对满载系统逐渐减去负载, 查看引起故障的问题。在查抄表和电源故障时经常使用。
6) 原理分析法:根据设备运行工作原理, 查看相关的指示, 或者采用仪表在与故障相关的电路关键点测量, 确定设备的故障点。
3 负荷控制终端常见故障及处理
1) 开机后“运行”灯不亮。用万用表测试终端电源无交流输入, 请检查交流电源插座及熔丝, 检查电源取电点;如测试出电源无直流输出, 表示开关电源输出电压不正常, 请更换开关电源;如电源指示灯亮, 复位灯常亮, 说明软件故障或主控单元故障, 请更换软件芯片或主控单元[5]。
2) 主控单元工作正常, 但显示不正常。显示单元指示灯在不停闪烁, 说明主控单元与显示驱动单元通讯正常。不闪烁检查主板与显示板连线, 如是显示线断开, 请连接显示线;如连接正常, 则是驱动单元故障需进行更换, 显示单元指示灯闪烁但面板上不显示, 说明液晶板故障需进行更换。
3.1 检测故障仪器
利用功率计测出电台、天线、馈线的相关参数并判断故障原因。测试无线通讯时较常用的工具是功率计, 使用方法如下:
使用功率计可以对电台的发送功率“P入”、反射功率“P反”及驻波比SWR进行测试, 具体方法如下所述。
1) 发送功率“P入”的测试。工作电台实际预见功率 (指标) , 设置功率档为200W, 20W, 4W档 (如电台预见功率为10W左右) 设置在20W挡。功率 (POWER) 测量档设置在FWD处 (前向功率) 。按下话筒按钮使电台发射机工作, W540功率计所显示的功率即为发送功率[6]。
2) 反射功率P反的测试。功率档设置在4W档;功率 (POWER) 测量档设置在REF档 (反射功率) ;按下话筒按钮使发射机工作, W540功率计所显示的功率即为天馈线系统的反射功率, 它反映出电台、高频电缆及天线的匹配状态。对于功率为25W及其以下的设备, 一般其REF功率应控制在0.5W以下较好[7]。
3) 驻波比SWR的测试。功率计的量程设置在实际测试的功率量程档, POWER档设置为FWD, 功能档设置在CAL处。按下话筒, 调整旋钮CALIBRATION使指针达满刻度CAL处, 再将功能按钮投至SWR挡, 此时所显示的值即为终端系统的驻波比。其值一般应控制在1.2以下。
3.2 负荷控制终端与主站通信故障
用功率计判别天馈线系统故障。先将功率计TX一端接测试电台, ANT一端接标准负载, 接线见图3:功率计接入标准负载测试电台。
1) 若驻波比>1.5>全反射, 则阻抗失配判断是电台、天线故障或开路, 需进一步检查天线联接头是否完好;驻波比<1.5[8], 有两种故障原因是天线坏增益下降或场强太小, 处理方面是在ANT端用馈线取代标准负载进行测试, 接线图见图1功率计接天馈线进一步测试;若驻波比是全反射, 则故障是天馈线短路, 处理方法是重新做电缆联接头或更换天线;驻波比无功率, 先用万用表测量馈线屏蔽层和芯是否短路, 如果短路就需要更换天线。
2) 电台工作正常, 终端收不到主台信号。故障现象:主台发送后, 终端主板上CD, RD状态指示灯没有任何反应。此故障处理方法有以下几种方法:
a.终端电台的工作频道与系统主站设置频道不一致, 进一步核实频道已系统一致。
b.终端的天线、馈线是否故障, 可采用W540功率计来进行测量, 测得参数后进一步确定天线、馈线的好坏。
c.终端电台收机故障, 通常是失锁。需要更换电台。
d.终端电源转换直流输入到电台的电源无输出, 此时电台应该没有上电指示。用万用表测量电源输出, 输出无电确定是终端电源故障, 需更换终端电源。
3) 终端接收到主台信号, 但不产生回码信号。故障现象:主台发送后, 终端上CD, RD状态指示灯闪烁后, RTS和TD信号无反应, 此故障处理方法有以下几种方法:
a.数据传输速率不匹配。主台发送指令的数据运行 (传输) 速率与终端数据运行 (传输) 速率不同[9], 如主台发送速率为1200bit/s, 而终端运行 (接收) 速率为600bit/s。更改主台的串口速率设置。
b.终端地址开关设置错误, 终端实际设置的终端地址与系统所要求的终端地址数不符, 可以采用终端显示面板上所显示的终端地址数与所要求的地址进行检验核对, 可能是地址开关拨错或地址开关损坏引起, 重拨地址或更换终端的地址开关。
4 结束语
根据某局出现的负荷控制终端通讯故障情况, 进行分析主要是终端电台长发、主板掉死故障造成频点占用, 造成系统正常数据采集成功率低, 以及造成系统无法对终端数据采集通讯, 从而使我局的相关指标达不到实用化验收的标准, 相关部门数据应用低。经过多次现场实地故障分析收集原因, 并无数次实验摸索, 并在主站测试后, 判断出引发负荷控制终端通讯故障的原因:是内存芯片 (D6) 受到了一个超出其承受范围的异常电压的冲击造成[10]。从而有针对性地加强该内存芯片的电源抗干扰能力, 对该芯片所在的电路板进行硬件升级, 加强了对该芯片的防护, 以降低冲击对该芯片的干扰。
参考文献
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[2]张晶, 郝为民, 周昭茂.电力负荷管理系统技术及应用.中国电力出版社, 2009, 8.
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[7]胡俊, 沈利华, 宋燕敏, 等.电力市场技术支持系统主站的三层体系方案[J].电力系统自动化, 2004, 28 (2) :17-20.
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[9]龚敏.电力信息综合管理终端技术探讨[J].电力需求侧管理, 2009, 11 (4) :29-31.
[10]李政, 刘桐然, 冯婧, 等.电力负荷控制系统现场调试技术分析[J].电子测量技术, 2009, 32 (10) :12-15.
负荷终端 篇2
[关键词]负控终端；配电网；负荷自动采集；新方法
长期以来，配网调度员均需通过配网自动化系统采集负荷数据，实时监控配网运行情况，但是各类配变实时数据的采集一直是困挠许多电力管理部门的难题，不少部门每年都要为此花费大量的人力和物力，而且由于实时数据采集的不够及时，不能实时发现配变运行中存在的问题而导致配变超负荷、缺相等故障，从而造成严重的经济损失和不良的社会影响。
一、配电网负荷自动采集内容
随着社会经济的快速发展，电网负荷的快速增长，对电力系统的安全、经济运行提出了更高的要求。其中，配电系统作为电力系统面向用户的最后一环，与用户的关系最为紧密。而配网自动化的技术水平直接影响着配电网的发展，因此，发展配网自动化技术势在必行。
配网自动化就是利用现代先进的电子技术、计算机网络技术和通讯技术，将配电网上的实时数据、用户数据、电网结构和地理信息等多种信息进行处理和集成，实现对配电网的控制和监测，以及事故状态下的快速故障定位、故障区的故障隔离和非故障区的恢复供电。实践表明，配网自动化的建设和发展是一个长期的过程，必须切合配电网自身实际，根据城市功能区域的发展和建设，以及配网网架、设备、运行管理需求等情况进行实施。配电网的规模是随着负荷的不断增加而发展的，目前配电网架结构仍处于不断变化之中，只追求配网自动化“遥控”等功能有可能会带来高投入和低产出，导致配网自动化无法大规模开展，走不出“试点”的泥沼。因此，目前全网可考虑先实现“一遥”、“二遥”功能，优先解决负荷分布和故障定位问题，而在城市建设成熟或规划成熟地区实现“三遥”功能。
为了在配网平台上更好地展现负荷分布情况，首先要解决配网的实时数据采集和在线监视问题。由于目前计量自动化系统已涵盖全网各种计量点及采集终端，通过统一的主站系统，可完成对电厂、变电站、公变、专变、低压集抄等发电侧、供電侧、配电侧、售电侧的综合性统一的数据采集监控，因此，可通过采集计量自动化系统中配变电流、电压、功率等数据，经主站处理后将负荷分布直观的展现出来。
二、问题现状
1. 时效性低。目前，配网调度员获取配变数据的一种方式是，通过配网自动化系统主站从计量自动化系统获取计量终端采集的历史数据。配网自动化主站按照设定的时间间隔（目前设定为15分钟）对终端数据进行抄录。对于配网自动化来说，为了实现用户对配电网的实时监控，对数据采集的实时性有着很高的要求，因此，对配变数据的定时召测模式难以满足时效性的要求。
2. 采集点多、信息量大。随着配电网规模的扩大，计量终端布点越来越多，配变数据量也会越来越大。若要满足配网自动化系统对数据采集的实时性要求，在短时间内将全网数据并发上送，将对计量终端和计量自动化主站在数据处理上带来很大的压力。
3. 性价比不高。目前，配网调度员获取配变数据的一种方式是，电力管理单位在配网中部署FTU设备，配网自动化主站直接与FTU设备进行通信，获取实时负荷数据。配变数据通过电力管理单位部署的光纤等传输计量自动化主站，此方式完全能保证数据的实时采集问题，且传输速度快，效率高。但由于设备造价昂贵，这种方式一般适用于小区域试验，算上光纤通道铺设费用，实现全网覆盖的代价实在巨大。
三、问题解决的具体方案
针对现有方式中配网的负荷采集成本高或实时性差的问题，提供一种成本低、实时性高的配网负荷数据的自动采集方法。
所要解决的技术问题通过如下方案实现：一种利用负控终端实现配电网负荷自动采集和展示的方法。
1.其包括以下步骤： （1）配网主站系统将包含被关注的计量点信息的召唤报文发送至计量自动化前置系统，计量自动化前置系统根据召唤报文记载的计量点信息，将上述召唤报文转发至相应的计量终端； （2）所述的计量终端收到召唤报文后，将包含遥测数据的应答报文发送到计量自动化前置系统，再由计量自动化前置系统发送至配网主站系统； （3）配网主站系统接收应答报文并输出至用户终端显示。 其中，计量终端与计量自动化前置系统之间通过GPRS网络通讯。
2.从配网主站系统到计量自动化系统的数据召唤具体过程如下：（1）用户打开配网图形界面，将界面进行放大，定位至其所关注的区域；（2）当放大至某个图层时，系统将自动获取该图层的计量点ID信息，发送至SCADA服务器；（3）经SCADA服务器远程服务进程处理，找出计量点的相关参数并发送至DMS前置机；（4）DMS前置机将召唤报文发送至计量自动化前置系统，再由该系统通过公网通道（GPRS）发送至计量终端。
3.从计量自动化系统到配网主站系统的数据上送具体过程如下： （1）待计量终端接收到召唤报文后，将遥测数据以报文形式通过GPRS上送至计量自动化前置系统，再发送至DMS前置机；（2）DMS前置机对报文中的计量点信息进行解析，将计量点ID、计量点值等发送至SCADA服务器；（3）经SCADA服务器相关服务进程处理后，将相关计量点的电流、电压、功率等遥测量展现到用户界面上。
四、效益统算
相对现有技术，本文所提及的新方法有益效果有以下三点：
第一，利用计量自动化系统（包括计量终端和计量自动化前置系统）采集负荷数据很好地解决了成本问题；
第二，通过主动发送召唤报文的方式及时的获得负荷数据，采用这种自动召测机制，解决了以前从计量自动化系统获取历史数据实时性差的问题；
第三，通过发送包含被关注计量点信息的召唤报文，获取被关注计量点的遥测数据，不采用实时采集全网数据的方式，不仅节省了无线通信流量费，而且减轻了计量自动化系统的压力；
五、结语
本文中提出的一种利用负控终端实现自动负荷采集和展示的方法能够根据用户的实际需要，采用自动召测功能，对用户所关注区域内的计量点数据进行实时采集并反映在图形界面上，很好地实现了配网自动化系统的负荷分布展现功能。既保证了数据采集的实时性，又解决了经济性问题，完全满足电网安全、经济运行的原则要求。
参考文献：
[1]任海军；基于智能计算的配电网负荷预测方法研究[D]；重庆大学；2010年
负荷监测终端在配电系统中的应用 篇3
关键词：负荷监测,配电系统,故障,问题,成效
0 引言
电能主要是通过配电系统直接输送给用户的, 因此, 配电系统运行的稳定性将对供电的可靠性产生直接影响。然而, 随着社会经济的不断发展与进步, 各方面对电力的要求越来越高, 配电系统的负荷量也越来越大, 一些重要的负荷只要出现短暂的停电就可能造成重大影响。对于配电线路而言, 其故障主要分为短路故障与断路故障2类, 而单相断路故障是其中最为常见的类型。为了确保配电系统运行的安全、可靠以及供电的可靠性, 负荷监测终端才应用到了配电系统中。下面我们将对负荷监测系统以及利用其查寻故障进行分析, 并探讨其在配电系统中的应用现状及存在的问题。
1 关于负荷监测系统
负荷监测系统的主要组成部分包括负荷测录仪组成的数据采集系统、通用分组无线电业务通信和电信部门短信构成的数据传输系统、各供电公司中负责接收数据的终端服务器。负荷测录仪主要是安装在配电变压器的低压出线侧, 其主要功能是负责收集各个配电变压器低压侧的电压、负荷电流以及功率因数等;通用分组无线电业务通信和电信部门短信构成的数据传输系统主要负责将负荷测录仪收集的信息发送到各个供电公司的终端服务器上;各个供电公司终端服务器的主要功能则是将接收到的数据进行存储, 同时确保所有安装了负荷测录软件的个人计算机实现数据共享。
2 利用负荷监测系统寻找故障
2.1 利用负荷监测系统查寻单相断路故障
利用负荷监测系统查寻单相断路故障主要是利用馈线上安装的负荷测录仪收集部分杆变低压侧的三相电压数值, 然后将关键位置的负荷测录仪收集到的电压数值进行对比分析, 从而找到单相断线故障点。由于各负荷测录仪可以通过短信将相关电压信息定时发送到供电公司的终端服务器上, 若是只出现了单相断线故障, 那么供电公司对配电变压器低压侧的三相电压数值就可以通过短信功能进行实时采集, 从而找到单相断路故障点。而在复杂的配电网馈线发生单相断路故障时, 采用负荷监测系统进行故障点查寻有以下2种方法: (1) 前推法。首先, 从干线线路上的配电变压器开始进行搜索, 然后对支线线路的变压器进行检查。若是支线的线路较多, 那么在查找支线时要先查找支线的干线线路, 再对支线的分支线路进行查找。 (2) 后推法。根据用户报告的缺相信息, 首先对支线线路上的配电变压器进行查找, 然后依次对干线线路的配电变压器进行查找。该方法主要是利用了已经掌握的缺相信息, 在查找过程中有针对性, 查找速度快。
2.2 利用负荷监测系统查寻杆变内部故障
当馈线发生开关跳闸、重合成功的现象时, 可以利用负荷监测系统将馈线上所有杆变低压侧的三相电压调出来进行查看。若是发现杆变低压侧的三相电压无法成功进行召唤时, 则需要注意该杆变是否正常, 同时应该将该杆变前面所保存的电压数值调出来进行分析, 若是前面所保存的电压数值正常, 那么就可以初步判定该杆变出现了内部故障, 而开关跳闸、重合成功也是由它引起的。然后, 应该通过巡维班密切关注该杆的情况。
3 配电系统负荷监测存在的问题及改进措施
3.1 信息输入存在误差及改进措施
手机号与设备号是杆变负荷监测装置中的关键字段, 这2个字段的主要功能是使装置与终端实现一对一的对应。然而, 在信息的传递与录入过程中, 若出现终端平台录入错误的情况, 那么监测装置与终端将无法进行通信。针对这种情况, 首先应对装置卡片的信息进行核对, 检查负荷监测系统中的手机号和设备号是否输入正确。改进措施: (1) 对信息录入人员进行相关培训, 降低输入信息的错误率; (2) 采用条形码扫描的输入方式, 从源头上降低录入的差错率。
3.2 负荷监测装置出现死机及改进措施
早期, 因为开发技术的不成熟, 杆变负荷监测装置在软件与硬件方面可能出现不兼容的现象, 在运行了一段时间后, 有的装置还会出现死机的现象。出现这种情况时, 应先将负荷监测装置的电源断开, 再进行重新启动, 则可恢复运行。对一些频繁死机的装置, 则可判定其硬件质量存在问题, 应对其进行及时更换。改进措施:运行人员应对负荷监测装置加强日常维护工作, 并定期检查其通信是否正常, 若出现通信失败, 则应立刻安排工作人员到现场处理。
3.3 负荷监测装置电源供电不足及改进措施
早期的杆变负荷监测装置采用的是纽扣电池进行内部供电, 正常情况下, 这种电池的电量可以供应3~5年, 但若气候条件恶劣, 电池的老化速度则会加快, 而且装置在重启过程中还会消耗大量的电量, 这些原因都将造成负荷监测装置的电源出现供电不足的情况, 从而导致其无法工作。改进措施:临时的处理方法为更换电池。而目前的杆变负荷监测装置采用的内部供电方式是充电电池, 主要是通过配变电源进行充电, 则不会再出现供电不足的情况。
3.4 信号较差及改进措施
由于杆变负荷监测装置的分布较广泛, 在一些偏远地区, 虽然覆盖有GPRS/CDMA无线公网, 但是其信号较差, 早期的杆变负荷监测装置对这方面的考虑不周到, 从而导致了一些偏远地区装置在上传信号时不稳定。改进措施:通过终端主动补招数据的方式进行数据上传, 但是这种方法的工作量较大, 因此需要每天都安排工作人员进行补招。解决这类问题的方法则是更换更长的天线。
3.5 安装过程中接线不当及改进措施
对于杆变负荷监测装置而言, 电压接线不当会对装置造成损坏。接线不当主要有2种情况: (1) 安装时接线不当, 例如将电压的零线接到相线上; (2) 零线的连接不可靠。在接线过程中, 由于零线的接线是连接到室外的, 经过长期的风吹雨淋容易出现接触松动甚至脱落的现象。改进措施:在施工过程中, 应先接零线, 再接相线, 连接点若是暴露在自然界, 那么在完成接入之后应利用防水胶带将其包裹牢固, 从而防止连接点出现松动或脱落。
3.6 内部元器件被损坏及改进措施
杆变负荷监测装置受到温度、湿度等影响会出现内部元器件损坏的现象, 例如电源模块烧毁、装置内部的印刷电路板损坏等。改进措施: (1) 对电源模块进行改进, 解决内部元器件的故障; (2) 加强杆变负荷监测装置的机械强度, 以适应恶劣的环境; (3) 在施工过程中应对装置中的元器件轻拿轻放, 避免造成损坏。
4 配电系统中应用负荷终端的成效
负荷监测终端在配电系统中的应用, 对确保配电系统的安全可靠运行有着关键的作用。而负荷监测终端在配电系统中应用的成效主要包括以下几个方面: (1) 负荷监测终端在查找电力系统故障时起到较强的分析、指导作用; (2) 应用负荷监测终端对于电力系统节能降损、增加经济效益具有较大的作用; (3) 应用负荷监测终端可提高计量自动化; (4) 应用负荷监测终端可对重载、超载配变的负荷进行实时监控, 及时采取错避峰措施, 避免配电变压器烧坏事件发生; (5) 针对专变客户应用负荷监测终端, 能够及时发现表计故障, 防范窃电行为发生, 减少供电部门的经济损失。
参考文献
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[2]武鹏, 徐群, 沈忠旗, 等.基于负荷监测系统的配电网故障测寻方法[J].电力系统自动化, 2012, 36 (3) :111～115
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负荷终端 篇4
乡镇供电所对配电变压器负荷进行测试, 根据负荷测试结果调整平衡三相负荷或对台区增容, 一直是供电所日常生产管理中一项重要的工作。由于手工测试数据很难准确反映配电变压器运行情况, 三相负荷调整往往顾此失彼, 供电所工作人员常常为不能提供准确的负载率而烦恼。2011年始, 福建省永安市供电有限公司11个乡镇供电所为每台公用配电变压器加装了配电变压器终端采集系统, 对公用配电变压器各项运行数据进行实时采集, 完全解决了以人工测试公用配电变压器负荷的诸多不足。表1是2013年春节后高峰时段安砂供电所技术人员对几个公用配电变压器台区在线采集负荷的一组数据。
从表1中配电变压器终端采集系统采集的数据, 可以准确发现某个台区某一时刻三相负荷情况, 很好地把握某一时刻三相负荷的同时性。更重要的是, 可以根据三相最大负荷数据, 分别计算出各相负载率。如根据表1所记录的数据, 供电所技术人员根据某一时刻在线采集数据和三相最大负荷数据的比较分析, 确定是进行简单的三相负荷调整, 还是先调查单相照明用户用电容量后进行调整。比如表1采集数据中的第2项“江坊江头”配电变压器, 对三相负荷进行适当调整后, 既能达到三相负荷平衡的目的, 又不致造成某相重载或过载。而表1采集数据中的第3与第4两项中“江坊后山”和“光山垅变”配电变压器, 无论对三相负荷进行怎样的调整, 三相最大负荷采集数据显示, 都可能造成配电变压器某相或某两相的重载或过载。这时, 在计划调整三相负荷平衡的同时, 更要尽快计划增加台区配电变压器容量了。
当然, 利用配电变压器终端采集系统还能采集到零序电流和配电变压器24 h各相负荷曲线等。这样, 利用配电变压器终端采集系统采集到的实时电压、负荷及某一高峰时刻的三相最大负荷 (不一定同时出现) 等数据和24 h负荷曲线, 可以判定该配电变压器平常的负载情况 (负载率) 及电能质量, 为有计划地更换配电变压器和进行低压电网改造提供依据, 从而更好地提高供电可靠性, 为“三农”服务做出更大贡献。
负荷终端 篇5
随着我国电力系统的迅速发展及电力系统经营和管理体制的改革, 传统的抄表和电力管理系统已经不能满足现阶段电力发展的需要。如何及时、准确地了解用户的用电状况、有效地进行负荷管理等一系列问题亟待电力企业解决[1]。
目前有各种通信类型的负荷管理系统, 如无线电、电力载波、电话线等, 但都存在通信设备投资大、运行成本高、工程量大、数据传输速度慢及时效性差、系统运行维护工作量大或可靠性低等问题, 因而难以推广应用[2]。电力负荷管理终端作为安装于用户端的监控设备, 担负着数据采集、历史用电数据保存、电力负荷实时监控、电能表运行状态监测及数据通信等重要任务, 是电力负荷管理系统的基础。
通用分组无线业务 (GPRS) 技术已变得日益成熟, 由于GPRS无线数据通信无需自行组网[3,4], 具有覆盖面广、通信可靠、实时在线、免维护等优点, 为实现无线通信的负荷管理终端的构建提供了便捷、高效和全新的数据信息传输通道, 深受电力企业的青睐。因此, 本研究主要探讨基于GPRS无线通信的电力负荷管理终端设计。
1 终端系统的主要功能
电力负荷管理系统是电力系统现代化管理体系建设的重要组成部分, 是电力系统部门在线监测客户用电数据, 实现客户现场管理和监督的重要技术装备, 是促进电力需求侧管理, 实现有序供电, 保证电网安全的重要技术手段。其主要功能有:
(1) 远程自动抄表。利用负荷管理系统进行抄表, 可以排除技术手段和人为因素的影响, 提高抄表的及时性和准确性;与用电营销系统联网, 实现从抄表到电费结算的全程自动化。
(2) 电力需求侧管理分析。系统为需求侧管理工作提供数据服务, 分析能效管理效果, 评估客户避峰、错峰的有效性和用电的合理性, 可进行需求侧负荷预测并向客户发布供电信息, 提供用电数据服务等。
(3) 实时告警和反窃电监测。利用负荷管理终端强化计量装置的工况监督, 从而防止窃电和因计量装置的故障漏抄电量。负荷管理终端具有实时数据采集和通信功能, 可定时将用户电能计量表中储存的各时段用电量、最大需量、电能表缺相时间、过载时间等数据记录下来, 并能及时上传给主站。
(4) 为电费催收工作提供辅助控制手段。主站将用户购电量下发给负荷管理终端, 终端可根据客户的用电量情况逐步扣减预置电量, 并定时将剩余电量信息上传至主站, 主站再通过短信或电话, 对客户进行电费催缴或进行有选择的负荷控制。
(5) 负荷预测。采集用户的电压、电流、功率、电量等数据, 利用多种先进的预测模式和计算机技术, 依据客户及市场实际情况, 实现中短期特别是短期负荷预测。
(6) 电能质量统计分析。提供电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波监测分析等功能。
2 终端系统的总体结构
电力负荷管理终端系统的结构和组成如图1所示, 主CPU采用EPSON公司推出的32位单片机S1C33209, 实现采集数据的处理, 负责控制判断和各接口通信处理等。使用11.059 2 M的晶振, 倍频后CPU执行速度可达60 M, 保证了终端对实时性和快速响应的要求。主CPU单元有4个串口, 分别用于与无线通信模块, 电表的485、外部红外设备以及RS-232的串口通信。
作为管理终端, 不仅需要能和上层主站进行无线通信, 还需要能与现场的表计进行通信, 以便能够及时了解现场表计的电压、电流、有功功率、无功功率等参数如图1所示。通常终端采集现场表计的用电参数是通过485总线进行的, 当发现电表缺相、断相、逆相序、停走、飞走等重要事件时, 能主动通知主站, 并及时处理。同时, 终端还能够通过脉冲获得现场表计在一定时间的电量, 接收电能表输出的脉冲, 并根据电能表脉冲常数Kp (imp/kWh) 、TV变比Kv、TA变比Ki累积计算电能量、1 min平均功率、最大需量;并记录当日、当月最大值和出现时间。
终端的防窃电, 在实现时主要有以下两种方式:①对门节点的检测, 在放终端的盒子被打开时, 送门节点告警, 通知主站有人操作终端;②对电流互感器的检测, 在有电压的情况下, 线路电流突然变的很小, 则证明很可能有人在窃电。
作为负荷控制设备, 继电器控制输出也是必不可少的, 该终端中有4路继电器跳闸输出, 用来控制相关线路的跳闸, 可用远程发送指令实现控制终端的现场用电线路。
终端4个串口所连接模块中, RS-232接口的数据、无线通信模块接口的数据及红外接口的数据最终都要符合终端的上层规约 (即和主站通信所用的规约) , 且都可以对终端进行操作控制。
对终端无线通信部分采用模块化设计, 便于维护和更换。无线通信模块有单独的CPU, 通过此CPU与GPRS模块进行AT命令以及数据传输。CPU采用PHILIPS公司的ARM7系列芯片LPC2132, 此芯片可以通过串口进行烧写程序, 便于升级。先将程序传输给终端, 然后由终端通过串口给LPC2132烧写程序, 从而可以实现无线通信模块部分的远程升级。主板和无线通信模块之间的接口如图2所示。其中15 V电源给模块供电, 5 V是模块其他地方的供电电源。RST_EN用于控制模块硬件看门狗, 主要是防止模块CPU (LPC2132) 远程升级时被硬件看门狗复位。UP_CTL是模块CPU升级的控制脚。终端还可以通过MB_RST对模块CPU进行复位。这样既可以实现终端和无线通信模块部分的数据通信, 又可以对无限通信模块的CPU (LPC2132) 进行升级。
3 关键技术设计
3.1 终端的电磁兼容处理
电磁干扰主要有两大类[5]:①传导干扰;②辐射干扰。要使终端真正应用电力系统中, 必须通过国家认证的电磁兼容性试验。对于传导性干扰, 解决办法主要是在某些关键处加上磁阻、磁环、压敏、电阻等抗干扰元件, 使得传导性干扰及早被过滤掉。对于辐射干扰, 主要是通过屏蔽和滤波方法来解决, 可以在输入信号端与地之间接一些电容进行滤波。
3.2 远处通信
对于远处无线通信的终端来说, 无线通信部分无疑是本系统考虑的重点。无线通信模块采用西门子公司基于GPRS的三频无线模块MC55[6]。MC55是当今市场上尺寸最小的三频模块, 该模块可工作于900 MHz、1 800 MHz和1 900 MHz, 其内嵌TCP/IP协议, 开发过程中无需对模块编写通信协议。用户可以通过AT命令设置所要使用模块的服务类型、目标IP和端口号, 与管理中心服务器建立TCP/UDP连接[7], 并按照设定的参数维护TCP/UDP连接, 然后通过AT命令打开连接, 即可实现模块和主站的数据连接, 从而实现终端和主站间的数据信息传输。
另外, 需要考虑模块 (几乎所有类型的无线通信模块) 本身设计的问题, 在对模块关电时, 一定要先用AT命令对模块进行软关机, 然后再对模块进行断电, 这样可以大大减小模块的损坏率, 提高模块的应用效率。
3.3 终端远程升级
为了满足电力部门的后续需求, 要求终端必须具有远程升级的功能, 这个也是终端设计中比较重要的部分。远程程序更新根据实际需要有两种方式:①更新全部主控制模块程序;②更新主控制模块下部分程序模块的程序。
前者需要比较长的时间, 操作不方便。后者可以快速更新, 但是需要考虑FLASH存储块的分配合理性, 考虑比较小的调整就能适应不同型号的FLASH。
更新程序过程流程简述:报文接收作为数据的程序代码存入数据RAM, 程序代码校验, 调启动代码到CPU片内程序区, 运行启动代码烧程序, 烧程序结果提示处理, 其中要有中途停电处理。
远程升级工作流程如下:
(1) 上电初始化时, 调用相关函数, 清除“是否需要下装程序”的标记;检查下装程序是否成功, 确定是否需要将下装操作的结果上送主站, 如果需要上送, 则上送完毕后, 清除“下装程序操作完成的结果”的标记。
(2) 收到下载程序的命令与程序数据块时, 调用下装程序, 复制RAM中的程序数据块到FLASH, 下装正常则复位。
4 结束语
在电力负荷管理系统中采用GPRS通信方式具有一次性投资小、维护运行费用低、对环境的适应性强等特点。基于GPRS的电力负荷管理终端实现了现场数据的采集和分析, 能及时发现电网供电量异常, 及时主动上报, 可进一步进行远程控制。该负荷管理终端已在多个供电公司投入使用, 系统运行稳定, 并且易于操作和扩展, 可以有效地满足电力负荷管理与控制的工作要求。
参考文献
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负荷终端 篇6
电力负荷管理系统终端是为了电力负荷管理系统主站与各个分站之间实现通信、数据交换、电力负荷的管理控制而研发的专用终端设备, 可应用于电力专用变压器, 通过对负荷的大小、电压质量等指标的检测, 为系统的安全运行提供技术保障, 同时也可为各时段的负荷预测、线路损耗等提供基本数据, 保证电力系统稳定、高效运行。
1 电力负荷管理系统终端架构
终端架构采用模块化的设计思路, 具体如下:
(1) 主控部分:主控部分是该系统的核心部分, 处理各个模块采集回来的数据, 并发出相应指示。
(2) 显示部分:用于显示重要数据和负荷的各种状态。
(3) 通信部分:完成数据的接收与发送, 实现分站与主站的通信。
(4) 输入/输出部分:实现输入信号的隔离与处理以及信号的输出。
2 GPRS无线通信技术
GPRS是通过GSM网络升级来实现的通用无线分组业务, 基于此, 现有基站子系统可以实现全面的GPRS覆盖, 同时GPRS允许在分组转移的状态下接收和发送数据, 因此可提供低成本、高效率的无线分组数据业务, 适用于电力系统多网点、频繁性的数据通信。
TCP/IP是当下各种传输协议中最成熟、最可靠且应用最广的协议, 它具有很强的联网能力和适应能力, 可以让不同的计算机在一个网络中运行。GPRS网络以TCP/IP协议作为通信的基础。
(1) 数据链路层:最底层, 接收IP数据包并发送出去, 或从网络上提取IP数据包, 交给网络层。
(2) 网络层:网络层主要定义IP地址格式, 使不同数据在Internet上通畅地传输。IP协议是网络层协议。
(3) 传输层:传输层主要是为各种应用程序提供通信服务, 传输层从应用层接收数据, 在必要时把它分成较小的单元传递给网络层, 以确保接收方信息的正确性。
(4) 应用层:应用层是所有应用程序的统称, 对于计算机来说, 是后台运行应用层的协议, 对于用户来说大多是操作界面。
3 电力负荷管理系统终端的GPRS通信接口设计
实现GPRS通信的硬件基础是GPRS模块, 在此次设计中采用了内嵌TCP/IP且可工作在900 MHz、1 800 MHz及1 900 MHz频段的MC55 (SIEMENS公司开发) 模块。GPRS模块的结构如图1所示。
MCU:微控制器, 采用内嵌ARM7TDMI-S核的ARM7系列芯片LPC2132, 具有小封装、低功耗和强大处理能力的特性。
存储器:为了防止由于掉电造成的数据丢失, 存储器采用了CAT1023。CAT1023是基于微控制器系统的存储器和电源监控的完全解决方案, 可以将设置好的参数和数据先保存在CAT1023中, 防止掉电情况下丢失数据。
MC55通讯模块:MC55模块是市场上尺寸最小的模块, 且可以工作在3个频段, 适用的网络通信频段比较广, 提高了整个电力负荷管理系统终端的集成度和应用范围, 其主要由控制器、测量网络、射频部分、ASIC、存储器、应用接口等部分组成, 其中控制器是核心, 控制着各模块间信号的处理, 射频部分主要完成信号的接收和发送。
3.1 GPRS通信接口硬件设计
3.1.1 JTAG接口设计
JTAG (Joint Test Action Group, 联合测试行动小组) 是一种国际标准测试协议, 主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试, LPC2132支持JTAG协议, 接口包括测试模式选择TMS、测试时钟TCK、测试数据输出TDO和测试数据输入TDI。
3.1.2 启动电路
MC55上电10ms后, IGT上大于100ms的低电位, 模块启动后IGT保持高电位。
3.1.3 SIM卡接口设计
MC55模块可直接驱动SIM卡, 模块启动后, CCIN初始化化为高电平, 然后按设定时间检测SIM卡, 当SIM卡插入时, , CCIN保持高电位, 当没有SIM卡时CCIN变为低电位, 然后继续按设定时间检测。
3.1.4 电源设计
电源电压为3.0~4.8V, 采用双电源设计, 包括电池供电和电网供电两部分, 正常情况下由电网电源供电, 在断电情况下由电池供电。
LPC2132的P1.22控制MOS管FDN304P的导通, 从而控制MC55的得失电。P1.22为高电平则MOS管导通, MC55得电;P1.22为低电平则MOS管关断, MC55失电。
3.1.5 通信模块与LPC2132的接口设计
数据接收的过程:LPC2132的UART1接口与MC55相连, MC55接收到数据之后通过UART1将数据传给LPC2132。
数据发送的过程:LPC2132的UART0接口与主处理器的串口相连, 主处理器发出的命令通过UART0传给LPC2132, LPC2132处理完数据之后通过UART1传给MC55, 然后将数据发送出去。
通过AT命令可以对MC55模块的两种工作模式进行转换, 本设计中采用MC55指示自身工作状态的工作模式, 通过SYNC引脚提供时钟信号控制LED信号灯, 来反映MC55的工作状态。
3.2 GPRS通信软件设计
LPC2132通过串口实现与MC55的通信, MC55响应LPC2132发出的AT命令来完成终端与主站之间的数据传输。通信软件在ADS1.2集成开发环境中编写, 软件的核心是LPC2132发送出正确的AT命令给MC55, MC55根据AT命令完成相应的指示和数据的发送。软件部分由初始化程序、选择通信通道、数据处理几部分组成, 程序流程图如图2所示。
4 结语
通过对基于GPRS的电力负荷管理系统终端的设计及测试, 实现了各个数据采集点实时在线、数据可靠稳定的传输, 为电力负荷管理系统优化负荷曲线、改善电网运行状况提供了有力的技术保障。但随着技术的发展和对数据量需求的不断提升, 还需对终端进行进一步调整和改善。
摘要：针对电力负荷管理系统通信采集地点多、位置分散, 通信网无法全覆盖, 安装现场情况复杂、布线困难, 且现场用电信息需即时传送到主站的特点, 采用通信模块以GPRS为核心的电力负荷管理系统终端, 充分利用了GPRS通信覆盖面积广、快速登录、实时在线、数据快速传输等特点, 实现了各个采集地点数据的即时稳定传输, 提高了管理系统整体的可靠性与稳定性。
关键词：GPRS,电力负荷管理系统,终端,无线通信
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负荷终端 篇7
一、电力负荷管理终端系统分析
(一) 主站
实际中对主站建设没有具体的要求, 业主可以根据实际需求进行构筑, 选择不同厂商、不同型号与传输规约的终端进行相互兼容, 与此同时还可以支持多种数据传输方式, 实现直接处理负荷终端采集到的数据, 提高数据处理质量。
(二) 系统终端
系统终端设备的主要功能是以控制功率电源为基础, 仿真模拟现场用电环境, 方便分析电网故障, 同时仿真模拟一些切点方式, 模拟电能表的错误接线与故障, 与此同时结合系统提供的基础表格, 编制出相应的测试工作单, 进而得出有效的测试结论。通常情况下, 系统终端设置在315k VA及以上专变用户侧等, 结合国家电网公司的实际要求, 将监测负荷稳定在75%以上, 控制负荷则稳定在10%。
(三) 信道
可以将数据传输通道分成两类:上行与下行方式, 其中所谓的上行通道是将主站与终端设备的联系起来的通信线路, 一般情况下选择无线通信方式、电话或GPRS等通信介质;下行通道指的是连接终端设备与电能表的通信线路, 通信方式选择485总线等[2]。
(四) 电能表
电能表的选择需要结合实际情况进行, 随着科技发展选择智能电表。
1) 双向通信。智能电表内部具备独特通信模块, 实现通信网络与数据中心的双向交流, 数据中心将客户数据提供给供电企业, 又将客户用电情况提供给用户, 及时缴纳电费;
2) 双向计量。对用电客户与电力公司双方都有计量作用, 尤其是分散式的用电大户, 可以根据实时电价制定购电计划。向客户提供实时用电情况, 及时缴纳费用;
3) 浮动电价支持。智能电表依靠运行单元与处理器实现信息编译储存, 具备测量数据保留功能。比如对比当前与先前储存的信息, 保留数据。支持电价浮动满足实施电价计量工作。
二、计量管理中电力负荷管理终端的应用分析
电力负荷管理终端在计量管理中的功能应用有很多, 。接下来笔者以此为基础, 分析计量管理的功能。
(一) 数据采集与负荷控制
电力负荷管理终端实现数据信息的实时与随机采集, 采集的信息除了最基本的数值外, 还包括一些需要经过计算与分析得到的数据, 比如有/无功功率曲线的生产、分析功率极值时间点等负荷类的数据, 提供完整准确的数据支持, 确保计量管理工作的质量提升;通过集中管理主站, 电力负荷管理终端实现远程控制用户侧配电开关, 达成有效调整与限制用户负荷的目的。除此之外, 管理终端的应用实现连续监测用户用电负荷与数量, 结合数值变化趋势, 分析用户越线用电行为是否存在[3]。
(二) 远程抄表与计量监测
智能电表配合电力负荷管理终端, 两者相互补充下设定好间隔时间, 实现远程抄表的目的, 降低工作人员的工作强度避免拉关系走后门情况的出现, 保证抄表的及时性与可靠性, 完整采集电力用户的用电数据信息, 充分满足电量电费结算的要求;实时监测用户端电能计量装置与计量回路, 当出现异常情况时可以及时发现, 给工作人员发出警报, 保证电能计量装置的可靠运行, 保证技术管理的质量;通过数据接口读取电能表显示的数据, 实现实时在线监测计量装置的目的, 一旦计量装置出现异常情况与故障, 及时发出告警信息。
(三) 预购电与电费催收
1) 场站式终端客户剩余电量或声音报警可以在终端上利用系统指令显示出来。通常以月为单位进行电费核算, 电费构成较为复杂, 是否执行峰谷分时、功率因数调整及两部制电价存在很大差异, 除此之外变线损电量无法实时准确检测, 因此发给客户的是结合前月平均电费计算出的近似值, 将购电量与催费作为参照依据。客户可以明确观察到用电量与电费的关系, 当电量不足及时提醒。
2) 对于其他终端客户通过协议约定告知方式进行告知和预警, 告知方式主要有电子邮件、移动电话短信、固定电话语音、有线电视。客户在协议中自主选择合自己的告知方式, 避免因无法获取电费预警信息被停电。系统每天会从终端取客户零点表示数数据, 并根据示数进行电量和电费计算。
三、提高智能电表采集质量的措施
(一) 改进电表安装质量
1) 安装中485线路连接出现错误时, 技术人员可以将系统数据返回空值, 针对性检查线路;
2) 当集中器安装不规范造成故障出现, 应该对故障集中器逐一排查, 降低故障发生率;
3) 与此同时验收台区时, 充分考虑采集成功率将其作为验收的主要指标, 当成功率低于98%时, 台区验收不予通过。
(二) 增设信号接收设备
1) 实际中交叉区域存在信号较弱的问题, 与运营商建立沟通协作机制, 快速解决具体问题;
2) 如果台区周边信号过弱或不存在, 没有具体处理措施, 安装集中器天线时按照规定进行;
3) 当集中器处于地下时, 可以适当增加信号接收设备, 安装完成后检测信号强弱。
(三) 及时处理设备故障
定期排查集中器GPRS通信模块, 及早及时发现问题并采取措施完善, 故障严重无法维修时应该及时替换。智能电表发生故障通过排查更换受损部件。如果智能电表数据出现异常, 一般直接更换电表。数据丢失时, 技术人员应该对集中器F11数据终端集中抄表数据状态进行检测, 对比数据与主站下发资料是否一致。
四、结语
电力负荷管理终端可以显著提高管理效率及质量, 有效降低电网运行故障出现的几率, 确保供电运行的稳定及持续性, 在降低运行成本的基础上实现电力企业经济效益的提高。与此同时, 智能电网时代对电力管理提出新的要求, 实际中供电企业应该充分结合实际需求, 创新优化传统电力管理模式, 有效提高工作效率, 促进电力企业现代化进程的加快。
参考文献
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负荷终端 篇8
1.1 手持终端功能原理
(1) 手持终端是一种抄表器, 又名抄表机、数据采集器。它实际上是用于数据采集的掌上型设备, 外形小巧, 以内含的CPU为控制核心, 带有键盘、显示屏、大容量储存器及与计算机连接的通信端口。
(2) 手持终端的功能:收集并储存大量的数据, 对自身存储的数据进行计算、统计和查询, 与计算机进行信息交互。
1.2 多功能电能表使用现状
由于多功能电能表内部有储存功能、事件记录功能, 有表尾、表上盖开盖记录。窃电分子要想安装窃电模块, 必须打开表上盖。表上盖从合格出厂, 到进公司计量检定、现场安装使用, 整个使用过程是不允许打开的。表尾在安装使用以后, 一般也不允许打开。所以表尾、表上盖的开盖记录就成了查处窃电的有效依据。
1.3 应用案例
2013年12月20日, 某供电所怀疑某用户窃电, 所以夜间突查, 但未发现问题。第二天, 将电能表更换。
在实验室, 用手持终端查询其开盖记录, 发现电能表内储存有两次开盖记录, 其中第一次是2012年10月20日凌晨4时30分;第二次是2013年12月21日凌晨3时50分。据情况分析, 第一次是一年前用户在电能表内安装了窃电模块, 第二次是用户窃电被突查后受惊, 把窃电模块去掉, 消除了证据, 但多功能电能表记录了这两次事件。经过供电所人员的调查和核对用户负荷记录, 在证据面前, 用户承认了窃电行为。
该局紧急配置了10套抄表终端, 对供电所可疑台区和用户多功能电能表进行检查, 取得了理想效果。
2 用电信息采集系统负荷曲线 (简称负荷曲线) 在防窃电的应用
远抄系统建成后, 线损率和电能表表码数据、配电变压器电压、电流数据, 时时刻刻都在远抄系统的监控之下。如果在某一刻某一块电能表某相失压或失流, 远抄系统就会将该表失压或失流的时刻、相别都记录在电能表终端中, 通过GPRS无线传输到公司远抄数据库服务器中。应用服务器根据这一条件, 即可进行分析、判断, 自动进行异常报警。其防窃电应用就是观察有窃电嫌疑的用户的负荷曲线。
2.1 案例一
2014年9月1日某台区负荷曲线如图1所示。该图中三条负荷曲线正常波动, 三相负荷平稳变化。9月26日该台区负荷曲线如图2所示。该图中三条负荷曲线中, L3相曲线正常, L1相和L2相电流几乎为零, 为异常变化。
1 0 月7日该台区负荷曲线与9月26日一样, L3相曲线正常, L1相和L2相电流几乎为零, 为异常变化。分析得出L1相和L2相电流回路一定有问题。
10月8日, 工作人员到现场查看, 打开电流互感器箱, 发现:L1相和L2相电流互感器被人用细铜丝短接, 导致分流, 属于窃电行为。然后, 供电所管理人员询问台区责任电工。在充分证据的基础上, 台区电工承认窃电行为, 并愿意承担责任。经处理后, 电流互感器恢复正常。10时, 负荷曲线恢复正常。
2.2案例二