摘　要：介紹了信息化低壓配電智能管理系統(tǒng)的組成和功能特點。對系統(tǒng)在北流市供電公司掛網(wǎng)運行進行了效果分析，獲得良好的效果。系統(tǒng)的應(yīng)用提高了公司對低壓配電網(wǎng)的管理水平，提高了電能質(zhì)量，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益和社會效益，也為公司基礎(chǔ)管理達標工作做出了貢獻。 關(guān)鍵詞：低壓配電 線損分析 電能質(zhì)量 GPRS網(wǎng)絡(luò) 引言 　　隨著城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的逐步完善，電力生產(chǎn)對線損管理、提高電能質(zhì)量、保證供電的可靠性、安全性提出了新的要求。電力營銷管理的科學化和電力需求側(cè)管理（DSM）的智能化需求，要求對配變低壓側(cè)進行準確和科學的智能監(jiān)控，掌握配變的實時運行狀況并根據(jù)需求進行合理管理，改善電能質(zhì)量。 　　為實現(xiàn)對配網(wǎng)中的公配變、廠專變、配電柜、變電站出線以及其它電能采集點和設(shè)備監(jiān)測點等設(shè)備的實時監(jiān)測；了解用電設(shè)備的運行狀態(tài)、諧波水平，為線損分析、負荷預測、電壓合格率統(tǒng)計、供電可靠率、供電方案優(yōu)化、配網(wǎng)規(guī)劃、用戶接電、電能質(zhì)量治理等業(yè)務(wù)提供科學依據(jù)；提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟、高效和安全運行的水平。北流市供電公司和武漢市華駿科技有限公司遵照相關(guān)標準、規(guī)程和要求，在廣泛收集用戶需求和建議的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)實際情況，借鑒國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，成功研制出了“信息化低壓配電智能管理系統(tǒng)”（以下簡稱系統(tǒng)）。它是一種集配電變壓器電氣參數(shù)監(jiān)測、電能計量、諧波監(jiān)測、無功補償、線損分析、無線通訊和RTU（三遙）等多功能于一體的系統(tǒng)。 1 系統(tǒng)組成 　　系統(tǒng)由管理系統(tǒng)主站軟件、低壓配電智能終端、低壓配電智能終端柜、通信前置機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器、GPRS網(wǎng)絡(luò)等組成，如圖1所示。 1.1 管理系統(tǒng)主站軟件 　　由操作系統(tǒng)、前置通信軟件、大型商用數(shù)據(jù)庫軟件、WEB應(yīng)用服務(wù)軟件、維護開發(fā)軟件和報表發(fā)布軟件等組成。主要是完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計，告警處理，畫面顯示，曲線顯示，時鐘同步，權(quán)限管理以及WEB瀏覽等功能。 1.2 低壓配電智能終端 　　安裝在配變現(xiàn)場的低壓配電智能終端，集對配變的實時檢測、動態(tài)無功補償、諧波監(jiān)測、電壓合格率統(tǒng)計、供電可靠率統(tǒng)計、越線告警、電能計量等功能于一體。其數(shù)據(jù)可循環(huán)保存2個月，并具有多種通訊接口（RS232、RS485、紅外線、GPRS等），通過通訊接口可自動上傳數(shù)據(jù)到通信前置機，遠程修改參數(shù)和軟件升級。該終端可同時完成實時監(jiān)測儀、無功補償裝置、諧波監(jiān)測儀、電壓監(jiān)測儀、電能計量表等的功能。 1.3 低壓配電智能終端柜 　　低壓配電智能終端柜主要由低壓配電智能終端、無功補償電力電容器、復合開關(guān)和保護器件等組成，并且可以根據(jù)用戶的自身需要，選配電能表計和負荷開關(guān)等。低壓配電智能終端既可單獨使用，也可組成終端柜配套使用。 1.4 通信前置機 　　建立與終端的通信連接，完成對終端數(shù)據(jù)的采集和處理，并存入數(shù)據(jù)服務(wù)器。遠程實現(xiàn)對終端的軟件升級、參數(shù)下發(fā)、時鐘對時等。 1.5 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 　　運行商用數(shù)據(jù)庫，用于存放終端上傳的所有數(shù)據(jù)，包括實測數(shù)據(jù)、諧波分析數(shù)據(jù)、電容投切情況、各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)、歷史告警數(shù)據(jù)、告警信息、配變參數(shù)、無功補償參數(shù)等。 1.6 WEB應(yīng)用服務(wù)器 　　運行WEB應(yīng)用服務(wù)軟件和系統(tǒng)應(yīng)用軟件，通過WEB服務(wù)器向MIS網(wǎng)提供瀏覽圖形、報表、歷史曲線、各種告警操作記錄等信息。 1.7 GPRS網(wǎng)絡(luò) 　　移動通信公司的公眾無線網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)終端和通信前置機網(wǎng)絡(luò)連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)具有建設(shè)周期短、投資少、通信費用低、安全保密、穩(wěn)定等有點。 1.8 瀏覽工作站 　　連接在局域網(wǎng)上的任何一臺計算機，都可利用IE瀏覽器登錄系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)查詢、線損統(tǒng)計、諧波分析、電壓合格率統(tǒng)計、供電可靠率統(tǒng)計、系統(tǒng)維護和告警信息查詢等操作。 2 系統(tǒng)功能、特點和優(yōu)點 2.1 概述 　　系統(tǒng)功能主要是完成配變的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸，電容投切、曲線顯示、參數(shù)設(shè)置、事件告警、報表查詢統(tǒng)計、時鐘對時、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)召測以及WEB瀏覽功能。 2.2 數(shù)據(jù)采集 　　完成下列數(shù)據(jù)的采集： 　　◇負荷數(shù)據(jù)：有功功率、無功功率； 　　◇電能量數(shù)據(jù)：有功電量、無功電量； 　　◇電能質(zhì)量數(shù)據(jù)：電壓、電流、功率因數(shù)、諧波； 　　◇抄表數(shù)據(jù)：電能表數(shù)據(jù)； 　　◇工況數(shù)據(jù)：異常告警狀態(tài)。 2.3 數(shù)據(jù)處理 　　◇事件告警：電壓、電流越限告警，缺相、停電、三相不平衡、諧波畸變等告警； 　　◇計算、統(tǒng)計分析：可以統(tǒng)計分析出配電運行數(shù)據(jù)的日、月、年最大值最小值及出現(xiàn)時間，線損分析、電壓合格率和供電可靠率； 　　◇曲線：提供實時曲線和歷史曲線功能,顯示負荷,電量實時變化趨勢曲線。 2.4 數(shù)據(jù)傳輸 　　◇與終端通信并能實現(xiàn)遠程升級及參數(shù)設(shè)置； 　　◇與電力營銷管理系統(tǒng)交換信息； 　　◇與其他系統(tǒng)交換信息。 2.5 應(yīng)用功能 　　◇需求側(cè)管理和服務(wù)支持功能：負荷分析和預測、配變信息查詢服務(wù)、執(zhí)行有序用電方案、電能質(zhì)量在線監(jiān)測； 　　◇電力營銷管理技術(shù)支持功能：遠程抄表、電能表運行狀況在線監(jiān)測； 　　◇營銷分析與決策分析：負荷和電能量數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計分析、線損分析；◇報表生成：能夠自動生成各種日、月、年報表。 2.6 智能終端特點及功能 　　◇32位嵌入式微處理器（ARM）和大屏幕液晶； 　　◇可以采集和顯示的數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量、總諧波畸變率和2～19次諧波含有率、諧波柱狀圖以及各種告警信息等； 　　◇可以根據(jù)無功功率的大小自動通過智能運算來確定電容器組的投切，實現(xiàn)無功就地平衡，提高功率因數(shù)； 　　◇大容量數(shù)據(jù)存儲器，可保存2個月的數(shù)據(jù)； 　　◇內(nèi)嵌GPRS/GSM通訊模塊和低壓電力線載波模塊； 　　◇抄讀電度表。 2.7 通信網(wǎng)絡(luò)特點 　　◇采用中國移動專用網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通過GPRS通信方式傳送到管理平臺； 　　◇數(shù)據(jù)安全性高，不受外界干擾； 　　◇建設(shè)周期短、投資少、運行費用低、占用資源少、數(shù)據(jù)傳輸迅速穩(wěn)定。 2.8 系統(tǒng)優(yōu)點 　　◇采集數(shù)據(jù)全，包括電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、電量、諧波、各種報警信息、供電可靠率時間、電壓合格率時間、停電時間、抄表數(shù)據(jù)。 　　◇功能全，相當于建立了一個集配變實時監(jiān)測系統(tǒng)、電壓電流諧波監(jiān)測網(wǎng)、無功就地補償裝置、電子式電能表、抄表終端等多種功能于一體的智能管理系統(tǒng)。 　　◇對電壓、電流、諧波、功率、頻率等參數(shù)進行閾值控制，當這些參數(shù)越界時，產(chǎn)生告警信息，并且主動上報管理中心，將告警信息及時上報，供管理人員及時處理，避免事故的發(fā)生。 3 效果分析 　　系統(tǒng)于2004年7月開始在北流電網(wǎng)掛網(wǎng)運行，同年11月通過廣西區(qū)科技廳組織的科技成果鑒定。2005年獲廣西電網(wǎng)公司科技進步二等獎和玉林市科技進步二等獎。2006年獲廣西計算機推廣應(yīng)用成果獎二等獎。 　　我們陸續(xù)在165臺公用變壓器和67臺用戶專用變壓器上安裝了低壓配電智能終端。其中100臺公變已安裝了無功補償裝置，補償總?cè)萘繛?270kvar，另外在變電站10kV西市區(qū)線開關(guān)處安裝了關(guān)口終端。 　　在三年的運行中，系統(tǒng)運行安全可靠，實現(xiàn)了對配變參數(shù)及10kV線路關(guān)口參數(shù)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，已安裝的無功補償裝置動態(tài)自動投切電容，投切效果及裝置自檢可實時監(jiān)視。系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，為我們科學管理配電網(wǎng)和縣城電網(wǎng)改造提供了決策支持，并取得良好的效果： 3.1 數(shù)據(jù)采集準確，提高工作效率 　　系統(tǒng)能夠全面地、準確地、實時地采集配變各種運行數(shù)據(jù)，如三相電壓電流、零線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、諧波等，同時可以采集任一時間段的有功電量及無功電量，具有較高的精確度。運行期間，我們對3個典型現(xiàn)場進行了測試，現(xiàn)場數(shù)據(jù)與系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果表明，該系統(tǒng)測量結(jié)果與實測結(jié)果的誤差值在合格范圍內(nèi)。解決了人工現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)工作量大、實時性差、數(shù)據(jù)存在人為誤差等問題，有效地提高了工作效率。 3.2 系統(tǒng)功能強大，為科學管理提供依據(jù) 　　系統(tǒng)的管理平臺具備強大的統(tǒng)計分析功能，能夠統(tǒng)計任意時段、任意點或線的電壓合格率、供電可靠率、線損率、諧波含有率、三相不平衡率及負荷率等運行數(shù)據(jù)，自動生成各種報表、曲線圖等，使用戶能直觀、快速地了解配變的運行狀況，還可根據(jù)用戶的需要，設(shè)計各種分析報表。運行期間，根據(jù)該系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，我公司對25臺超負荷及13臺負荷率比較低的配變重新進行了調(diào)整，對77臺電壓越限的配變進行了檔位調(diào)整，對263個用戶的入戶線調(diào)整所接的相序，使配變?nèi)嘭摵苫沮呌谄胶?。同時根據(jù)配變的負荷情況及城區(qū)配網(wǎng)的現(xiàn)狀，科學地規(guī)劃設(shè)計配變的增容及線路的改造，使城區(qū)負荷配置趨于合理。 3.3 通訊方式投資少，運行安全可靠 　　系統(tǒng)采用了中國移動專用網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通過目前最安全穩(wěn)定的GPRS無線通訊方式，實現(xiàn)了實時在線，數(shù)據(jù)傳輸迅速穩(wěn)定，運行安全可靠，不受外界干擾。我們充分利用中國移動公司已建成的無線網(wǎng)絡(luò)和光纖通道，合理利用其資源，大大節(jié)省了組建信道的費用及維護費用。該通訊方式克服了電力線載波、擴頻等通訊方式存在的抗干擾性差，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、易遭雷擊破壞等缺點。系統(tǒng)運行兩年來，經(jīng)受了南方高溫、高濕和雷擊氣象條件的考驗，基本沒有出現(xiàn)過數(shù)據(jù)中斷、丟失或差錯等現(xiàn)象（中國移動網(wǎng)絡(luò)故障除外），穩(wěn)定性良好。 3.4 加強諧波監(jiān)測，合理選用設(shè)備 　　以往我們僅注重35kV及以上的電網(wǎng)的諧波監(jiān)測，忽略了對低壓配電網(wǎng)的諧波監(jiān)測。但安裝低壓配電智能終端后，對10kV線路及配變低壓側(cè)的諧波狀況進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)低壓網(wǎng)電壓總諧波畸變率遠大于公用電網(wǎng)諧波（GB/T14549-1993）中的諧波電壓限值。對一些原來已配置的無功補償投切裝置配變進行監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)該裝置在投切電容時將諧波放大，向電網(wǎng)注入的諧波電流增大，污染電網(wǎng)。這些數(shù)據(jù)為我們對配電網(wǎng)的管理、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、電力設(shè)備選型提供了科學的依據(jù)。同時我們在低壓配電智能終端控制投切電容的定值中，增加了諧波閉鎖功能，一方面提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面避免了諧波經(jīng)無功補償電容放大，對電網(wǎng)造成危害。 3.5 動態(tài)補償無功功率，節(jié)能降損明顯 　　系統(tǒng)能夠?qū)Π惭b在配變低壓側(cè)的無功補償裝置進行實時監(jiān)測，并能進行自動或控制中心遠方遙控手動投切電容，在管理平臺可以任意查詢每一臺配變的無功補償情況、每個電容器的運行時間及投切情況，并對任意時段的運行情況進行統(tǒng)計分析。解決了以往無法監(jiān)測無功補償裝置是否在正常的條件下投切、投切效果是否理想、投切裝置是否完好等難題。對于200kVA及以上的公用變壓器，在最初安裝時，我們是按變壓器容量的30%來配置無功補償電容的容量。經(jīng)過一段時間的運行后，通過對運行情況的分析，發(fā)現(xiàn)有的變壓器無功需量較大，補償容量不足，但有些變壓器補償容量過多，部分電容極少投入運行。于是，我們對11套補償裝置進行容量調(diào)整，大幅度節(jié)約了成本。 　　在城區(qū)10kV西市區(qū)線上接有29臺公用變壓器、19臺用戶專用變壓器，2006年4月我們對48臺變壓器全部安裝了低壓配電智能終端，對其中26臺公用變壓器安裝了無功補償裝置，安裝的容量是2145kvar。2005年該線路的有功電量為2750.4萬kW.h，無功電量為1295.7萬kW.h，全年平均功率因數(shù)為0.905。2006年4至6月份安裝了配電智能終端后，該線路供出的有功電量為530萬kW.h，無功電量為202.5萬kW.h，三個月的平均功率因數(shù)是0.934。另外，在6月4日至11日，我們對西市區(qū)線進行了效果試驗。6月4日晚，通過遠程控制切除該線路所有無功補償電容；8日早上，將該線路上所有無功補償裝置恢復正常投切運行。采集數(shù)據(jù)分析表明，6月5日0時至6月7日24時的線損率為8.32%，6月9日0時至6月11日24時的線損率為4.22％。以上實驗證明，無功補償電容的投入和切除，使該線路的線損率相差4.1個百分點。不計算這些電能在110kV及35kV輸電線路中的損耗，僅計算在10kV線路及配變上的損耗減少，按這條線路2005年有功電量為2750.4萬kW.h計算，投入無功補償裝置后全年可減少損失112.77萬kW.h。按購電單價0.4元計算，可節(jié)省45萬元。約3年時間即可收回全部投資。 4 結(jié)語 　　系統(tǒng)提高了公司對低壓配電網(wǎng)的管理水平，提高了電能質(zhì)量，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益和社會效益，也為公司基礎(chǔ)管理達標工作做出了貢獻。這些數(shù)據(jù)為我們對配電網(wǎng)的管理、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、電力設(shè)備選型提供了科學的依據(jù)。同時我們在低壓配電智能終端控制投切電容的定值中，增加了諧波閉鎖功能，一方面提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面避免了諧波經(jīng)無功補償電容放大，對電網(wǎng)造成的危害。 參考文獻 　　[1] 張文斐．構(gòu)建新一代電力信息管理系統(tǒng),廣東工業(yè)大學學報 2001.4 　　[2] 呂潤馀． 電力系統(tǒng)高次諧波．北京：中國電力出版社，1998.5 　　[3] 董云龍，吳杰,無功補償技術(shù)綜述,節(jié)能，2003.9 　　[4] 雷海浜,易本順．基于GPRS的電力變壓器負荷監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)．儀表技術(shù)與傳感器，2005.4 　　[5] 朱炯．配變實時監(jiān)控系統(tǒng)的功能與特點．浙江電力，2001（5）,pp58～60