摘要：能源的日益枯竭，使得节能减损成为当前热门的话题，实现电能的精细化管理，节约能耗的同时保证电能质量，成为电力行业必须考虑的问题，智能电网技术也由此应运而生。但在实际运行中，因为电力网络的日趋复杂化，线路损耗、谐波污染以及故障排查困难等现象，给供电部门带来了巨大的经济损失，也导致了能源的虚耗和社会财富的流失。因此，结合当前先进的计算机和工业自动化技术，探讨实现能源的节约和电网的供电安全，具有重要的意义。本文基于实现电能精细化管理、节能降损、精准定位谐波及故障源的目的。
关键词：配电网；评估策略，监控系统
1引言
电力技术随着科技的发展也在持续提升，而居民生活水平的提高，也引导着人们对高质量电能的需求更加强烈。智能电网作为满足目前形势的解决方案，已变成电力行业最为热门的研究课题。这其中，配电网作为电力网络的关键结构，其智能化的进程，也引起人们越来越多的关注。随着负荷的急剧增长，传统的配电终端和控制方法，已经不足以应对日趋复杂的电网结构，无法实现更大规模的信息交互，更无法实现系统的精准、实时控制。同时，电网越发复杂庞大的结构，使得线路损耗越来越严重，但在我国目前的配电结构中，除省地级供电单位存在专门的线损管理方式以外，更低一级的供电系统，几乎不存在线损的监控与治理，造成了大量的能源浪费和经济损失。所以，建立一套更加完善、智能的配电终端单元、设计更加合理的控制方法，成为当前的主要需求。完善的系统需要实现对电网各节点数据的实时采集和分析处理，实时监测电网运行状况，并能够在故障发生时准确的定位并进行隔离和自愈。
2供配电单元智能监测系统总体方案
2.1 系统需求分析
近年来，物业公司、各单位后勤集团等一直深受用户用电的各类问题困扰。长期以来，电力工业随着国民经济的增长，保持持续健康发展，装机总量及发电量逐年增长，负荷的总量以及种类也越来越多，导致配电网系统结构更加复杂，而落后的自动化管理水平，也无法适应当前需要，导致故障排查变得极为困难。电力电子产品大量的存在于生活和工业生产中，产生的大量畸变电压、电流，涌入电力网络，威胁每一个电力使用者。供电公司评价单位效益的各项经济指标之中，极为重要的一点就是输电网的线损。随着我国经济的快速发展，居民用电需求量日益增加，也由此导致电网结构愈发复杂，线路上的电能损耗也越来越严重，而对应的线损计算却没有得到普遍的实践。在我国的供电单位体系中，省地级供电公司，线损计算尚且较为正规，而县区级电力单位则基本上不存在专门的网络线损计算软件。线损计算的缺失，造成了巨大的经济损失，与此同时，在营造公开、公平的电力市场的时候，不得不面对电力系统进入市场的关键问题——怎样才可以实现网络损耗在发电公司和用电单位之间的合理分配。在遇到各类违规用电行为是，管理者想要通过强制手段限制时，用户照明等正常用电行为却会受到波及。因此，对于用户用电的管理不能局限于传统的人工方案，需要更加科学、精准的控制方案。
2.2 系统功能分析
配电管理系统就是将当代计算机与通信系统、电力设备、控制方法相结合，实现对电网运行状态、供用双方信息、电网结构、电力参数等的统筹，从而对配电网络状况实时监控的系统。实现对配电网络的状况监测、实时操控及运行保护，是当前配电自动化的三个基本功能。其中，安全监测功能是指建立全面的量测系，采集配电网上的运行状态量、电压电流各项参数等，实现对配电网络的监控；控制功能是指可以在工程需要的时候，配电主站利用系统通信网络，实现对线路中某支路的合跳闸、无功补偿设备投切等；保护功能则是指根据监测功能采集的数据分析结果，准确判断、定位故障区段，实现故障区的隔离，保障正常区域的供电。在上述三项功能中，安全监测功能实现数据的采集并分享给他功能，为功能的实现提供决策依据，是配电管理自动化实现的基础，数据的采集和分析是执行控制方法的指导，没有合理精确的数据库支持，就无法实现电力系统的控制与保护。
3. 供配电单元智能监测系统设计
同过 MCGS 组态软件建立了供配电单元智能监测系统，实现了理论到实际的转变。该系统是本文的核心内容及主要的成果展示，通过该系统我们可以详细的了解供配电单元内各支路用户的用电具体信息，除各项电参数外，还包括各相线损、谐波情况等。
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3.1 MCGS 软件平台
MCGS（Monitor and Control Generated System）是一种常用的工业组态软件，该软件应用基于 Windows 操作系统，能够根据设计者需要，快速搭建和生成上位机监控系统。为了适应不同的工业实际需求，该软件版本发行了通用版和嵌入版两种版本，本文供配电单元智能监测系统的设计开发，采用的是嵌入版。MCGS 嵌入版可以通过结合现场设备，实现对数据的实时采集，并能够以图表、动画等形式生动的展现给用户，满足工程中各项实际操作需要。除了上述特点外，嵌入版最大的优势在于自带模拟运行环境，可以帮助用户在工程投入实践运行前，进行模拟调试，验证系统各项功能是否能够实现，工程是否还存在漏洞，从而提高工程实际成功率，节省开发时间。“MCGS 嵌入式版，主要包括三个部分，组态环境、运行环境和模拟运行环境。上面介绍了模拟运行环境是嵌入版对比通用版的一大优势，是嵌入版都有的，用来对使用者设计的程序进行调试。组态环境便是用户进行程序设计的界面，用户可以根据自身需要开发出自己想要的组态界面，经过模拟运行环境调试通过厚，再将工程文件下载到下位机上独立运行。
3.2 系统原理
传统的供电系统中，大型电力用户向供电公司购买电能，同时辐射周围商区。供电公司在收取电费时，直接抄表高压侧，而购电用户向转工户收取电费则直接抄低压侧。这其中存在的问题就是没有考虑网络线损的存在，往往在不知不觉中给单位带来较大的经济损失。而在供电系统管理中，单纯的依靠用户侧的电表反馈数据，当发生窃电、故障、产生谐波时，往往不能精确定位，及时处理。本文修改后的供电系统如上图所示，在管理侧同时装有测量装置，此装置不需要向用户侧电表一样高端智能化，只需要可以准确测量电参数即可。将测量装置与用户侧电表的数据同时传入控制终端，即可通过对数据的处理，分析网络的线损、故障，并准确定位谐波源，从而采取适当的措施来降低线损、抑制谐波、处理故障，提高单位的经济效益。
3.3 监控系统的组态设计
窗口的功能与粘贴板相似，对用户完全开放，使用者可以根据自己的需要，在上面添加系统提供的，或者创建自己需要的部件，然后将部件结合，组合成自身需要的结构，再通过对各项参数的设置，实现画面的动态性能。用户窗口是使用者设计组态显示界面的地方，能够根据设计者需要设计多个，是系统数据和控制流程“可视化”的体现部分，用户窗口是用户自行设计的可视化界面，通过调用运行策略、关联数据库中变量的方式，可以使得画面“活动”起来。而设备窗口和主动窗口只有一个，但设备窗口中可以添加多个设备，而主控窗口可以实现对多个系统参数的设置。实时数据库与互联网行业的数据库相似，可以定义大量的数据，并能实现对数据的存储、属性封装、处理，所有现场设备采集到的数据，都需要关联设备窗口后，关联到数据库中的变量，才能为系统所识别，从而将数据共享到系统各个功能部件，实现现场数据与组态系统的联动。运行策略则是控制方法的体现，对应不同的部件，可以有不同的控制逻辑，所以运行策略也可以有多条。
6.结束语
本文阐述了供配电单元智能监测系统的各组成部分及其功能，说明了各模块之间的内在关联及工作原理。系统的设计是在不断的摸索中逐步实现的，通过给出部分模拟数据，在模拟环境下验证相关功能。之后结合实验室现有条件，将系统进行了实物连接，测试了单相情况下系统的功能准确性，基本实现了前期所设立的系统功能目标，为智能配电网的推广，做出了一定的探索。
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论文作者:张凡
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：系统论文; 功能论文; 用户论文; 组态论文; 电网论文; 数据论文; 谐波论文; 《电力设备》2019年第13期论文;