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电力监控系统智能测控仪表的研究与设计

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  是电力系统数字化和信息化的产物,是智能电网的基本组成部分,建设安全可靠的电力监控系统对智能电网的发展有重要的作用。电力监控系统主要用于电力系统、工矿企业、科研设施、医院、智能建筑等诸多领域的供配电系统中[1],以实现对电压、电流、功率、功率因数、频率和电能等电力参数的实时监测和显示,并能根据监测结果对相关设备进行控制,提高供配电系统的可靠性和安全性。智能测控仪表是电力监控系统的前端元件,其主要作用是高精度的测量所有常用电力参数,并具有数据通信和远程控制功能,以实现与电力监控系统之间的信息交换[2]。

  1 电力监控系统的结构

  电力监控系统是以现代电子技术、计算机技术、技术和测控技术为基础,通过对供配电系统中的高压开关柜、低压开关柜、电力变压器、测控仪表等设备的工作状态进行监控,实现供配电系统的集中监控管理和分散数据采集。电力监控系统主要由、层和系统管理层构成[3],其系统结构如图1所示。

  1.1

  是电力监控系统中的最底层,位于变配电系统现场,主要包括各种测控仪表、智能断路器、微机保护装置、温湿度控制器和现场监控装置等。现场监控层的主要作用是采集变配电系统现场的电压、电流、功率、功率因数、开关状态等信息,并将采集到的信息通过层传递给系统管理层。同时,现场监控层也可以作为执行单元,通过网络通信层接收系统管理层发出的各类指令。现场监控层中的设备或装置应相对独立,可以不依赖于监控网络而独立运行。

  1.2 网络通信层

  网络通信层是电力监控系统中的中间层,负责与现场监控层中的设备或装置进行数据通信,收集各类设备或装置的数据或状态信息,进行处理后集中打包传送给系统管理层,同时负责接收系统管理层发送的各类指令,并转发给现场监控层。网络通信层通常由现场总线通信网络和通信网络构成。

  1.3 系统管理层

  系统管理层是电力监控系统中的最高层,位于监控室内,主要由电力监控管理计算机及其外围设备、网络设备等构成。系统管理层负责对整个变配电系统进行监控,其主要作用是解析网络通信层上传的数据包,对数据进行管理和分析,并根据系统运行的状态,向现场监控层中的设备或装置发送指令,执行相关操作。

  2 智能测控仪表的设计方案

  智能测控仪表位于电力监控系统中的现场监控层,用于完成电力参数的数据采集与传输,并执行由监控主机下发的操作指令。智能测控仪表不依赖于监控网络而独立运行,其最基本的功能是电力参数的采集与显示、数据传输和远程控制[4]。此外,根据不同的需求,智能测控仪表还可以具备电能质量分析、费率计量、故障信息和事件记录等功能[5]。

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