1、低压多路负荷检测终端研究【摘要】 在供电系统中低压设备众多，由于在设计建设和改造中按报装容量进行负荷平衡，但在实际使用时由于用电的不确定性，造成箱变三相不平衡情况时有发生。目前采用人力巡检的方式会导致结果偏差很大。本文首先论述了负荷检测终端的设计目标、设计思想及设计方案。针对功能的需求，选用了 Atmega 系列单片机做为系统的核心 CPU，数据采集部分采用高精度电能计量芯片 ADE7758，并采用 RS485 串口通信做为主控板和信号板之间的传输，存储介质采用大容量的 SD 来存储采集的电能数据。实现了电量的采集检测、数据存储和数据分析等功能。通过负荷分析软件可全面、准确了解小区变出线的负荷
2、不平衡度及变化规律，为小区的负荷调整提供可靠的数据支撑。 绪论 在配电系统中低压设备众多并且在设备运行中常出现电压质量不合格、功率因数低、三相不平衡等情况。为了提高配电系统的安全性、经济性和供电质量，对中低压配电线路进行检测十分必要。查询国内外文献，目前电力检测仪器较多，譬如电能质量分析仪等，但一般仅能测量单路，同时造价较高，附加功能也较多，但针对巡检使用的专用便携低压出线电缆检测及三相负荷记录装置则没有。采用专门针对低压负荷的检测装置，将大大减少巡视人员工作量，提高巡视技术效果，同时能为小区箱变及低压分电箱开放负荷提供精确地数据支撑，并可作为小区增容、改造的依据，针对性进行调整负荷分配，将改
3、变目前仅能通过用户反映进行检查及调整的落后技术手段，对规范管理由于三相不平衡引起的低电压问题具有重要实用意义。 1、低压负荷的特点及负荷不平衡的影响 1.1、低压负荷的特点 近年来，随着人民生活水平的不断提高，低压负荷容量快速增长，但由于以往低压负荷分配规划主要依据运行人员经验而缺乏科学依据，导致低压负荷缺乏监管，且以往的管理模式不能真正的考核低压负荷的真实情况，从而使现有的小区箱变低压出线存在很多问题。低压负荷的主要特点如下： 1）低压负荷容量增长速度快且分布无规律； 2）低压负荷监管难度加大且监管措施落后； 3）小区低压出线三相不平衡超标且无规律。 2、负荷不平衡的影响 三相负荷不平衡会对
4、电网造成多方面的影响，如下所示： 1）对配电变压器的影响 三相负荷不平衡将会增加配变变压器的损耗：变压器的损耗包括负荷损耗和空载损耗。 2）对高压线路的影响 负荷不平衡会引起高压线路开关频繁跳闸，降低其使用寿命：由于电流过大造成的高压线路过流故障占有非常大的比例。负荷不平衡会增加高压线路的损耗。 2）对低压线路和配电屏的影响 三相负荷不平衡会引起线路损耗的增加；三相负荷不平衡严重时会造成烧毁开关设备、烧断线路的严重后果。 3）对供电企业的影响 4）如果发生线路被烧毁、开关设备被烧坏、甚至变压器也被毁坏，而这些设备的修复都需要一定时间，这必将增加停电时间，影响用户的用电需求，给供电企业带来严重影
5、响，无法保证供电可靠性。另外，不平衡带来的损耗也会使供电企业的效益下降。 3、负荷检测终端的硬件设计 3.1、硬件总体结构 该终端采用模块化的设计思想，模块各自独立。由于模块化的设计不仅增强了各个部分的可重用性，也给后期的调试与更换工作带来了很多方便。本终端由 8 路采集信号板，1 个主控板，1 个电源板和一个底层连接板构成。信号版主要负责对单路信号的采集整理和传输。主控板主要负责收集 8 路信号板数据，并将数据保存。底层连接板负责主控板和信号采集板的连接。电源板负责对各个板上芯片及接口电路提供供电电源。系统结构图如 图 1 系统总体结构图所示： 3.2 信号采集板设计 3.3、主控 CPU
6、板设计 4.2、ADE7758 程序设计 5、结论 本文成功设计开发出了一种先进的低压负荷检测终端，并通过实际挂网运行，性能可靠、稳定，可以有效地满足电力行业对低压负荷的统计与管理，为实现小区有序用电和电力需求侧管理的目标提供数据支持，有较高的实用性和推广价值。 总结本文的主要工作为以下几点： 1、通过分析低压负荷的特点，确定硬件采用的开发平台和软件开发环境，采用合理的 PCB 布局和简洁、快速的软件算法实现对负荷的智能数据采集终端。 2、完成了对负荷检测终端的整体硬件电路图的设计。包括主控电量采集模块、数据整体模块、电源模块、通信模块、复位与系统时钟模块、JATG 接口及外部存储扩展等方面的
7、设计，并研制成功原理样机，测试结果表明达到的设计要求。 3、完成了对小区多路出线负荷检测的同时测量。本装置可同时测量8 路出线，并由于采用模块化设计，具有优良的可扩展性，理论上可以进行 256 路出线的同时测量。 4、由于测量装置要放置于电磁干扰环境恶劣的小区变电所变压器旁，且装置要同时测量多路出线，致使测量通道的传输线路较长等因素的影响，使得检测装置要具有非常可靠的抗干扰性，设计采用多重抗干扰措施，并通过 EMC 试验进行验证，确保测量数据的准确性。 参考文献 1 崔北京.基于 Modbus 协议的配变负荷检测仪的设计D.合肥：合肥工业大学，2009 2 姚钢.基于 GSM 的 SMS 短消息方式通信模块在电力负荷控制系统中的应用D.上海大学，2006 3 张翼翔等.三相负荷的平衡与损耗J.长治学院学报 ，2008 4 梁峻铭等.对三相负荷不平衡问题的分析J.中国科技博览 ，2010 5 刘润.基于单片机和串口的 SD 卡读取平台的设计J.现代电子技术 ，2010 6 宋彦文.毫米波模拟预失真技术的研究D.东南大学，2010 作者简介：周亚科，1983 年 11 月，男，汉族，河南省平顶山市郏县，本科，助理工程师，河南省新郑煤电公司，机电一体化或电网安全方向的研究，煤矿电网安全。
