張偉峰

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)電能的需求量逐漸增加，電能成為人們賴以生存的重要能源，隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，加上智能電網(wǎng)的日益普及，電力部門(mén)需要強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，方便電力部門(mén)對(duì)電網(wǎng)整體運(yùn)行狀態(tài)的掌控，更便于電能的調(diào)度，提高電能系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。本文正是對(duì)式新型變電所監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。

【關(guān)鍵詞】變電所；監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。目前，人們生產(chǎn)生活對(duì)電能的需求量日益增加，為了保證人們的正常用電，電網(wǎng)系統(tǒng)日益復(fù)雜，電力部門(mén)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控與調(diào)度，因此，對(duì)新型變電所的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究就是十分有必要的。目前，電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)取得了很大的發(fā)展，很多新型的技術(shù)都逐漸應(yīng)用于電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，良好、強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)有助于電力工作人員及時(shí)了解變電所的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)管理者對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)度與優(yōu)化，應(yīng)用良好的監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性與可控性，可以方便電力工作人員集中控制、操作、處理問(wèn)題，可以逐漸優(yōu)化變電站的人員配置，可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，并提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 基于以太網(wǎng)的變電所監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

新型變電所的高效安全運(yùn)營(yíng)需要強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)，將現(xiàn)代領(lǐng)先技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，可以大大提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，依靠先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)，變電所可以逐漸采用無(wú)人值班管理模式，優(yōu)化人員配置，提高生產(chǎn)效率，將新型技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)是科技發(fā)展的必然。

1.1以太網(wǎng)技術(shù)在總體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)往往通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡，

將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，再借助網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咝?，?shí)現(xiàn)各部門(mén)之間監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的共享與分析，這種監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)存在缺漏，往往會(huì)由于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的不及時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的困難，或者由于自身技術(shù)的限制，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)龐大電網(wǎng)的準(zhǔn)確監(jiān)控。新型的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)要改變以往集中式的數(shù)據(jù)采集模式，運(yùn)用新型的采集模式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與共享。以太網(wǎng)具有穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)通信特性，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，新型變電站采用以太網(wǎng)技術(shù)，可以設(shè)計(jì)研究出具有高速數(shù)據(jù)采集特性的監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的方便共享，可以大大提高變電站運(yùn)營(yíng)的安全性與穩(wěn)定性。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心問(wèn)題，目前我國(guó)已運(yùn)行或正在籌建的變電所，其監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計(jì)大多采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線或局域網(wǎng)開(kāi)發(fā)的開(kāi)放式全分布體系結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，有著較多的人為操作，在一定程度上增加了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜性，不利于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。新型變電所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)技術(shù)，融合高新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)與間隔層的直接通信，這種通信方式大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率和容量，有利于大數(shù)據(jù)文件的傳輸，這種監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)層次相對(duì)簡(jiǎn)單，硬件配置也相對(duì)簡(jiǎn)潔，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的各功能可以分散實(shí)現(xiàn)，大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)放性、擴(kuò)展性、可靠性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)龐大電網(wǎng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)監(jiān)控與傳輸，可以有效的保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的安全性與可靠性?；谝蕴W(wǎng)的檢測(cè)原理，以太網(wǎng)是平等的網(wǎng)絡(luò)，不能夠設(shè)置優(yōu)先級(jí)，新型監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控信息與保護(hù)信息分開(kāi)組網(wǎng)的方式，這種設(shè)計(jì)可以使得經(jīng)常性的監(jiān)控和突發(fā)性的保護(hù)信息經(jīng)不同的通信鏈路上傳站控層，有效降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。而傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)采用的單層網(wǎng)兩層設(shè)備的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)多次發(fā)生監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)丟失的情況，系統(tǒng)規(guī)模越大，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載越大，數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)增加。

2 嵌入式新型變電所監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

2.1 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)全稱嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境對(duì)功能、實(shí)時(shí)性、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格約束的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)受環(huán)境因素的影響十分強(qiáng)烈，在不同的實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境中，嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有時(shí)強(qiáng)，有時(shí)弱。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代電子系統(tǒng)技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，這一點(diǎn)決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)，因此在整個(gè)工控領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用前景。

2.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

嵌入式新型變電所監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行所需要的監(jiān)視信號(hào)，均要靠相應(yīng)的元件輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)需要發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。這種監(jiān)控系統(tǒng)又自己獨(dú)特的數(shù)據(jù)監(jiān)控采集模式，信號(hào)采集通過(guò)串行通信和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采樣兩種方式，較為重要的保護(hù)信號(hào)及無(wú)法由通信輸出的保護(hù)信號(hào)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的采集方式；500kV、220kV、35kV配電裝置的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采集方式；各斷路器、主變壓器的本體信號(hào)，操作機(jī)構(gòu)信號(hào)及其他公共信號(hào)采用點(diǎn)也采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式采集。這種監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用獨(dú)特的電量采集模式，在系統(tǒng)中安裝有智能型電子式的電量表，它以脈沖方式向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)傳送電量值。

2.3 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于硬件的要求

硬件系統(tǒng)在整個(gè)嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)中扮演十分重要的角色，它是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要支撐部分，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的保障。硬件部分一定要具有足夠的儲(chǔ)存空間，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)龐大電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控與記錄，龐大的數(shù)據(jù)需要相當(dāng)大的存儲(chǔ)空間，還需要硬件系統(tǒng)具備超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，只有滿足這兩個(gè)基本條件，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的整合與處理。

2.4 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于軟件設(shè)計(jì)的要求

嵌入式軟件可以采用不同的編寫(xiě)方式，軟件編寫(xiě)程序?qū)ΡO(jiān)控分站的性能起到?jīng)Q定性作用。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)的限制，存儲(chǔ)能力與微處理器的處理能力都相對(duì)欠缺，因此，編程人員寫(xiě)入監(jiān)控設(shè)備中的程序，大多以大循環(huán)加入多個(gè)中斷程序來(lái)完成，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行此類程序的時(shí)候，執(zhí)行效率低，執(zhí)行效果差，不能適應(yīng)當(dāng)前高效率的生產(chǎn)要求。目前，變電站的生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)需要監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)多任務(wù)、多協(xié)議和復(fù)雜的應(yīng)用，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能滿足當(dāng)前的需要，目前的監(jiān)控分站的軟件設(shè)計(jì)多采用操作系統(tǒng)進(jìn)入到嵌入式系統(tǒng)中，多移植程序來(lái)完成。

3 結(jié)語(yǔ)

很顯然新型技術(shù)應(yīng)用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便的解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的一些弊病，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)龐大電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，方便各部門(mén)間的數(shù)據(jù)共享，新型的監(jiān)控系統(tǒng)可以大大減少數(shù)據(jù)丟失與數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，可以方便工作人員對(duì)變電站運(yùn)行情況的整體掌控，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，增加電力生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的安全性與可靠性。新型變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)間，在這個(gè)過(guò)程中，監(jiān)控技術(shù)得到了發(fā)展，但是新的技術(shù)與設(shè)備只能提高對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防機(jī)制，不能解決管理層面的問(wèn)題，電力部門(mén)還要加強(qiáng)對(duì)人員的管理。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電能日益的重要性凸顯了出來(lái)，同時(shí)電網(wǎng)日益復(fù)雜，新型技術(shù)應(yīng)用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究已經(jīng)成為必然，在當(dāng)今社會(huì)，變電站要跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，不斷尋求運(yùn)營(yíng)方式和人員配置的創(chuàng)新，努力提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化變電站管理，努力實(shí)現(xiàn)變電站的安全與穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

1宋繼明，余仲明.500kV金華變電所遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的改造[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2003，（1）：9-10

2羅潔梅.淺析用電信息采集系統(tǒng)在電力企業(yè)中的應(yīng)用[J]企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2011.（23）.115