電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應用

莊 瓊，宋加擴

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)的概述

隨著人民生活水平的提高，建立智能化電網(wǎng)已成為我國電力公司的必然選擇，為提高其運行的安全性、穩(wěn)定性和運行效率，須采用電力監(jiān)測系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，遠程遙測等技術(shù)在變電站的建設(shè)中得到了廣泛的應用，對變電站的正常運行起到了很大的促進作用。在當前電力監(jiān)測系統(tǒng)的應用中，監(jiān)測系統(tǒng)所擔負的主要工作有兩大部分。一是保證變電站的安全，二是保證變電站的正常運轉(zhuǎn)。在安全方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)可以在不同的地方安裝攝像頭和防盜裝置，防止有人闖入，提高建筑物和設(shè)備的安全[1]。

隨著自動化程度的提高，目前的智能變電站大都采用了無人值班的模式，因此電力監(jiān)控技術(shù)也隨之發(fā)展。通過遙控、遠程調(diào)度等方式實時監(jiān)測變電站，對各類突發(fā)事件進行預警，并采取有效的應急處置，從而迅速地實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的管理，減少了人為的不便。20世紀90年代以來，計算機技術(shù)迅速發(fā)展，技術(shù)交流和技術(shù)交流得到了極大的發(fā)展，單片機技術(shù)、設(shè)備自動化等方面的技術(shù)也逐漸成熟。

目前，電力監(jiān)測系統(tǒng)主要包括以下功能：對供電網(wǎng)絡(luò)進行全面的監(jiān)測；監(jiān)測和測量電能和非電能；當電源不穩(wěn)時，對參數(shù)進行自動調(diào)整；集中控制；利用微型計算機對蓄電池進行集成充電。該系統(tǒng)不僅為供電公司節(jié)約人工值班和巡視維護的人力成本，而且為變電站實現(xiàn)無人值班提供了良好的支撐。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的作用

2.1 電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性

在智能變電站的日常工作中，電力監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮著無可取代的作用。為得到合理的運用，電力監(jiān)測系統(tǒng)的安全性和可靠性是必不可少的。在智能變電站中，目前常用的有合并單元、智能終端等多種工藝層設(shè)備，在實際應用中可以促進監(jiān)測系統(tǒng)中的測控功能的發(fā)揮，從而為系統(tǒng)提供很好的輔助，對于提高測試控制功能的響應速度有著重要的意義。智能變電站的站控層設(shè)備和相應功能在實際應用中都得到了嚴格的規(guī)范和合理的控制，但因為智能變電站本身的信息量太大，所以在實際操作中，其網(wǎng)絡(luò)容量受到限制，再加上調(diào)度、處理能力的限制，使得智能變電站很難有效地將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行有效的傳輸，隨著時間的推移，對智能變電站整體的工作造成影響，也會對其在實際應用中的推廣產(chǎn)生一定的影響[2]。

2.2 測控功能的完備性

在實際使用中，智能變電站的測控設(shè)備本身具有的許多功能，能夠最大限度地滿足電力系統(tǒng)的運行需求。但是，在提供同步相量測量的同時要考慮到非智能裝置的監(jiān)測功能，因此測控設(shè)備的功能還需在實踐中進一步完善，才能真正發(fā)揮出全部作用。而在這種情況下，對測控設(shè)備的性能也是越來越高。

3 智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)成，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以分為集中監(jiān)控、區(qū)域供電集中監(jiān)控、光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控。本文將對這幾種體系的組成和作用特性進行詳細的闡述。

3.1 集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

集中監(jiān)控系統(tǒng)是針對供電范圍集中、監(jiān)控對象較少的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用分層的分布機制，劃分為間隔層設(shè)備、通信設(shè)備和站控層設(shè)備。該系統(tǒng)隔離層裝置使用了集成的微型計算機保護裝置、智能配電裝置和協(xié)議智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Device，IED）裝置。所有的隔離層裝置都具有RS-485通信接口，通過屏蔽雙絞線與Modbus通信協(xié)議連接，采用站級以太網(wǎng)將通信管理機與后臺監(jiān)視主機相結(jié)合。系統(tǒng)監(jiān)測主機可以通過人機界面（Human Machine Interface，HMI），將整個系統(tǒng)的監(jiān)測屏幕和實時的工作狀況顯示出來。系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)也能正常地進行系統(tǒng)的控制、維護、修改和配置[3]。

3.2 區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

區(qū)域供電集中監(jiān)測是針對供電地域廣，設(shè)備分布分散的電網(wǎng)監(jiān)測。本系統(tǒng)采用分布通信，主控室統(tǒng)一管理。通過由網(wǎng)絡(luò)、光纖附件等構(gòu)成站級以太網(wǎng)，將各變電站的通信管理機集為一體，從而對全地區(qū)進行供電監(jiān)測。主控室的后臺監(jiān)視系統(tǒng)采用2機或多機結(jié)構(gòu)，主、備機的數(shù)據(jù)一致，互相作為熱后備，改善系統(tǒng)的可靠性和完整性。

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

在變電站中分布較分散的智能監(jiān)測系統(tǒng)中，可以采用基于光纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)架構(gòu)。以光纖自愈環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)，具有容錯能力強、傳輸速度快、傳輸距離遠以及網(wǎng)絡(luò)配線簡單等特點。采用光纖自愈環(huán)網(wǎng)，可以避免多層級聯(lián)的接入，進一步改善網(wǎng)絡(luò)的可靠性。集中監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)采用了星形和光纖兩種自愈網(wǎng)相結(jié)合的方式，解決了純環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點過多的問題，同時保留了星型以太網(wǎng)標準擴充的優(yōu)勢。

4 電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應用

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

在原有的配電系統(tǒng)中，采用的傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)，包括操作控制系統(tǒng)、信號顯示、遙控操作系統(tǒng)等。經(jīng)過對監(jiān)控系統(tǒng)的改造，可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動控制，通過網(wǎng)絡(luò)通信，可以進行自動化辦公，如果變電站發(fā)生意外，報警系統(tǒng)會自動觸發(fā)，并與用戶進行信息交流，從而避免傳統(tǒng)的手工測量，并由計算機進行電力計量、監(jiān)測、數(shù)據(jù)收集、處理突發(fā)事件以及超負荷運轉(zhuǎn)。對電力系統(tǒng)的監(jiān)測，可以使電力系統(tǒng)的運行更加清楚，從而提高電力系統(tǒng)的安全、系統(tǒng)性。同時，該系統(tǒng)能與其他通信系統(tǒng)進行連接，增加系統(tǒng)的開放性和包容性[4]。

4.2 網(wǎng)絡(luò)管理

將電力監(jiān)測系統(tǒng)引入到智能變電站，在站控層、過程層等各個層面的通信管理中，能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行有序的運行。在進行網(wǎng)絡(luò)通信管理時，應充分考慮交換機的使用價值。這是因為，在正常的情況下，開關(guān)能夠保證變電站的安全性和穩(wěn)定性，因此，在實際操作中，開關(guān)需要根據(jù)實際情況，不斷加強，使之符合變電站的運行需要。同時，在電網(wǎng)的實際運行中，要充分利用電網(wǎng)的基本功能和網(wǎng)絡(luò)管理的功能。基于此，利用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）協(xié)議，可以全面地理解和分析目前整個交換機的運行狀況，既能得到準確可靠的信息資料，又能方便地進行日常的監(jiān)督和管理工作。在運行的全過程中，一般都是采用兩進線一母聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，每個變電站都有80多條高壓輸電線路。利用電力監(jiān)測系統(tǒng)，可以將整個系統(tǒng)分為5個小工作站，并設(shè)有一個主要的監(jiān)測中心。其通信網(wǎng)絡(luò)的運行主要采用100M傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）光纖以太網(wǎng)，而小型站點的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)主要采用的是總線通信。

4.3 順控操作

隨著智能變電站的推廣，順控操作可以能對各種設(shè)備如后臺設(shè)備進行合理的操作和控制。例如，在一定的時間內(nèi)，它會從工作狀態(tài)變成維修狀態(tài)。順控制的優(yōu)點較多，既能減輕員工在工作中的精神壓力，又能有效地解決員工和變電站的矛盾。采用該方法，可以滿足變電站無人值守的基本需求。在確保安全運行的前提下，提高了智能變電站的總體工作效率。

4.4 電力監(jiān)控系統(tǒng)的使用價值

在智能變電站的運行管理中，采用電力監(jiān)測技術(shù)可以節(jié)省運行費用，提高運行效率，減少人為原因所致的事故。在電力系統(tǒng)的應用中，可以對電力系統(tǒng)的用電量和用電量進行統(tǒng)計和統(tǒng)計，從而為電力系統(tǒng)的運行提供科學依據(jù)，從而有效地減少系統(tǒng)的能耗減少系統(tǒng)的投入。通過對重大事件的預警，可以預知到事故的發(fā)生，并能在系統(tǒng)的提醒下，提前介入。即使在處理過程中出現(xiàn)了電網(wǎng)的異常情況，也能在很短的時間內(nèi)切斷電源，將損失降到最小，有效減少設(shè)備的維修成本，提高設(shè)備的使用壽命。

4.5 智能告警

在常規(guī)的變電站中，一般發(fā)生事故報文后，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，對整個系統(tǒng)進行預警。在這樣的環(huán)境下，如果變電站發(fā)生了意外，那么相應的事故就會接二連三地發(fā)生，從而導致重大的安全事故發(fā)生。在實際運用中，由于受電力監(jiān)測系統(tǒng)的影響，它本身就具備報警的特性，能夠?qū)π畔⑦M行查詢、分析，并將其與各類事故類型相結(jié)合，合理分割測量控制信息，為工作人員提供方便。

4.6 對軟壓板予以檢修

在智能變電站的使用中，對保護設(shè)備進行全面的檢查，并針對其工作狀況提出了相應的對策。一系列的維修工作結(jié)束后，對軟壓板進行檢查，確保其符合標準。同時，在對軟壓板進行監(jiān)測時，它的監(jiān)控系統(tǒng)可以將現(xiàn)場的真實狀況可視化，并采取相應的控制措施，確保軟壓板實時值與標準值一致。在定期檢查中，當校驗值和實時值出現(xiàn)偏差時，將會發(fā)出相應的報警，并在經(jīng)過仔細檢查后，由人為觸發(fā)來判定軟壓板的狀況是否一致[5]。

4.7 GOOSE和SV監(jiān)測

采用光纖光纜可以很好地解決傳統(tǒng)電力線路的缺陷。而采用面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）接線模式，直接替代了原有的電纜線路，導致常規(guī)的電力測試手段難以有效使用，通信經(jīng)常發(fā)生故障。如何更好地處理GOOSE和采樣信息的通信服務(wù)（Sampled Value，SV）的監(jiān)控問題，是目前的一個重要課題。開放式系統(tǒng)互聯(lián)（Open System Interconnect，OIS）參考模式主要包括物理層、網(wǎng)絡(luò)層等7個層次。其中以數(shù)據(jù)鏈層作為多點傳送，GOOSE效應和SV值主要由接收端來判定，再由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)測系統(tǒng)。而在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，則采用了二維數(shù)據(jù)表，對上述GOOSE效應和SV值進行了監(jiān)測。

4.8 iES-SL330A智能特性

iES-SL330A是根據(jù)全新IEC61850規(guī)范而進行更深入的研發(fā)與運用。本系統(tǒng)在實際操作中能與ICE61850設(shè)備相結(jié)合。在系統(tǒng)建模的時候，一般都是采用集成的方法，因此整個設(shè)計和配置都是非常靈活的，用戶可以根據(jù)自己的實際需要，進行個性化配置。該系統(tǒng)在整體布局和使用上都有很大的方便性。例如：在實際應用中，可以通過多種方式共享各類數(shù)據(jù)庫的信息；實際操作中，不用反復填寫數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容；在運行時，能夠靈活地配置和利用各類數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)的備份工作最大化，并能與海量的數(shù)據(jù)相結(jié)合。該系統(tǒng)在實際應用中具有很高的安全性，并能支持多種模式，如雙機、多機冗余

4.9 數(shù)據(jù)辨識功能軟件在iEs-SL330A中的應用

在智能變電站集成監(jiān)測系統(tǒng)iEs-SL330A中，采用了數(shù)據(jù)識別功能軟件，將二者有機地結(jié)合在一起。一般情況下，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r高效地分析和處理各類智能變電站的各類數(shù)據(jù)。在這種情況下，如果發(fā)生了報警、事故等情況，可以將報警的基本內(nèi)容、事故信息等信息在相應的主界面可視化，并進行分析。在實際的運行和運行過程中，運行人員可以通過人機對話窗實時監(jiān)測變電站的工作狀況，并對所涉及的各種數(shù)據(jù)、信息進行分析。一旦系統(tǒng)在運行時發(fā)生了故障，就能利用數(shù)據(jù)識別軟件的事件報警窗口，對各種類型的事故產(chǎn)生的原因和內(nèi)容進行分析。同時，值班人員可以通過項目窗口中的警報，對測量結(jié)果進行深入的分析，從而找到并總結(jié)事故的原因，從而制定出相應的應對措施。

5 結(jié) 論

綜上可知，智能變電站的存在意義與價值在于能夠合理地利用現(xiàn)有的科技手段，采用先進的綜合措施，高效節(jié)能環(huán)保地運行和使用智能設(shè)備。智能化變電站的出現(xiàn)及其實際運用，既能適應新時期數(shù)字化、智能化發(fā)展的需要，又能充分保障各類智能設(shè)備的有效使用。隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的國家將電力監(jiān)測系統(tǒng)用于智能變電站的管理，對于現(xiàn)有的普通變電站進行的升級，升級后的設(shè)備將會達到智能變電站的標準。