電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用

李想國網(wǎng)湖南省電力公司岳陽供電分公司

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電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用

李想
國網(wǎng)湖南省電力公司岳陽供電分公司

摘要：智能變電站在電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中已經(jīng)成為了一個(gè)非常重要的趨勢，同時(shí)其也成為了智能電網(wǎng)發(fā)展過程中一個(gè)十分關(guān)鍵的前提。在很多地區(qū)或者是局部電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中，為了更好的保證智能化管理以及節(jié)能的要求，變電站智能化應(yīng)用的深度和廣度都有非常明顯的提升，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建設(shè)和發(fā)展實(shí)測我國的電網(wǎng)工程逐漸朝著系統(tǒng)化和環(huán)?；内厔莅l(fā)展，在智能變電站運(yùn)行的過程中，采用電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠十分有效的增強(qiáng)變電站運(yùn)行的安全性和可靠性。本文主要分析了電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控；智能變電站；監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)都得到了十分顯著的發(fā)展，在這樣的情況下，智能變電站得到了非常顯著的發(fā)展，當(dāng)前，我國的電網(wǎng)建設(shè)中也將智能變電站的建設(shè)當(dāng)成了今后工作中非常關(guān)鍵的一部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)在功能性上存在著非常明顯的優(yōu)勢，所以在智能變電站運(yùn)行的過程中，其也得到了非常廣泛的應(yīng)用。這一系統(tǒng)的應(yīng)用可以使得系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠，降低了事故發(fā)生的可能性，從而也就減少了這一過程中需要承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)損失，在某一角度上來說，其可以十分有效的提高智能變電站和電網(wǎng)管理的質(zhì)量。

1、電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

智能監(jiān)控系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)形式可分為集中監(jiān)控系統(tǒng)模式、區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式和光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式。下面分別介紹這3種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)。

1.1集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

這種模式比較適合使用在供電范圍集中性相對比較強(qiáng)、監(jiān)控對象并不是很多的電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中采用的是分層分布式樣的結(jié)構(gòu)，同時(shí)其也可以分成三個(gè)部分，分別是間隔層設(shè)備、通信層設(shè)備和站控層設(shè)備。系統(tǒng)間隔層設(shè)備在運(yùn)行的過程中采用的是危機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能配電儀表和其他智能電子設(shè)備裝置。間隔層的設(shè)備都有RS-485通信接口，將Mobus通信協(xié)議在經(jīng)過了屏蔽雙絞線之后接入到通信管理機(jī)當(dāng)中，通信管理機(jī)以及后臺(tái)架空主機(jī)主要是借助站級(jí)以太網(wǎng)來完成連接工作，系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)在運(yùn)行的過程中能偶在HMI上顯示系統(tǒng)的監(jiān)控畫面以及其自身運(yùn)行的基本狀態(tài)，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，主機(jī)能夠?qū)ο到y(tǒng)開展常規(guī)性的控制活動(dòng)，此外，還可以根據(jù)實(shí)際的情況對系統(tǒng)開展全面的維護(hù)、維修和配置處理。

1.2區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)比較適合使用在供電區(qū)域較大，同時(shí)，設(shè)備的分布相對也比較分散的電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中采用的是分布通信、主控室統(tǒng)一管理的方式，借助站級(jí)以太網(wǎng)將若干個(gè)變電所的通信管理機(jī)融合為一個(gè)完整的系統(tǒng)，這樣也就可以對區(qū)域內(nèi)所有的電力進(jìn)行監(jiān)控。

主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中應(yīng)用的是雙機(jī)冗余的結(jié)構(gòu)，主機(jī)和備用機(jī)上的數(shù)據(jù)一致都要具備非常強(qiáng)的一致性，這樣也就使得系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性得到了顯著的提升，站在維護(hù)方面也有非常明顯的優(yōu)勢，在軟硬件擴(kuò)充方面有著非常顯著的優(yōu)勢，系統(tǒng)可以定期升級(jí)，同時(shí)還能夠按照系統(tǒng)運(yùn)行中的一些相對較為特別的要求去對網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)的資源進(jìn)行全面的優(yōu)化，對網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)也起到了均衡的作用，對系統(tǒng)分階段的運(yùn)行起到了非常積極的作用。

1.3光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

這種模式主要適用站在大型區(qū)域供電系統(tǒng)當(dāng)中，變電站分布分散的智能化系統(tǒng)能夠采用光纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種模式在應(yīng)用的過程中具有速度快，容錯(cuò)性強(qiáng)，遠(yuǎn)距離布置和傳輸相對較為簡單的特點(diǎn)，所以使得系統(tǒng)應(yīng)用的價(jià)值也得到了顯著的提升。

該系統(tǒng)采用的是星型以及光纖自愈網(wǎng)絡(luò)整合在一起的網(wǎng)絡(luò)，一方面可以十分有效的控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，同時(shí)還可以充分的展現(xiàn)星型以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口和擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中主要采用的是雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，主機(jī)、備用機(jī)的數(shù)據(jù)一致都具有高度的一致性，各個(gè)區(qū)域內(nèi)的子站可以按照其實(shí)際的情況去選擇子站監(jiān)控HMI，這樣也就使得不同子站監(jiān)控系統(tǒng)能夠作為一個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用。此外其還能構(gòu)成一個(gè)完整的整體，從而使得系統(tǒng)運(yùn)行的過程中更加可靠。

2、變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1變電站監(jiān)控系統(tǒng)包括站控層和間隔層,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層、分布式結(jié)構(gòu)。站控層為全所設(shè)備監(jiān)視、測量、控制、管理的中心,通過光纜與間隔層相連。間隔層按照不同的電壓等級(jí)和電氣間隔單元,以相對獨(dú)立的方式分散于繼電氣室中,在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,間隔層仍能獨(dú)立完成間隔層的監(jiān)測和開關(guān)控制功能。

2.2如果當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站可以發(fā)揮其主處理器和服務(wù)器的功能，同時(shí)它也能夠?yàn)檎究貙訑?shù)據(jù)的收集、處理、存儲(chǔ)以及發(fā)送的中心地區(qū)，如果地監(jiān)控主站為站內(nèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面的時(shí)候，其主要是應(yīng)用在圖形和報(bào)表的顯示、重要事件的記錄和報(bào)警狀態(tài)顯示查詢等。借助當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站，值班人員在工作的過程中可以非常有效的對整個(gè)變電站生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行和監(jiān)測進(jìn)行全面的控制。

2.3通常，間隔層會(huì)對現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行直接的采集和處理，借助網(wǎng)絡(luò)直接傳送到站級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，此外還要接受站控層所發(fā)出的各項(xiàng)操作指令，在經(jīng)過了全面的判斷、閉鎖檢測和同步檢測之后，對設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的操作控制。間隔層在運(yùn)行的過程中還可以獨(dú)立的完成開關(guān)控制的工作。

2.4監(jiān)控子站當(dāng)中所有的運(yùn)行裝置都是通過通信管理機(jī)予以全面的統(tǒng)一化管理，管理機(jī)自帶接口，將以太網(wǎng)接入其中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚碇蠛捅O(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)交互工作。監(jiān)控子站和監(jiān)控中心中間主要借助光纖開展通信工作。光纖在經(jīng)過了轉(zhuǎn)換之后接入到以太網(wǎng)交換機(jī)當(dāng)中，這樣也就構(gòu)成了整個(gè)區(qū)域乏味內(nèi)的光纖以太網(wǎng)。

2.5智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新周期非常短，甚至不超過10s，可以在1s之內(nèi)完成對一級(jí)數(shù)據(jù)的更新，同時(shí)還能對多個(gè)廠家不同接口的設(shè)備接入到通信系統(tǒng)當(dāng)中，人機(jī)界面非常的人性化，操作非常簡單，和設(shè)備的配合非常默契，保證了監(jiān)控系統(tǒng)間隔層繼電保護(hù)裝置和智能化儀表的有機(jī)結(jié)合。

3、電力監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性

3.1電力監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中操作較為簡單，可靠性非常強(qiáng)，同時(shí)其還具有非常好的可擴(kuò)展性，和很多設(shè)備都能兼容，所以也得到了人們的關(guān)注和認(rèn)可，此外，在一些大規(guī)模的變電站監(jiān)控項(xiàng)目當(dāng)中也得到了非常廣泛的應(yīng)用，以后的電網(wǎng)改造和建設(shè)當(dāng)中，其能夠產(chǎn)生非常高的效益，所以其也具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

3.2借助現(xiàn)場危機(jī)工作站亦或是遠(yuǎn)方電力第掃毒計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以十分有效的完成變電站的監(jiān)視和操作工作，這樣也就不再需要傳統(tǒng)的儀表和操作屏等非常麻煩的工作流程。所以也使得供電設(shè)備的工作效率得到了提升，設(shè)備運(yùn)行的智能化和現(xiàn)代化水平也得到了非常顯著的改善。在對變電站監(jiān)視控制的過程中，其更為準(zhǔn)確，更為合理，這樣也就使得供電質(zhì)量得到了非常顯著的提升，甚至可以在無人值班的情況下可以保證設(shè)備的正常運(yùn)行，這樣一來也在很大程度上提高了工作的效率。

3.3減少能源成本的投入。采用電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效的減少能源成本的投入，功能模塊之間主要借助網(wǎng)絡(luò)總線完成連接工作，這樣也就在很大程度上減少了電纜的應(yīng)用量。系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中可以當(dāng)作不同區(qū)域之間檢測翻唱用電的一個(gè)非常重要的規(guī)范，對意外用電進(jìn)行全面的跟蹤，對能夠進(jìn)行優(yōu)化管理的負(fù)載，我們需要制定一個(gè)科學(xué)完善的用電負(fù)荷方案。

3.4保證資源的最優(yōu)。借助這一監(jiān)控系統(tǒng)處理過的數(shù)據(jù)，可以很好的反映出電力資源實(shí)際的應(yīng)用情況，這樣一來也就可以對后備設(shè)備應(yīng)用的數(shù)量進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測，從而也就使得配電系統(tǒng)能夠始終滿足用電變化。保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5該系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中可以十分有效的延長設(shè)備自身的使用壽命，系統(tǒng)可以對電氣設(shè)備具體的使用情況進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的反映，這樣就可以根據(jù)這些信息去對信息進(jìn)行及時(shí)的維修和養(yǎng)護(hù)，系統(tǒng)的諧波監(jiān)控也能夠?qū)υO(shè)備使用進(jìn)行優(yōu)化，從而延長了設(shè)備使用的壽命。

3.6該系統(tǒng)可以十分有效的減少斷電的時(shí)間。系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中可以顯示出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的圖紙，這樣就可以在短時(shí)間之內(nèi)判斷出故障區(qū)域，借助網(wǎng)絡(luò)，即使工作人員不在現(xiàn)場也能了解到故障的信息，這樣也就可以更加及時(shí)的對故障加以處理，減少電網(wǎng)斷電的時(shí)間。

3.7該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠使得電能的質(zhì)量得到顯著的提升。一些負(fù)載會(huì)對劣質(zhì)的電能具有非常高的敏感性，在系統(tǒng)監(jiān)測電能質(zhì)量的過程中，就可以防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，此外還可以使得工作人員針對設(shè)備中的一些問題進(jìn)行科學(xué)的處理，操作人員也可以更加及時(shí)的對監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，這樣也就使得系統(tǒng)可以更為安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

4、常規(guī)電力監(jiān)控在智能變電站當(dāng)中的應(yīng)用

4.1電力監(jiān)控系統(tǒng)對配電室內(nèi)的二次設(shè)備進(jìn)行智能化改造

在安全自動(dòng)化裝置設(shè)備、傳統(tǒng)測量儀表、操作控制、信號(hào)系統(tǒng)等等，都有著非常好的系統(tǒng)間相互通訊以及信息共享的功能，這樣也就使得傳統(tǒng)人工電力管理的不足得到了彌補(bǔ)，對智能變電站中的配電管理也能予以全面的控制，智能變電站管理也會(huì)變得更加的有條理，這樣也就使得配電系統(tǒng)的性能得到了十分明顯的改善，此外該系統(tǒng)還具備非常強(qiáng)的開放性能。比如說，在一個(gè)規(guī)模相對較大的小區(qū)中采用智能化設(shè)計(jì)的方式，小區(qū)的總媒體及比較大，園區(qū)當(dāng)中還存在著很多的大型電氣設(shè)備，在電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的過程中共有5個(gè)10kv的變電站，有兩個(gè)380V的變壓器，同時(shí)還采用兩進(jìn)線一母聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個(gè)變電站當(dāng)中都配備了80多條低壓饋出線，這樣一來就使得小區(qū)智能變電站的管理質(zhì)量和管理水平都能得到十分顯著的提升。

4.2在智能變電站當(dāng)中，電力監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集

電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中對遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通道技術(shù)存在著非常高的要求，在數(shù)據(jù)采集的過程中，開關(guān)量的采集可以收集到隔離開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行報(bào)警信號(hào)、斷路器狀態(tài)和接地狀態(tài)燈信息。電流監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)對整個(gè)模擬量進(jìn)行采集，比如對隔斷母線電壓、電流以及功率等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行全面的分析和采集。模擬量具有交流采用和女直流采用兩種采集方式，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中還能對電能開展全面的計(jì)量，借助對有功電能和無功電能的采集工作可以十分有效的保證數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。軟件計(jì)算通常就是指采用交流的方式對系統(tǒng)當(dāng)中的電流、電壓功率質(zhì)等多個(gè)內(nèi)容進(jìn)行全面的控制和管理，這樣一來就實(shí)際的無功電能和有功電能都能被準(zhǔn)確計(jì)算出來。采用電力監(jiān)控系統(tǒng)對智能變電站進(jìn)行配電管理可以十分有效的提高變電站運(yùn)行和管理的質(zhì)量和水平，此外，在應(yīng)用的過程中也可以十分有效的避免火災(zāi)事故所引發(fā)的各種損失，此外還能減少小區(qū)管理過程中的成本投入，在該系統(tǒng)應(yīng)用之后，小區(qū)智能變電站的管理質(zhì)量和管理水平有了非常顯著的提升。

5、智能監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站的比較

傳統(tǒng)的變電站和智能變電站的關(guān)鍵區(qū)別就是危機(jī)控制的多功能繼電器取代了電磁繼電器，同時(shí)還將一些比較關(guān)鍵的信號(hào)直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。

在變電所運(yùn)行的過程中需要現(xiàn)場的一次性設(shè)備和控制室當(dāng)中的單項(xiàng)自動(dòng)化裝置采用對應(yīng)的電纜完成連接工作。

在實(shí)際的工作中，設(shè)備的復(fù)雜性相對較大，占地面積也相對較大，工作中，我們需要完成較多的工作。而應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng)變電站的一個(gè)最為關(guān)鍵的特點(diǎn)就是將大量分散布置的設(shè)備集合在一起，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的兩級(jí)單元，也就是間隔級(jí)單元和中央單元，這種運(yùn)行的方式已經(jīng)完全不需要以往的集中控制屏，變電站在運(yùn)行的過程中也就成為了一個(gè)結(jié)構(gòu)更為簡單，操作也更為便利的系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，電纜的使用數(shù)量也顯著的下降，在其發(fā)展的過程中，先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng)取代了以往比較陳舊的模式，這樣也就使得工作人員在開展系統(tǒng)操作的過程中更具安全性和可靠性，此外在操作的過程中也更加的便利。

6、結(jié)語

智能監(jiān)控系統(tǒng)是一種智能性非常強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置，在該系統(tǒng)應(yīng)用的過程中可以十分有效的提高工作的質(zhì)量和效率，其功能性明顯增強(qiáng)，電能質(zhì)量監(jiān)測、事故預(yù)警功能等都使得整個(gè)工作的效果得以充分的改善，同時(shí)在這一過程中，系統(tǒng)還能夠依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)去實(shí)現(xiàn)其更為先進(jìn)的功能，打破了時(shí)間和空間的限制，工作人員在任何一個(gè)地方都可以接收到信息，這樣也就使得工作變得更加方便，智能監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)展的過程中可以對其投資加以控制，此外，它也可以很好的使得供配電系統(tǒng)自身的性能得以充分的展現(xiàn)，這一系統(tǒng)的應(yīng)用可以十分顯著的減少工作人員自身的工作量，系統(tǒng)故障處理的時(shí)間也比較短，此外也能夠十分有效的改善用電管理工作，因此，這一系統(tǒng)在未來的發(fā)展中具有非常好的前景。

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