风、光、市电‘三电’智能监控技术的研究

蔡大华

【摘 要】 本文介绍‘三电智能监控的要求及实施的方法，提出基于无线传感网技术的在线检测风光电的相关参数及故障自动切换的方法，给出了检测点的物理量及控制器的组成、功能，具有技术新、价格低、可靠性高等特点，有一定的实用性。

【关键词】 三电 传感网 控制器

1 引言

随着能源危机日益临近，以及人们对环境污染的重视，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。所谓‘三电是风力发电供电、光伏发电供电以及市电供电。风光发电应用系统，是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。但风力及光伏发电受环境及气候影响很大，影响供电的稳定性及安全性。随着我国经济高速发展，人民的生活水平提高，用电量日益增加，对用电质量及安全要求越来越高。采用‘三电合一的供电方式，可以避免风力及光伏发电不能满足供电要求时，能自动切入市电供电，从而保证用电负载的正常工作。如何保障三电有效、实时的切换，保证用户的用电需求安全，是本文研究的主要内容。

2 ‘三电智能监控要求

供电运行数据是整个配电网数据的重要组成部分，其中包括电压、电流、有功（无功）、功率因数、有功（无功）电量等，此外还有光照强度及风力大小对光伏及风力发电的影响。这些数据正常与否是供电运行是否良好的重要反映。对重要运行数据采取实时监控，可以及时了解设备运行状况，对运行数据异常能及时发现这些故障隐患，尤其是早期发现，早采取措施，将减少维修成本，缩短停电时间，保障供电稳定及安全，有很多经济及社会意义。

根据供电线路运行情况，采用电压、电流变送器、功率因数变送器等测试线路的工作电压、电流、功率因数作为监控数据；其它物理量如光照、风力、温度、湿度等的模数传感器模块、无线数据采集传输模块和微处理器模块三大功能模块构成，实现由无线传感器节点采集、微处理器对前端的网络数据处理发布、网络远端的检测系统（PC机）对数据分析和处理完整功能的物联网系统。

3 ‘三电智能监控方法

传感网络是一种全新网络技术，它综合了传感器、微处理器及通讯等技术，在物联网通信中，传感器依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同。通过射频信号自动识别对象，完成获取相关数据后，再将采集来的数据通过优化后经无线电波或互联网传输给信息处理中心，进而通过互联网实现更大范围的跟踪、监控，传感网络将给生产控制及生活方式带来根本性的变化。

采用已经技术成熟且价格适中的无线传感器可以根据需要增加测试点，不用另外布线，通过无线通信模块将测试点信号传输至控制器，再通过互联网或电信与监控中心主控器相连。监控中心对各观测点参数状态显示，并可以根据需要加声光报警装置，提高运行状态监控的实时性、快速性。对于线路电压低于10%或线路电流超过10%到达设定时间后，或线路故障断电，可以将风、光电切除，而将市电自动切入，保证电网的安全及供电的连续性。

对备用市电电源的投入保护装置将包括CPU模块、继电器模块、交流电源模块、人机对话模块等构成，具有抗干扰性强、稳定可靠、使用方便、显示直观等优点

每个控制点可以设置如下观测点：

（1）运行数据测试：电压、电流、有功功率等；（2）光照测试：室外太阳光测试；（3）风力测试：风力发电风力强度的测试；（4）湿度测试：观测点的湿度测试；（5）温度测试：电气设备及线路的温度测试。

控制器：

（1）功能：各控制点的数据通信、存储、处理；显示状态，设置输入参数；完成人机对话。（2）结构：微型处理器、显示屏；互联网络驱动模块。

4 结语

随着人们对环境要求越来越高，采用光、风发电应用的范围及比例会逐步提高。采用无线传感网络模块可以减少现场施工布线；智能控制器集数据参数采集、处理、实时显示、参数设定、人机对话及报警等功能，实现监控的实时性、快速性。通过互联网能方便实现远距离传输，监控，进一步拓展监控范围。

参考文献：

[1]曾令琴.供配电技术.高等教育出版社，2008.

[2]陈家瑂.共配电系统及其电气设备.中国水电水力出版社，2004.

[3]杨宗德.《嵌入式ARM系统原理与实例开发》.北京大学出社，2006.endprint