通過智能電力負(fù)荷控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)智能配電設(shè)備的數(shù)字化信息進(jìn)行采集和處理，實(shí)現(xiàn)配電站少人或無人值守，為制定電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和電力生產(chǎn)計(jì)劃提供決策依據(jù)。本文著重給出了一種新型的電力負(fù)荷控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該方法在性能可靠、高精度、低功耗、小體積的基礎(chǔ)上，更能適應(yīng)負(fù)荷管理、電能分析、電量集抄、多種控制方式、優(yōu)化用電分析等功能需要，可滿足電力負(fù)荷側(cè)管理的各種應(yīng)用需求。
l 系統(tǒng)工作原理
圖1所示是本系統(tǒng)的工作原理框圖。本系統(tǒng)采用適合于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的LPC2132FBD64作為主處理器；接口電路主要完成對(duì)脈沖量、開關(guān)量及模擬量的采集，主處理電路負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算，以形成各種功率，電量，電表讀數(shù)、需量，電流、電壓等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。然后由主處理電路再根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及主站下發(fā)的工作參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)管理，同時(shí)將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過I2C總線送到顯示驅(qū)動(dòng)電路，再通過LCD液晶模塊進(jìn)行顯示。當(dāng)主站召測(cè)信息時(shí)，系統(tǒng)再將這些數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)回主站，與此同時(shí)，主處理板控制相應(yīng)的繼電器，以達(dá)到閉環(huán)控制和遙控的目的。本系統(tǒng)突出了模塊化設(shè)計(jì)，各部分功能相對(duì)獨(dú)立，并盡量避免了各模塊程序之間的交叉聯(lián)系。因而具有良好的伸縮性，可減少日后修改程序和維護(hù)程序的工作量，同時(shí)可提高程序的可讀性、可靠性和穩(wěn)定性，使遠(yuǎn)程升級(jí)和維護(hù)成為可能。
2 主要模塊功能
2．1 數(shù)據(jù)采集
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集首先是狀態(tài)量的采集。即實(shí)時(shí)采集位置狀態(tài)和其它狀態(tài)信息，在發(fā)生變位時(shí)記入內(nèi)存，并將其根據(jù)需要設(shè)定為等待主站查詢或主動(dòng)上報(bào)主站兩種模式。
其次就是電能表數(shù)據(jù)采集。通常終端可通過RS-485通訊接口，并按照設(shè)定的終端抄表日來采集、存儲(chǔ)電表的數(shù)據(jù)。每臺(tái)用電管理終端可以同時(shí)讀取多塊電度表。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)則可存儲(chǔ)兩個(gè)抄表周期的電量(月末或抄表日零點(diǎn)數(shù)據(jù))，并可在主站召測(cè)時(shí)發(fā)送給主站，也可定時(shí)發(fā)送給主站。
交流模擬量采集指的是終端采用ATT7022B計(jì)量芯片來實(shí)時(shí)測(cè)量用戶側(cè)的三相電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、有功電能、無功電能等瞬時(shí)值，精度通常為0．5％。
2．2 負(fù)控功能
(1)功率定值控
功率定值控可分四種控制方式，以其優(yōu)先級(jí)由低到高分別為時(shí)段控、廠休控、營(yíng)業(yè)報(bào)停控、當(dāng)前功率下浮控。終端可根據(jù)主站下發(fā)的功控時(shí)段、功率定值、定值浮動(dòng)系數(shù)、報(bào)警時(shí)間、控制輪次等指令進(jìn)行相應(yīng)的控制方式和控制參數(shù)的修改，并可通過音響告警通知客戶。在終端自動(dòng)執(zhí)行過程中，可在液晶上顯示定值、控制對(duì)象、執(zhí)行結(jié)果等。
(2)電能量定值控
電能量定值閉環(huán)控制可分為月電能量控制、購(gòu)電能量(費(fèi))控制、催費(fèi)告警三種控制類型。
(3)遙控功能
終端接收到主站的跳閘控制命令后，將按設(shè)定的告警延遲時(shí)間和限電時(shí)間來控制被控負(fù)荷開關(guān)；同時(shí)終端應(yīng)有音響告警通知客戶，并記錄跳閘時(shí)間、跳閘輪次、跳閘前功率、跳閘后2 min功率等，同時(shí)終端顯示屏應(yīng)顯示執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)終端接收到主站的允許合閘控制命令后，由音響告警通知客戶，允許客戶合閘。當(dāng)終端接收到主站的允許／禁止通話和允許／禁止主動(dòng)上報(bào)命令時(shí)，終端將根據(jù)主站命令來控制通話并主動(dòng)上報(bào)系統(tǒng)。
2．3 無線通訊功能
本系統(tǒng)采用內(nèi)置GSM／GPRS模塊通訊方式(也可采用外接無線電臺(tái)通訊方式，用戶可以自行選擇)。GPRS作為一種新的通訊手段，在配電自動(dòng)化應(yīng)用中有很多優(yōu)點(diǎn)。而基于GPRS通信的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)是一個(gè)比較有應(yīng)用前景的實(shí)現(xiàn)方案。
2．4 諧波分析與報(bào)警功能
終端可根據(jù)電壓、電流諧波閥值對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓諧波、電流諧波進(jìn)行分析，并記錄分相2～19次諧波電壓含有率及總畸變率日最大值及發(fā)生時(shí)間，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分相諧波越限數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)包括分相總畸變電壓含有率越限日累計(jì)時(shí)間、分相2～19次諧波電壓含有率越限日累計(jì)時(shí)間、分相總畸變電流越限日累計(jì)時(shí)間、分相2～19次諧波電流越限日累計(jì)時(shí)間等。當(dāng)用戶的諧波超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。
2．5 事件記錄及重要事件上報(bào)功能
終端可記錄上電、掉電、編程、校時(shí)、需量清零、斷相、過壓、失壓、失流、逆相序、超負(fù)荷、三相電流不平衡、CT一次短路、CT二次短路、CT二次開路、計(jì)量箱開門等事件的發(fā)生時(shí)間、狀態(tài)、數(shù)據(jù)、事件類型及相關(guān)情況。并按照發(fā)生的時(shí)間順序分為一般事件和重要事件兩個(gè)隊(duì)列分別進(jìn)行記錄，每個(gè)隊(duì)列記錄的最大長(zhǎng)度為255條，隊(duì)列則按先進(jìn)先出方式刷新。
對(duì)于主站設(shè)置的重要事件(如功控跳閘、電控跳閘、遙控跳閘、重要參數(shù)變更等)，當(dāng)事件發(fā)生后，終端可實(shí)時(shí)刷新重要事件計(jì)數(shù)器的內(nèi)容、作好記錄，并通過ACD置位直接主動(dòng)上報(bào)事件記錄。