马伟阳，单卡迪
浙江八达电子仪表有限公司，浙江省金华市，321000
摘 要：随着智能配电网精益管理要求的不断提高，厂站侧配用电系统的功能呈现多样化和智能化的发展趋势，在智能电网的发展背景下，物联网在电力系统中也得到了广泛的应用。本文在物联网结构的基础上，对厂站侧智能配用电综合管控体系进行研究设计，通过部署智能感知终端监测设备数据并上传到后端平台中实现数据汇集，建立起厂站侧智能配用电大数据挖掘的智能应用体系，有利于厂站侧智能配用电系统的高效管理与控制。
关键词：物联网；厂站侧；智能配用电
0 引 言
厂站侧配用电系统存在设备种类和数量多、现场安装环境复杂多样、分布式安装通信困难等特点，传统配用电设施的管控系统多由变电站综合自动化构成，只局限于电源进线、高低压进线的监测，缺少对厂站用户整体配电设施的系统考虑，不能从厂站用户的角度实施配用电设备缺陷及故障诊断、用电行为分析、能效综合管理、节能降损优化等应用。
随着智能配电网精益管理要求的不断提高，厂站侧配用电系统的功能呈现多样化和智能化的发展趋势，其接入的设备和信息也成爆发式增长，涉及配电设备状态监测、电能计量、无功补偿等功能，若按照传统的方式进行集中监测管理，将对运维人员、通信传输和主站信息处理带来巨大压力。
泛在电力物联网围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互[1]-[2]。基于泛在物联网技术研发智能配用电系统的综合管控技术体系，可解决厂站侧配用电网络结构复杂、设备数量多且数据量大、分布式安装通信困难等问题。
1 厂站侧智能配用电综合管控体系构架
结合厂站侧智能配用电设备及终端的实际应用，对基于泛在物联的厂站侧智能配用电综合管控体系进行设计。如图1所示。厂站侧智能配用电综合管控体系主要由配用电设备智能感知终端及数据管理系统两部分组成，通过分布部署在设备侧配用电设备智能感知终端对配用电设备的运行数据、状态数据进行采集处理，并上传到数据管理系统后台服务器中，从数据采集到分析存储，建立厂站侧智能配用电大数据挖掘的应用体系，为后续利用监测到的数据完成用电行为分析、能耗管理、电能质量分析及调控等功能提供数据资源基础。
图1 厂站侧智能配用电综合管控体系构架示意图
2 配用电设备智能感知终端
配用电设备智能感知终端硬件接口设计如图2所示，包括微处理器MCU最小系统、采集测量单元、人机交互单元、通讯单元及存储单元。
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图3 MCU总体软件流程框图
2.2 采集测量单元
采集测量单元完成配用电设备一二次A、B、C、三相电压三相电流共12路信号的实时采样并留有4路备用采集信号，以及有效值、功率、电能等电力参数的采集，可以完成电压的骤降和骤升事件判断，电压偏差、频率、谐波、总谐波失真和电压波动等电能质量指标的数据处理。此模块依赖于FPGA的12路采样启动时序控制，FPGA分别给12路采样启动信号，对12路采样做迟滞补偿，使主处理器得到的12路采样信号为同步信号，排除TV、TA的角度偏差。采集测量单元的软件流程框图如图4所示，稳态数据的数据处理在主循环中处理；而实时采样模块实现故障判断分析，为实时数据不能丢掉任何一个周波，所以在中断线程中等间隔启动处理。
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图4 采集测量单元软件流程框图
2.3 人机交互单元
人机交互单元完成数据实时显示，按键操作等，依赖于微处理器单片机的时序控制，包括显示和按键两部分功能电路。显示采用点阵液晶进行详细数据显示，按键操作采用6键式界面管理方式，进行菜单式多层结构显示控制。人机交互单元可建立按键码值、显示屏号映射表，进行人机交互管理。
2.4 通讯单元
通讯单元提供RS485、WiFi及以太网三种通讯方式，依赖于微处理器单片机的时序控制，具备两组通讯接口，分别使用各自的UART、ETH资源进行全中断式收发控制，实现读取、配置等交互，同时通过以太网通讯实现事件主动上报功能。
2.5 数据存储单元
数据存储单元完成配置数据的存储、电力参数历史数据的存储，依赖于微处理器单片机的I2C接口、SDIO接口时序控制。配置数据存储在铁电存储器中，包括校准数据、配置参数等信息，可以实现变更存储。本地历史数据存储于TF卡，最短1分钟保存一次，存储容量超过30天，且掉电不丢失。为保证TF卡历史数据的保证过程完成，设计掉电检测，在掉电发生后不再进行历史数据存储，直至再次回复供电。避免数据异常。
3 数据管理系统
前端分布的配用电设备智能感知终端为物联网结构中的感知层，数据管理系统为物联网结构中的平台层。感知终端在采集、分析、处理数据后将数据上传到数据管理系统后台服务器中，数据管理系统将监测区域内所有终端的各项监测数据进行汇集，并通过数据分类管理模块将各项监测数据分类编码，实现电力数据、电能功耗数据、电能质量数据的分类存储，为后续分析及处理提供可靠、高效的数据资源。
数据管理系统主要包括以下三部分。
服务器参数设置：主要设置C/S架构中对服务器的IP地址、端口号进行设置，启动服务器机制。用于配用电设备智能感知终端作为客户端主动连接服务器使用。
终端在线检测：对所建立连接的配用电设备智能感知终端进行通讯参数管理，终端运行参数设置，以及终端实现监测内容的获取，存入数据库分析管理，为此系统主要功能部分。
系统综合分析：用于对所有建立连接的配用电设备智能感知终端进行系统数据分析，完成评估结论的展示。
4 结论
本文“基于泛在物联的厂站侧智能配用电综合管控体系设计”，在物联网的结构基础上，结合厂站侧智能配用电设备及终端的实际应用，设计了一套基于泛在物联的厂站侧智能配用电综合管控体系，通过前端分布布置的配用电设备智能感知终端对配用电设备的运行数据、状态数据等进行采集、分析、处理及存储，并上传汇聚至后端数据管理系统服务器中，建立起厂站侧智能配用电大数据挖掘的智能应用体系，为后续的信息分析提供数据资源基础，为厂站侧智能配用电系统的综合管理与控制提供了一套高效便利的方案。
参考文献：
[1]肖白, 周文凯, 姜卓, 等. 泛在电力物联网研究现状分析[J]. 发电技术, 2020,41(01):88-93.
[2]彭澜, 严建君, 卢琴, 等. 基于泛在电力物联网的配电变压器智能监测系统设计[J]. 电工技术, 2020(19):150-151+154.
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