變電所是供電系統的重要設施，是供電生產管理中實施監測的主要對象。目前，對于變電所的監測大多數情況仍然采用傳統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。由于監測手段落后、工作效率低，難以滿足現代化生產管理和市場經濟激烈競爭的需求。為此，研發了REMODAQ-8073 電力參數監測設備，它是一種性能優良的模塊化三相電力參數數據采集產品，可以方便地應用于變電所的監測。
1 RemoDAQ-8073 模塊結構及特性
RemoDAQ-8073 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（Cosθ）和電量（KWH），并配備了串行通信接口，其結構如圖1 所示。
圖1 R-8073模塊結構
ASIC 采用16 bits ADC 對交流電壓、電流進行轉換，電壓輸入范圍0～500 V；電流輸入范圍0 ～5A，測量精度0.2 級。通信接口有RS-232 和RS-485 兩種形式，采用主從式通信協議，協議數據格式有ASCII 編碼和Modbus/RTU兩種。ASCII 編碼格式適合于高級語言（如Microsoft Visual Basic）編程接口。
圖2 R-8073通訊協議數據包結構
在圖2 中，起始符標識一個數據包的開始，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，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；
數據塊是命令或響應所包含的數據，長度隨命令和響應的不同而變化；校驗碼用于檢驗數據包的正確性，采用累加和方式，占用2 B；結束符為一個回車符，用于標識數據包的結束。
可以看出，RemoDAQ-8073 模塊既支持單點電力參數監測也支持網絡化電力參數監測，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。
圖3 R-8033的典型應用
2 基于模塊組建分布式變電所監測系統
變電所是連接電網和用戶的“橋梁”，一般由進線、出線（用戶線）、變壓器和控制設備等組成，需要監測的內容有進出線電力參數、設備開關狀態、保護裝置開關狀態和變壓器溫度等。
考慮到監測對象及內容的多樣性，采用分布式結構組建變電所監測系統應該是優選方案，其結構如圖4 所示。
圖4 分布式變電所監測系統
該系統主要由各種模塊化的監測站（電力參數、模擬量和開關量）、RS-485 工業現場總線和監測計算機等組成。其中：
?。?）電力參數監測站采用RemoDAQ-8073 模塊，完成進線和出線的電力參數測量；
?。? ）模擬量監測站采用RemoDAQ-8017 模塊，完成8路模擬量的測量；
?。? ）開關量監測站采用RemoDAQ-8053（16 路輸入），完成開關量的狀態采集；
（4 ）監測計算機進行系統的數據采集、定時記錄和存儲、監視及故障報警；
?。?）RS-485 總線將所有監測站和監測計算機連接起來，組成一個分布式變電所監測網絡系統。
在監測計算機中，可以在Microsoft Windows操作系統上，使用Microsoft Visual Basic或其它計算機語言開發系統應用軟件，通過Microsoft Access數據庫管理系統配置數據、歷史數據和報警信息，聯合Microsoft Excel 完成報表輸出，功能模塊如圖5 所示。
圖5 變電所監測系統功能模塊
圖5 中的本地通信服務功能完成從各個模塊的數據采集，是應用程序開發的關鍵部分。根據主從式通信協議的特點，本地通信可以采用圖6 的通信流程。該流程可以充分利用RemoDAQ-8073 模塊通信協議，進行通信控制和檢測，可靠地完成數據采集任務。
圖6 本地通訊服務程序流程
3 應用實例及效益分析
圖4 所示的基于RemoDAQ-8073 模塊的分布式變電所監測系統已經在鐵路企業的多個35 KV、10 KV 變電所獲得了應用。下面是一個10 KV 變電所監測系統應用實例，監測對象及內容如表1 所示，配備的主要硬件設備如表2 所
在監測計算機中，安裝了使用Microsoft Visual Basic 開發的變電所監測系統應用程序，進行數據采集、定時記錄和存儲、監視及故障報警等。其中，監視界面有數字化、模擬化和圖形化3 種形式。
4 效益分析
監測系統的投入運行取得了良好的經濟和社會效益，主要體現在以下幾個方面：
?。?）通過電壓監測功能發現某35 KV 變電所1#總板（進線）PT 的A 相失壓，經檢查是保險絲開路造成的。技術人員及時發現并排除了故障，避免了電量計量的大量損失；
?。?）通過電流監測功能發現，某10 KV 變電所進線的兩相電流為零，經檢查得知是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。
?。? ）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。通過電流監測功能發現是由于三相負載不太平衡造成的，技術人員及時地調整了三相負荷分配，提高了供電質量。
?。? ）某變電所輸出電壓過高，導致用戶設備損壞，用戶要求賠償。通過工況數據記錄發現輸出電壓確實過高，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，避免了不必要的經濟損失。
5 結束語
RemoDAQ-8073 是采用微控制器和專用集成電路完成三相電力參數測量的專用模塊，其通信接口為組建分布式變電所監測系統奠定了必要的基礎。分析和實踐證明，模塊化變電所監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點。
