摘要：配电网是整个电网结构中最靠近用户的电网，电网的可靠性、供电质量、供电量等都要通过配电网体现出来。电网规划是配电网电力系统总体发展规划的重要组成部分，也是电网建设和改造的依据。负荷监测能够为电网规划提供较为全面的信息支撑，为电网规划、转供等依据。
配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。配电自动化终端是实现配电自动化功能的载体。
1.概述
1.1研究意义
我国过去的电力系统建设一直重视发电而轻配电，使得配电网建设的速度较慢，此进度严重落后于城市化发展进程。配电网络前期建设时无统一、科学的规划，很多时候都是跟着用户的需求来建设，因此存在建设标准不一，配电网络复杂，负荷运行情况差异很大等情况，对配电网规划设计和高效运行带来极大难度。
智能负荷监测预警配网自动化终端的研究能够为配电网规划设计带来第一手实时数据，通过多点关键位置负荷监测预警，能够有效的掌握全网络基本负荷分布情况，为配电网建设规划提供支持。
1.2研究现状
目前大部分线路的配电自动化程度不高，多数体现在线路配套的配电终端只能测量线路的负荷值，无其他负荷监测、统计、预警类功能，电网调度人员只能人工去统计所有点负荷、过载、轻载等数据，不仅工作量极大，而且极其容易出错，也无法迅速快捷的生成解决方案。
智能负荷监测预警配网自动化终端，对整个配电网络进行全网数据采集，其既可以通过分布在全网关键节点的配电终端自动获取主要负荷数据、故障数据，同时可以通过配电终端生产的负荷曲线图，结合配电网络拓扑图，生成全网络负荷运行表，给运行人员提供实时的运行信息、统计信息和解决方案。也可以通过配电终端自带无线网络功能，将部分重要信息，如过负荷信息、故障信息等以短信息等方式发送给指定运维人员，方便运维人员能够在任何时间任何地点监测整个网络的运行情况。
1.3研究内容
配网自动化智能负荷监测预警系统负责整个配电网络关键节点的数据采集与分析处理，可以将智能负荷监测预警配网自动化终端的数据生成报表或者以曲线图的方式呈现，同时能够根据事先设计的指标和定值，对整个网络负荷运行提出一定运行建议，供运维人员参考，还能够通过无线网络、短信息等方式，将故障点信息传递至指定运维人员。
本项目将重点研究配网自动化智能负荷监测预警系统的配电终端设计与实现。
2.设计方案
2.1总体方案
配网自动化智能负荷监测预警系统整体方案主要由硬件方案、软件方案、控制策略三部分组成。
硬件部分负责对现场一次线路数据进行采集与控制，采集的数据包括线路的电流电压、线路开关的分合位置，控制的主要是开关的分合闸操作。
软件部分负责对硬件采集的数据进行运算处理，并通过对应的组件进行特殊功能实现，如遥测交流量的计算，保护交流量的计算，各类继电保护等。
控制策略部分负责对终端已有数据进行统计分析处理，并根据用户定制的分析组件进行数据分析与处理，并根据已有策略组方案生成应对策略，将信息通过无线、有线、短信等方式告知用户。
2.2硬件方案
配网自动化终端硬件方案如下，整体装置对外提供共计8路电压和8路电流通道用于采集线路电压电流，提供共计15路遥信量采集，提供共计8路遥控输出，并通过串口、网口与无线路由进行连接。
电压和电流交流量采集，通过互感器实现，将外部220V和5A交流输入转换成电压小信号，由ADC 采集。实现了模拟输入量的隔离采样，同时采样量程可以做到电压采集2倍过载，电流采集20倍过载
为有效提高采样率和采样精度，装置通过FPGA+高精度AD的方式，对电压电流通道进行每周波80点的采集。
遥信采集通过光耦隔离，光耦后级通过电阻上拉到3.3V，有遥信输入时，光耦导通，输出为低电平。无遥信时，光耦不导通，输出高电平。遥信输入兼容24VDC和48VDC电压等级
遥控通过继电器节点输出，可以满足250AC 5A和24VDC 10A的通流要求，同时出口继电器的电源由启动继电器控制，出口继电器控制信号有下拉电阻，可以有效防止误出口。
2.3软件方案
遥测量计算：为了保证高精度还原测量数据，遥测采用了80点全周波复式算法进行计算，同时对每个交流采样通道做了最高达19次谐波的计算。
遥信量采集：装置实现1ms精度级别的遥信量采集功能，通过软件设置的防抖时间来增加开入采集稳定性和可靠性。
重载轻载负荷监测预警功能：通过定值参数等设置，配电自动化终端实时统计并且汇总负荷数据，对于统计超过设定重载定值的负荷线路，在第一时间通过GPRS的方式，将信息传递给主站监控软件，同时将对应的故障信息通过短信息的方式发送至对应运维人员手机。
负荷预测与转供方案设计：终端的实时负荷运行数据会按照一定格式存放在装置内部，随着运行时间的增加，装置能够保存约来越多的负荷数据。装置内部算法可以对负荷数据进行分析，统计出一个该线路运行情况分析表，并在用户端手机定期给出数据分析结果和转供方案建议。
负荷统计方案如下：每日定点记录96点负荷数据，作为每日运行记录。设计重载、轻载、过载统计功能，按照每15分钟一个间隔进行统计，统计重载、轻载、过载的占比时间。负荷运行评估组件根据统计数据，分析出每日负荷分布情况，每周负荷分布情况，每月负荷分布情况。评估组件会根据上述统计情况，给出一个数据分析结果，将类似“线路负荷过重，数据：全年负荷越限时间7%，7月越限时间最高40%，负荷最大不平衡度为4月和7月，4月平均负荷30%，7月平均负荷90%，全年越限最大值为定值的120%，建议增加容量30%”等结果发送给指定用户。
2.4控制方案
配电终端能够接收主站软件的调度命令，进行分合闸转供操作。当主站软件决策层做出决策或者用户端手机做出决策后，装置能够实现分合闸指令，对断路器、负荷开关进行操作，从而实现负荷转供的策略。
策略（负荷转供控制方案）：主站端根据网络拓扑图及配电终端的统计数据，进行负荷转供的策略制定。控制过程如下：
3.效益分析
目前，配电网正得到国家越来越大的投资与建设，其已经成为了十二五规划中的一个重点项目。配电网的规划是否合理直接决定了城市化电力供给的可靠性和高效性。面对目前较为复杂的配电网络，规划人员往往需要承担较多核算任务，不仅容易出错，工作量也极其巨大。
通过智能负荷监测预警系统的实施，终端部分能够有效的自动采集分析数据，并按照规划人员思路，直接提供出数据及对应合理的建议与方案，极大的降低了规划运维人员的工作量，也减少了工作错误率，更能通过无线网络，在任何时间和地点均能监测到数据。为配电网络建设，将具有良好的社会和经济效益。
论文作者:林新赞1,夏陈喆2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/28
标签：负荷论文; 终端论文; 数据论文; 方案论文; 电网论文; 人员论文; 线路论文; 《电力设备》2018年第21期论文;