无线通信的电能质量监测范文

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1监测系统硬件配置

基于无线通信的电能质量监测系统结构如图1所示．该系统的结构由监测终端和监测主站两部分组成，包括近距点监测和远距点监测两种类型监测点．其中，近距离监测点采用标准的RS485通讯电缆实现采集数据和主站控制命令的传输；远距监测点采用无线通信模块实现采集数据和监测主站控制命令的远程传输管理．监测终端采用多功能综合电能质量测试仪表，用于采集配电变压器的各种电力参数．该电表可测量电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、线路频率、电能、谐波量等多种电量参数，且带有RS485输出，采用国际标准Modbus通讯协议．监测点与智能电表间的硬件接线如图2所示。为了实现系统远距点的数据采集和传输功能，本文采用了SM5X系列工业级无线通信模块，带有RS485接口，可实时收发通信，传输距离大于6000m．通过SM5X系列无线通信模块将所采集的数据传送给监测主站．同时，也可以接收由监测主站发送的控制命令，实现监测范围内的无线数据传输．监测主站的功能是根据国家标准对配电网供电质量的要求，实时地将无线通信模块发送来的各配变电监测终端所采集的数据进行统计、记录、分析、计算与处理．同时，通过无线通信模块将监测主站的监测命令发送给各配变电监测终端，包括数据采集、远程控制等．

2监测系统软件开发

2．1软件设计在本系统中，每个监测点可监测的电能质量参数有各相、线的电压值、电流值、电压谐波量、电流谐波量、有功功率、无功功率、功率因数、频率、累计有功电量、累计无功电量等．所有被监测数据都需实时传送给监测主站计算机．系统软件设计采用模块化设计思路，采用RS485串口通讯模式，使用VB6．0高级面向对象语言编写，包括系统管理、数据采集显示、数据记录与分析、历史数据查询、报表打印和实时监控报警等模块，实现数据的实时采集、处理、分析（谐波诊断）、显示、记录和选择打印．由于本系统主要面向于配电网电能质量的监测，可忽略瞬时、突变的谐波污染．因此，日均记录数据量不大．故本文中数据的记录、查询、生成报表打印等都采用了较为简便的方法，通过VB6．0调用MicrosoftExcel实现．监测主站系统软件设计流程图如图3所示．

2．2软件实现多功能综合电量测试电表采用Modbus通信协议进行通讯．该协议定义了两种不同的传输模式：ASCII模式和远程测控终端系统（RemoteTer－minalUnit，RTU）模式．电表支持RTU模式，该模式以十六进制形式传送和接收数据，其发送、接收数据帧格式见表1．软件编程采用触发MSCommOnComm事件方式实现数据的采集，其主流程图如图4所示．文中以某一电表对应的软件流程为例进行说明．系统启动后，首先进行系统初始化．若初始化不成功，则发出报警信号；反之，则确认是否下达数据采集指令．在确认数据采集指令后，创建Excel并打开Excel工作簿，之后打开、激活Excel工作表．完成Excel工作表初始化后，由定时器定时发送数据采集请求．当串口接收缓存区中数据长度满足要求时，串口发生中断，系统进行数据采集、处理、显示和记录；若条件不满足，则表示未能采集到数据或设备通信故障，再次发送数据采集请求等待串口接收数据．若连续五次以上采集数据不成功，即（a＞5），则报警提示系统或设备通信故障。

3系统试验与应用实践

本文设计的电能质量在线监测系统在实验楼内进行试验，验证了它的可靠性．测试软件子界面如图5所示．试验结果表明楼内电压谐波量平均值为2．3％，电流平均值为5％，最高达到7．9％．这是因为楼内实验室中加入了很多电力电子等仪器和设备，使得整栋楼内的谐波偏高，但保持在标准值范围内．目前，该电能质量在线监测系统已成功应用于某大型炼铜厂．由于炼铜工业引入了大型的三相半波可控整流带电解池负载，产生了大量高次谐波，恶化了电能质量，对电力系统产生了不可忽视的影响．供电局要求加载无功补偿装置以减少谐波的影响，并提供可靠的实际电力运行数据作为有效证明．因此，本文提出了电能质量监测系统．该炼铜厂有3个高低压配电室共5组监测点，如图6所示．其中3组远距监测点，2组近距监测点．电流传感器CT和电压传感器PT的变比均依待测点电网参数选取．部分运行参数见表2．经长时间的实践运行，积累的历史数据表明，该炼铜厂电压谐波量达到18％左右，电流谐波竟高达60％左右．这是由于该炼铁厂使用大功率整流装置进行炼铜所致．截至目前，该系统尚未出现软件和硬件方面的问题，说明本系统可以满足长时间不死机、不软件重启等要求，具有高度稳定性．

4结论

本文设计的无线传输电能质量监测系统，可对工业生产过程中的电能质量进行有效的监测与谐波诊断，并已成功应用于炼铜工业领域，理论上可在6000m内对电网运行中的相关数据进行可靠通信传输和数据采集，性能稳定．随着工业的发展，实时监测电能质量，及时掌握电能质量状况，才能更充分的掌握各种电能质量指标超标造成的问题，及时分析供、用电设备中异常和事故，做到诊断正确、处理及时、并有防范措施．因此，该系统具备良好的推广前景．

作者：任晶鼎王琪毕雪芹单位：西安工业大学电子信息工程学院