? 變電所是供電系統(tǒng)的重要設(shè)施，是供電生產(chǎn)管理中實(shí)施監(jiān)測的主要對象。目前，對于變電所的監(jiān)測大多數(shù)情況仍然采用傳統(tǒng)儀表和人工抄表的方式完成，特別是對于無人值守的終端變電所，只能通過巡檢的方式才能實(shí)現(xiàn)。由于監(jiān)測手段落后、工作效率低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)管理和市場經(jīng)濟(jì)激烈競爭的需求。為此，研發(fā)了REMODAQ-8073 電力參數(shù)" title="電力參數(shù)">電力參數(shù)監(jiān)測設(shè)備，它是一種性能優(yōu)良的模塊化三相電力參數(shù)數(shù)據(jù)采集" title="數(shù)據(jù)采集">數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，可以方便地應(yīng)用于變電所的監(jiān)測。
1 RemoDAQ-8073 模塊結(jié)構(gòu)及特性
RemoDAQ-8073 是采用微控制器（MCU）、專用集成電路（A S I C ）和通信等技術(shù)的電力參數(shù)測量專用模塊，能夠測量三相電壓（ua/ub/uc）、三相電流（ia/ib/ic）、有功功率（P）、無功功率（Q）、功率因數(shù)（Cosθ）和電量（KWH），并配備了串行通信接口" title="通信接口">通信接口，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 R-8073模塊結(jié)構(gòu)
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ASIC 采用16 bits ADC 對交流電壓、電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電壓輸入范圍0～500 V；電流輸入范圍0 ～5A，測量精度0.2 級。通信接口有RS-232 和RS-485 兩種形式，采用主從式通信協(xié)議，協(xié)議數(shù)據(jù)格式有ASCII 編碼和Modbus/RTU兩種。ASCII 編碼格式適合于高級語言（如Microsoft Visual Basic）編程接口。
圖2 R-8073通訊協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)
在圖2 中，起始符標(biāo)識一個(gè)數(shù)據(jù)包的開始，占用1 B，由“S、%、#、>、&、！、?”等不同字符擔(dān)當(dāng)；模塊地址標(biāo)識一個(gè)具體的模塊，為2 B 的十六進(jìn)制數(shù)，范圍是00～FFH；指令碼決定命令的作用，占用1 B，有的命令沒有指令碼，而由起始符擔(dān)任；
數(shù)據(jù)塊是命令或響應(yīng)所包含的數(shù)據(jù)，長度隨命令和響應(yīng)的不同而變化；校驗(yàn)碼用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)包的正確性，采用累加和方式，占用2 B；結(jié)束符為一個(gè)回車符，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)包的結(jié)束。
可以看出，RemoDAQ-8073 模塊既支持單點(diǎn)電力參數(shù)監(jiān)測也支持網(wǎng)絡(luò)化電力參數(shù)監(jiān)測，為其應(yīng)用奠定了良好的通信接口基礎(chǔ)，其典型應(yīng)用電路如圖3 所示。
圖3 R-8033的典型應(yīng)用
2 基于模塊組建分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)" title="監(jiān)測系統(tǒng)">監(jiān)測系統(tǒng)
變電所是連接電網(wǎng)和用戶的“橋梁”，一般由進(jìn)線、出線（用戶線）、變壓器和控制設(shè)備等組成，需要監(jiān)測的內(nèi)容有進(jìn)出線電力參數(shù)、設(shè)備開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)裝置開關(guān)狀態(tài)和變壓器溫度等。
考慮到監(jiān)測對象及內(nèi)容的多樣性，采用分布式結(jié)構(gòu)組建變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該是優(yōu)選方案，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示。
圖4 分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由各種模塊化的監(jiān)測站（電力參數(shù)、模擬量和開關(guān)量" title="開關(guān)量">開關(guān)量）、RS-485 工業(yè)現(xiàn)場總線和監(jiān)測計(jì)算機(jī)等組成。其中：
（1）電力參數(shù)監(jiān)測站采用RemoDAQ-8073 模塊，完成進(jìn)線和出線的電力參數(shù)測量；
（2 ）模擬量監(jiān)測站采用RemoDAQ-8017 模塊，完成8路模擬量的測量；
（3 ）開關(guān)量監(jiān)測站采用RemoDAQ-8053（16 路輸入），完成開關(guān)量的狀態(tài)采集；
（4 ）監(jiān)測計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、定時(shí)記錄和存儲、監(jiān)視及故障報(bào)警；
（5）RS-485 總線將所有監(jiān)測站和監(jiān)測計(jì)算機(jī)連接起來，組成一個(gè)分布式變電所監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
在監(jiān)測計(jì)算機(jī)中，可以在Microsoft Windows操作系統(tǒng)上，使用Microsoft Visual Basic或其它計(jì)算機(jī)語言開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，通過Microsoft Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警信息，聯(lián)合Microsoft Excel 完成報(bào)表輸出，功能模塊如圖5 所示。
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圖5 變電所監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊
圖5 中的本地通信服務(wù)功能完成從各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)采集，是應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵部分。根據(jù)主從式通信協(xié)議的特點(diǎn)，本地通信可以采用圖6 的通信流程。該流程可以充分利用RemoDAQ-8073 模塊通信協(xié)議，進(jìn)行通信控制和檢測，可靠地完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
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圖6 本地通訊服務(wù)程序流程
3 應(yīng)用實(shí)例及效益分析
圖4 所示的基于RemoDAQ-8073 模塊的分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在鐵路企業(yè)的多個(gè)35 KV、10 KV 變電所獲得了應(yīng)用。下面是一個(gè)10 KV 變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，監(jiān)測對象及內(nèi)容如表1 所示，配備的主要硬件設(shè)備如表2 所
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在監(jiān)測計(jì)算機(jī)中，安裝了使用Microsoft Visual Basic 開發(fā)的變電所監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、定時(shí)記錄和存儲、監(jiān)視及故障報(bào)警等。其中，監(jiān)視界面有數(shù)字化、模擬化和圖形化3 種形式。
4 效益分析
監(jiān)測系統(tǒng)的投入運(yùn)行取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）通過電壓監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)某35 KV 變電所1#總板（進(jìn)線）PT 的A 相失壓，經(jīng)檢查是保險(xiǎn)絲開路造成的。技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除了故障，避免了電量計(jì)量的大量損失；
（2）通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)，某10 KV 變電所進(jìn)線的兩相電流為零，經(jīng)檢查得知是C T 失效導(dǎo)致的。技術(shù)人員及時(shí)地進(jìn)行了更換，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。
（3 ）某終端用戶的三相電壓有的偏高、有的偏低，影響用電設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行。通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)是由于三相負(fù)載不太平衡造成的，技術(shù)人員及時(shí)地調(diào)整了三相負(fù)荷分配，提高了供電質(zhì)量。
（4 ）某變電所輸出電壓過高，導(dǎo)致用戶設(shè)備損壞，用戶要求賠償。通過工況數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)輸出電壓確實(shí)過高，但是由于進(jìn)線電壓過高造成的，是上級供電部門的責(zé)任，而不是該變電所的直接責(zé)任，避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
5 結(jié)束語
RemoDAQ-8073 是采用微控制器和專用集成電路完成三相電力參數(shù)測量的專用模塊，其通信接口為組建分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)奠定了必要的基礎(chǔ)。分析和實(shí)踐證明，模塊化變電所監(jiān)測的方案是切實(shí)可行的，具有結(jié)構(gòu)簡單、伸縮性好和性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。