電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用

于順鵬

摘要：由常規(guī)變電站到智能變電站的升級改造成了很多電力企業(yè)的必要選擇，升級后的設(shè)備也會達(dá)到智能變電站的管理水平，另外電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能夠為企業(yè)提供數(shù)據(jù)管理材料，可以在監(jiān)控系統(tǒng)中對用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行自動化調(diào)控，達(dá)到智能化的管理水平。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng);智能變電站;應(yīng)用

1智能變電站的概念

智能變電站是一種新型變電站，其應(yīng)用了現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、通信和信息處理技術(shù)、現(xiàn)代遠(yuǎn)動技術(shù)、現(xiàn)代微電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，使變電站的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能重組優(yōu)化，以更好的實(shí)現(xiàn)對變電站一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量、監(jiān)控、控制和調(diào)配。智能變電站的主要任務(wù)是，完成對站內(nèi)設(shè)備的信息共享，讓各設(shè)備之間完成信息交換和數(shù)據(jù)分享，從而對變電站形成監(jiān)視和控制。智能變電站的出現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備，同時也簡化了傳統(tǒng)變電站的二次接線。智能變電站的推廣和應(yīng)用是提高現(xiàn)代變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要措施。

2電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用

2.1通信技術(shù)的運(yùn)用

裝設(shè)在發(fā)電廠各變電所的遠(yuǎn)動裝置把斷路器狀態(tài)、母線電壓、線路中的潮流等信息連續(xù)地、經(jīng)常地、周期性地送往調(diào)度控制中心，以便電力系統(tǒng)調(diào)度人員根據(jù)這些信息掌握整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，從而及時調(diào)整電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，處理所發(fā)生的事故。運(yùn)行人員在以前需要人工記錄電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)，再以此為依據(jù)進(jìn)行分析判斷決策，而現(xiàn)在運(yùn)行人員可以通過最新的調(diào)度自動化系統(tǒng)更高效的完成這些工作。智能變電站可以收集變電站及其主要線路上反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時信息，對其加以識別和處理之后用于分析、統(tǒng)計制表、超限報警和安全監(jiān)視等。變電站運(yùn)行人員在制定短期運(yùn)行計劃時，需要考慮資源的可利用程度、負(fù)載測算、系統(tǒng)功率互換、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，使變電站在保證供電質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下把運(yùn)行費(fèi)用降到盡可能低的水平。制定和執(zhí)行短時運(yùn)行計劃，使電力系統(tǒng)做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。進(jìn)行發(fā)電控制以保持系統(tǒng)的頻率，維持電壓水平穩(wěn)定以保證供電質(zhì)量。

2.2變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計

在設(shè)計變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)時，主要是實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)分布式配電控制和分散式數(shù)據(jù)的集中管理和控制，通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三個子系統(tǒng)，分別是主站控制系統(tǒng)、間隔層子站系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層通信系統(tǒng)。在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，站控層功能主要是完成基層信息的傳遞，并對基層數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，為管理人員提供人機(jī)交互界面，使管理人員更加方便地了解基層數(shù)據(jù)信息，并且可以有效監(jiān)控和管理各個設(shè)備。變電站監(jiān)控系統(tǒng)的軟件采用了SCADA電力監(jiān)控軟件，控制中心的監(jiān)控主機(jī)采用Windows 操作系統(tǒng)，可以更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理，并且可以根據(jù)需求對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。遠(yuǎn)程管理主機(jī)遵守IEC61850協(xié)議，負(fù)責(zé)從間隔層對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。GPS授時裝置負(fù)責(zé)對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行校正時鐘，為系統(tǒng)的設(shè)備控制和保護(hù)提供校時功能。間隔層主要是對信息進(jìn)行收集，并對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進(jìn)行執(zhí)行。間隔層的設(shè)備采用分布式配置方法進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)變電站電力系統(tǒng)的通信和監(jiān)控功能。間隔層可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實(shí)施測量和對設(shè)備的控制管理，保護(hù)器是間隔層的核心設(shè)備，保護(hù)器主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的輸入和輸出，并通過保護(hù)器內(nèi)部的中央處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)對主機(jī)數(shù)據(jù)的保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)層主要是實(shí)現(xiàn)通信功能，網(wǎng)絡(luò)層通信采用光纖環(huán)網(wǎng)通信，便于現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)的采集和控制管理。網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)通信管理主機(jī)是集成度非常高的智能通信設(shè)備，可以對配電信息進(jìn)行采集，然后把采集到的配電信息發(fā)送到后臺的遠(yuǎn)程調(diào)度控制站，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)之間的連接采用光纖介質(zhì)，在數(shù)據(jù)傳輸效率上會有很大的提高。

2.3電力監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集

在對電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中需要不斷提升其對于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，監(jiān)控系統(tǒng)的最基本要求就是要能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時讀取，對現(xiàn)場情況能夠進(jìn)行實(shí)施遙控監(jiān)控，在主監(jiān)控室能夠得到漢化監(jiān)控畫面，并且對事故的監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，同時還需要打印、電能統(tǒng)計以及系統(tǒng)自檢等一系列功能的實(shí)現(xiàn)。電力監(jiān)控系統(tǒng)在電能采集中既包含對有用功電能的采集還要包含對無用功電能的采集，電力監(jiān)控系統(tǒng)是利用系統(tǒng)軟件計算和電能脈沖量的方法實(shí)現(xiàn)對智能電表的合理配電，有利于實(shí)現(xiàn)對變電站系統(tǒng)的整體管理，這極大提升了智能變電站的管理水平，有效降低了傳統(tǒng)方式中人力物力，減少了人為因素帶來的事故災(zāi)難。

2.4間隔層集群測控裝置的應(yīng)用

間隔層采用新研制的集群測控裝置，打破傳統(tǒng)的按照間隔配置測控裝置的方案，而是由數(shù)臺物理設(shè)備完成全站所有間隔的測控功能。集群測控裝置不同于已有的集中式測控裝置，集中式測控裝置中固定完成某幾個或全部間隔的測控功能，而集群測控裝置中完成哪些間隔的測控功能部署是動態(tài)的和可變的，稱之為“動態(tài)部署”和“動態(tài)遷移”。新型監(jiān)控系統(tǒng)正是利用邏輯測控的動態(tài)遷移實(shí)現(xiàn)間隔測控的熱備用。每一臺物理集群測控裝置內(nèi)部，均保存一份自定義的系統(tǒng)配置，內(nèi)容包含集群測控裝置的編號、類型，全站SCD文件以及所有間隔的測控邏輯設(shè)備對應(yīng)的CID模型等配置信息。集群測控裝置初始化時，根據(jù)預(yù)先確定的對應(yīng)關(guān)系，將測控邏輯裝置逐一在集群測控物理裝置上進(jìn)行注冊和初始化。在初始化過程結(jié)束后，變電站中每一個實(shí)際間隔將對應(yīng)有1個測控邏輯裝置處于運(yùn)行狀態(tài)，并有1個測控邏輯裝置處于熱備用狀態(tài)。正常運(yùn)行時，集群測控裝置通過任務(wù)管理程序中的負(fù)載調(diào)度策略工具監(jiān)視各間隔邏輯測控裝置是否正常，并通過負(fù)載平衡策略進(jìn)行邏輯測控裝置的動態(tài)遷移。任務(wù)管理程序駐留在所有集群測控裝置內(nèi)，是整個間隔層測控功能的軟件核心，直接決定著監(jiān)控系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。需對所有測控邏輯裝置進(jìn)行注冊登記，以確定需要遷移的測控邏輯裝置和最優(yōu)的遷移目標(biāo)物理裝置。實(shí)施動態(tài)遷移優(yōu)化目標(biāo)裝置選擇時用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：struct TaskInfo{int iSerial;//測控邏輯編號int iCurrentID;//當(dāng)前物理裝置標(biāo)識int iDesID;//遷移目標(biāo)物理裝置標(biāo)識int iStrategy;//優(yōu)化策略選擇該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由任務(wù)負(fù)載調(diào)度根據(jù)應(yīng)用策略進(jìn)行構(gòu)建和維護(hù)，通過組播傳遞給所有集群測控裝置。為盡快完成整個遷移過程，系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)施預(yù)拷貝機(jī)制，實(shí)時或周期性迭代各間隔參數(shù)配置表，原則上每套裝置均具備全站測控各間隔的參數(shù)配置。整個遷移過程控制在60 s之內(nèi)，調(diào)度端服務(wù)等待響應(yīng)時間短于50 s，保證了數(shù)據(jù)采集有效性和連續(xù)性。

結(jié)語

基于計算機(jī)自動化技術(shù)以及電力軟件的快速變革，給電力監(jiān)控系統(tǒng)帶來了巨大的發(fā)展，通過智能化、自動化的發(fā)展，可以有效實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全監(jiān)控、電量及非電量監(jiān)測、參數(shù)自動調(diào)整、事故處理提示、快速處理事故等等功能，為以后的無人值守智能變電站提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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