中压配电室智能配电监测系统设计研究

摘""要：中压配电室的智能配电监测系统可与用户直接连接，成为帮助用户分配电能的关键之一。而中压配电室是否可以完成智能化的配电监测工作，会对人们的生活、生产活动带来直接影响。基于此，结合实际思考，首先简要分析了中压配电室智能配电监测系统设计架构，其次阐述了中压配电室智能配电监测系统的设计措施。以期对相关部门的工作有所帮助。

关键词：中压配电室""配电监测""局部放电""系统设计

中图分类号：TM73

Design"and"Research"of"Intelligent"Distribution"Monitoring"System"for"Medium"Voltage"Distribution"Room

WANG""Dong

Fujian"Southeast"Electrochemical"Co.，"Ltd.，"Fuzhou，"Fujian"Province，"350309"China

Abstract："The"intelligent"distribution"monitoring"system"in"the"medium"voltage"distribution"room"can"be"directly"connected"to"users，"becoming"one"of"the"keys"in"helping"users"distribute"electrical"energy."Whether"the"medium"voltage"distribution"room"can"complete"intelligent"distribution"monitoring"work"will"have"a"direct"impact"on"people's"lives"and"production"activities."Based"on"this，"combined"with"practical"thinking，"it"first"briefly"analyzes"the"design"architecture"of"the"intelligent"distribution"monitoring"system"for"medium"voltage"distribution"rooms."Secondly，"the"design"measures"of"the"intelligent"distribution"monitoring"system"for"medium"voltage"distribution"rooms"are"elaborated，"hoping"to"provide"assistance"to"the"work"of"relevant"departments.

Key"Words："Medium"voltage"distribution"room;"Distribution"monitoring;"Partial"discharge;"System"design

由于目前社会中的电力负荷呈现出不断增长的趋势，电力企业的工作压力也不断增大。但以往的中压配电工作，在配电保护、控制和监视期间容易发生线路熔断、装置接触不良、绝缘缺陷等问题，所以，本文针对中压配电室智能配电监测系统的设计活动展开论述，目的在于延长中压配电室的运行全生命周期。要想使相关人员改变传统的人工管理方式，需通过先进技术的融入，设计中压配电室智能配电监测系统，以得到优化供电及仪器设备的管理方法的结果。这样既可以辅助中压配电室的高效运行，又可展现出智能配电监测系统在中压配电室的根本价值，使后续智能配电监测系统既可以实现远程的控制与监测；又能帮助运维人员开展对配电系统的实时监测活动，掌握设备的运行状态与信息，在电力行业内展现出广泛的应用前景。

1""项目背景

本项目为中压配电室的综合在线监测系统建设项目，以设备的预防及数据维护为主，采用实时监控的方式，开展分析、诊断及预测工作，以便提前预知设备运行期间发生的运行隐患，有助于完成设备预防性维护工作。同时，本项目为实现配电室的全区域覆盖，需采用暂态的电波传感器、红外测温模组以及超声传感器等设备实现无人值守的。监测配电设备如容屏、回路、开关柜等的运行状态，分析设备运行环境及状态，降低安全生产事故的发生概率，进而减少经济损失。在系统设计前，先进入现场进行考察，然后完成方案设计CAD设计图纸，整合与配电变电室区域设备点位、光电转换器等相关的内容，借助智能配电监测系统，满足项目的建设需要。

2""中压配电室智能配电监测系统的设计架构

相关人员应归一化现场传感监测层、硬件设备层及系统管理层，增设监测终端，采集配电信息，通过硬件设备层收集数据，经网络传输到系统管理层。

2.1""传感监测层

将标称的电压设置为3×220"V/380"V，让标称的电流为1.5～1.6"A；标称的频率是50"Hz。采用精准测量的方式，防止电压测量期间出现误差，将最大电压及电流的误差值控制在2%以内[1]。确保该系统在温度为-40～70"℃的环境内进行工作，让终端的功耗控制在5"W左右，而设计现场传感监测层时可划分多个模块，将初始测试线路零线电压维持在±1.0"kV左右，频率为3"kHz，运行时间为0.5"min，系统状态处于平稳；所设置的A相电压是±2.0"kV，频率为5.0"kHz，运行时间为1"min；B相电压是±2.0"kV，频率为5.0"kHz，运行时间为1"min；C相电压是±2.0"kV，频率为5.0"kHz，运行时间为1"min；而加入智能配电监测系统后，详细分析的方式得到，零线电压是±2.0"kV，频率为5.0"kHz，运行时间为1"min，所设置的A相电压是±4.0"kV，频率为2.5"kHz，运行时间为1"min；B相电压是±4.0"kV，频率为2.5"kHz，运行时间为1"min；C相电压是±4.0"kV，频率为2.50"kHz，运行时间为1"min，系统状态更稳定。

2.2""硬件设备层

规划硬件设备层，计量电压与电流的有效值，使所应用硬件满足电流及电压要求。倘若为三相的交流电，为确认其中的有效值，可通过下述公式计算：

式（1）中：表示三相交流电采样信号值；N表示输入电流值；f表示低通滤波；n表示可变参数。同时，采用抗扰度试验的方式，从额定值进行分析，使电源DC12"V电压暂降到30%、60%、100%，按次序进行跌落及中断时间，使间隔时间是5"s；共开展2次，间隔时间是10"s。此时，在电压变化实验中，电压是以逐渐减小状态呈现的，初次额定电压下降了40%，随后，减小至“0”。排除了1次的性能暂降外，试验皆满足抗扰度试验合格标准，控制用电管理难度[2]。

3""中压配电室智能配电监测系统的设计措施

3.1""加快规划设计硬件系统

3.1.1""划分硬件电路

测试环节终端需按照X、Y、Z三个方向施加场强，最少施加10"V/m；起止频率是80～1"000"MHz；步长是20%，所驻留的时间是15"s。而上层的电路板可采集电量参数，规划AC-DC电源模块，利用200"V交流电的外接方式，让24"V的直流电完成下板的接入工作。确认电磁场的调制幅度为80%，比原有的升高了20%，保证在管理期间实现对数据信息指令的发送以及接收[3]。

3.1.2""负载电流取样机

确认配电室内的整流电路、负载电流取样情况，实现模/数的转换，按设计内容，接入主机连接配电室并通过CPU控制器，转换整流电路。让人机界面展示各类信息，最终实现对数据内容的存储[4]。而增设电流互感装置T1（如图1所示）。

图中：R表示为电阻；I表示电流；E表示电源。根据配电监测系统的运行情况，了解火线是经过T1后贯穿于磁环的。若此线路处于一定负载状态，则负载电流会经过交变池，与互感装置进行对接，配合连接次级线圈并增加了电流的产生[5]。

3.1.3""硬件装置

由于中压配电室内所涉及的仪器设备相对较多，所以其通信传输信号也存在一定的差异。首先结合仪器设备的情况，采用模/数转换装置的应用，以ADS1253E/2K5的模/数转换器为主，其参数值如表1所示。

随着ADS1253E/2K5的模/数转换器的接入，可接入单片机创建模数转换电路。优选型号为SXDP6745-20型号的单片机，使设备的红外分辨率≥384×288；红外焦距≥3.2"mm；红外视场角≥55°×41°并注重监控系统的测温功能，实现对配电室内最少5个热源的实时测量。

3.2""合理设计系统软件

3.2.1""数据采集和存储

根据配电室的运行情况结合现有条件，开展对配电监测系统内数据内容的采集、检索工作[6]。生成数据的处理模型，分析输出及输入数据的运行情况，并根据公式确认智能配电监测系统的电力负荷input，具体如下：

式（2）中：AV表示电力系统节点的电压幅值；V表示相位角区域的电流幅值；P表示相位角；I表示电流或功率的负载数据；Ai表示配电室电力信号的输出值；Pre表示下一阶段的电压电流值。

（1）相关人员结合三相总电度、电源电压以及电流等，获取参数并检测系统中所输入的数据信息，依靠网络渠道完成传递。

（2）规划子模块，利用存储模块、计量模块、人机交互模块以及温湿度采集模块等，连接子模块并借助底层的驱动函数，执行编写活动。增设千兆汇聚交换机，将其参数规格设置为48个10/100/1"000"Base-T"RJ45端口，利用4个独立千兆SFP端口，开展功能的删减以及扩展活动，增加微处理器的应用并设计计量模块程序，完成数据传出工作[7]。待上电以及复位完毕后，方可通过3次的SS引脚方式，让配电室进入一种常见的串行通信接口协议（SPI）模式，准确计算误差值，具体公式如下：

式（3）中E为误差值；yk为输出时的实际值；Tk为输出时预测值。然后，相关人员即可结合更新数据情况，确认配电网偏置与权重，预测网络性能。重复反向传播及前向传播的过程，及时发送字节并确认寄存器所在地址。而配电室内所应用的器件地址为8位，高7位是期间地址，剩余1位是读写控制位。

3.2.2""加强分析配电室运行情况

判断配电室当前的运行情况，实现对运行数据信息的采集及存储。实时分析监测系统的运行状态，了解各项参数是如何变化的并设定相应阈值。设计通信模块程序，通过Modbus通信协议，配合使用输入存储器，利用四核A53的CPU架构、16"GB存储内存，将读多个寄存器的十六进制功能码设置为0×03；读输入寄存器功能码设置为0×04，传输到信息帧的最后移位后，方可再次读取和验证信息[6-7]。

4""结语

综上所述，为确保中压配电室中的智能配电监测系统顺利运行，还需了解电力工程项目的发展情况，明确系统的总体设计架构，并采用加强设计硬件系统合理设计系统软件的方式，合理编写程序并融入使用模块化的设计理念，确保相关人员及时检索并存储数据内容，强化中压配电室智能管理水平。

参考文献

[1]史京平.智能配电系统在石化的应用[J].智能建筑电气技术，2024，18（3）："143-147.

[2]宋熙.低压智能配电系统在居民用电中的应用[J].内江科技，2024，45（7）：88-90.

[3]王雪松.智能化配电监测系统的安全保障策略分析[J].电子技术，2024，53"（1）：200-201.

[4]严江波，贾维瀚.智能配电技术在110kV工程中的应用[J].电子技术，2024，"53（1）：248-249.

[5]李波.基于人工智能的配电室智能管理系统设计[J].电工技术，2022（16）："30-32，48.

[6]唐振坤.智能配电监测系统设计及故障预警研究[D].南京：南京邮电大学，2021.

[7]谢鸿鹄.基于物联网的分布式低压配电远程监测系统[D].南昌：南昌航空大学，2021.