摘要：分析三相電力參數(shù)測量專用模塊EDA9033 的結構及特性，提出基于專用模塊組建分布式變電
所監(jiān)測系統(tǒng)的方案，給出應用實例和效益分析。實踐證明：使用專用模塊進行變電所監(jiān)測是切實可行的，具有結構簡單、伸縮性好和性能可靠等優(yōu)點。
中圖分類號：U224-39 文獻標識碼：A

Technology and application of monitoring based on module of transformed substation
YU Zhi-yong1, PENG Yan1, DENG Shi-jian2, JIN Yan2
(1. Depot of Water and Electric Supply, Xuzhou Railway Subadministration, Xuzhou 221004, China; 2. School of
Communication & Electronic Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China)
Abstract: The structure and characteristics of EDA9033 module which was specially used to measure electric power parameter
were analyzed, the solution of constructing Distributed Transformer Substation Monitoring System on module was brought
forward, and the application instance and its benefits analysis were presented. It was proved in practice that using specificmodule to monitor transformed substation was feasible and had the advantages of simple structure, good flexibility and reliable
performances.
Key words: modular; EDA9033; transformed substation; Distribut Monitoring System

變電所是供電系統(tǒng)的重要設施，是供電生產(chǎn)管理中實施監(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)濟激烈競爭的需求。為此，研發(fā)了EDA9033 電力參數(shù)監(jiān)測設備，它是一種性能優(yōu)良的模塊化三相電力參數(shù)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，可以方便地應用于變電所的監(jiān)測。
1 EDA9033 模塊結構及特性
EDA9033 是采用微控制器（MCU）、專用集成電路（A S I C ）和通信等技術的電力參數(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，其結構如圖1 所示。
在圖1 中，ASIC 完成三相電力參數(shù)的測量，REC/DRV 完成與監(jiān)測計算機或工業(yè)現(xiàn)場總線的通信接口，MCU 完成模塊的數(shù)據(jù)采集、通信和系統(tǒng)控制等。

ASIC 采用12 bits D/ADC 對交流電壓、電流進行轉換，電壓輸入范圍0～500 V，分為11 檔量程；電流輸入范圍0 ～10 A，分為5 檔量程，但可以正確測量滿量程1.5 倍的輸入信號，測量精度0.5 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 編碼和十六進制編碼（LC-01）兩種。ASCII 編碼格式適合于高級語言（如Microsoft Visual Basic）編程接口，LC-01編碼格式適合于匯編語言和C 語言編程接口。ASCII編碼格式的通信協(xié)議與ADVANTECH 公司
ADAM4000 系列模塊的兼容，其數(shù)據(jù)包結構定義如圖2 所示。


在圖2 中，起始符標識一個數(shù)據(jù)包的開始，占用1 B，由“S、%、#、>、&、！、?”等不同字符擔當；模塊地址標識一個具體的模塊，為2 B 的十六進制數(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，而由起始符擔任；
數(shù)據(jù)塊是命令或響應所包含的數(shù)據(jù)，長度隨命令和響應的不同而變化；校驗碼用于檢驗數(shù)據(jù)包的正確性，采用累加和方式，占用2 B；結束符為一個回車符，用于標識數(shù)據(jù)包的結束。
可以看出，EDA9033 模塊既支持單點電力參數(shù)監(jiān)測也支持網(wǎng)絡化電力參數(shù)監(jiān)測，為其應用奠定了良好的通信接口基礎，其典型應用電路如圖3 所示。


2 基于模塊組建分布式變電所監(jiān)測系統(tǒng)
變電所是連接電網(wǎng)和用戶的“橋梁”，一般由進線、出線（用戶線）、變壓器和控制設備等組成，需要監(jiān)測的內(nèi)容有進出線電力參數(shù)、設備開關狀態(tài)、保護裝置開關狀態(tài)和變壓器溫度等。
考慮到監(jiān)測對象及內(nèi)容的多樣性，采用分布式結構組建變電所監(jiān)測系統(tǒng)應該是優(yōu)選方案，其結構如圖4 所示。


該系統(tǒng)主要由各種模塊化的監(jiān)測站（電力參數(shù)、模擬量和開關量）、RS-485 工業(yè)現(xiàn)場總線和監(jiān)測計算機等組成。其中：
（1）電力參數(shù)監(jiān)測站采用EDA9033 模塊，完成進線和出線的電力參數(shù)測量；
（2 ）模擬量監(jiān)測站采用ADVANTECH ADAM 4017 模塊，完成8路模擬量的測量；
（3 ）開關量監(jiān)測站采用ADVANTECHAD-AM4053（16 路輸入），完成開關量的狀態(tài)采集；
（4 ）監(jiān)測計算機進行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、定時記錄和存儲、監(jiān)視及故障報警；
（5）RS-485 總線將所有監(jiān)測站和監(jiān)測計算機連接起來，組成一個分布式變電所監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)。
在監(jiān)測計算機中，可以在Microsoft Windows操作系統(tǒng)上，使用Microsoft Visual Basic或其它計算機語言開發(fā)系統(tǒng)應用軟件，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)和報警信息，聯(lián)合Microsoft Excel 完成報表輸出，功能模塊
如圖5 所示。


圖5 中的本地通信服務功能完成從各個模塊的數(shù)據(jù)采集，是應用程序開發(fā)的關鍵部分。根據(jù)主從式通信協(xié)議的特點，本地通信可以采用圖6 的通信流程。該流程可以充分利用EDA9033 模塊通信協(xié)議，進行通信控制和檢測，可靠地完成數(shù)據(jù)采集任務。
3 應用實例及效益分析
圖4 所示的基于EDA9033 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35 KV、10 KV 變電所獲得了應用。下面是一個10 KV 變電所監(jiān)測系


統(tǒng)應用實例，監(jiān)測對象及內(nèi)容如表1 所示，配備的主要硬件設備如表2 所示。


在監(jiān)測計算機中，安裝了使用Microsoft Visual　Basic 開發(fā)的變電所監(jiān)測系統(tǒng)應用程序，進行數(shù)據(jù)采集、定時記錄和存儲、監(jiān)視及故障報警等。其中，監(jiān)視界面有數(shù)字化、模擬化和圖形化3 種形式，圖7是圖形化監(jiān)視界面。
4 效益分析
監(jiān)測系統(tǒng)的投入運行取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）通過電壓監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)某35 KV 變電所1#總板（進線）PT 的A 相失壓，經(jīng)檢查是保險絲開路造成的。技術人員及時發(fā)現(xiàn)并排除了故障，避免了電量計量的大量損失；


（2）通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)，某10 KV 變電所進線的兩相電流為零，經(jīng)檢查得知是C T 失效導致的。技術人員及時地進行了更換，保證了設備的正常運行。
（3 ）某終端用戶的三相電壓有的偏高、有的偏低，影響用電設備安全、可靠地運行。通過電流監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)是由于三相負載不太平衡造成的，技術人員及時地調(diào)整了三相負荷分配，提高了供電質量。
（4 ）某變電所輸出電壓過高，導致用戶設備損壞，用戶要求賠償。通過工況數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)輸出電壓確實過高，但是由于進線電壓過高造成的，是上級供電部門的責任，而不是該變電所的直接責任，避免了不必要的經(jīng)濟損失。
該模塊已在原徐州鐵路分局水電段等部門得到應用。

5 結束語
EDA9033 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。分析和實踐證明，模塊化變電所監(jiān)測的方案是切實可行的，具有結構簡單、伸縮性好和性能可靠等優(yōu)點。
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