黃浩

【摘 要】文章首先對電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及功能進(jìn)行概括性介紹，隨后對電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對供配電設(shè)計中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用進(jìn)行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)┡潆娫O(shè)備運行穩(wěn)定性的提升有所幫助。

【關(guān)鍵詞】供配電設(shè)計；電力監(jiān)控系統(tǒng)；穩(wěn)定性

中圖分類號： TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0259-002

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及功能概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)歸屬于智能化系統(tǒng)的范疇，其融合了多種先進(jìn)的技術(shù)，如計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等等。

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分層式結(jié)構(gòu)，具體包括現(xiàn)場測控層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和系統(tǒng)管理層。

1.1.1 現(xiàn)場測控層

處于現(xiàn)場內(nèi)的所有監(jiān)控設(shè)備均為相互獨立的狀態(tài)，以分布式的方式與一次設(shè)備相對應(yīng)，從而完成對一次設(shè)備運行過程的控制、保護(hù)、監(jiān)測及通信。該層具備動態(tài)實時顯示的功能，通過RS485與現(xiàn)場總線連接。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

該層的主要作用是為現(xiàn)場測控層與系統(tǒng)管理層之間的數(shù)據(jù)信息傳遞提供通道，由通訊設(shè)備及通訊線路組成。

1.1.3 系統(tǒng)管理層

該層中設(shè)有一臺高性能的監(jiān)控主機，運用先進(jìn)的監(jiān)控軟件，可對系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)管，借助以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

1.2 功能概況

電力監(jiān)控系統(tǒng)具備諸多功能，具體如下：

1.2.1 用戶管理功能

為保證系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，對用戶的操作權(quán)限進(jìn)行了授權(quán)，所有可能影響系統(tǒng)運行安全性的操作均需要輸入雙口令密碼，同時系統(tǒng)會對一些重要程度較高的操作進(jìn)行記錄。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)通訊功能

系統(tǒng)采用的是分布式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持多種通信協(xié)議，系統(tǒng)本身自帶網(wǎng)絡(luò)自診斷功能，可以在線完成對網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的診斷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障問題時，可自動顯示故障點位，并發(fā)出報警信號。

1.2.3 遠(yuǎn)程控制功能

操作人員可以借助監(jiān)控主機對受控對象進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可對每次的操作過程進(jìn)行記錄，并自動生成表格。

1.2.4 管理功能

主要包括電能管理和報表管理，系統(tǒng)可為用戶提供電能消耗統(tǒng)計和管理，同時還能對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，并存儲到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，為數(shù)據(jù)查詢提供了便利。

1.2.5 擴展功能

系統(tǒng)具有強大的擴展能力，在不影響運行的前提下，可以靈活地進(jìn)行功能擴展，避免了重復(fù)建設(shè)問題的發(fā)生。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇要點

在供配電設(shè)計中，電力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇是首要環(huán)節(jié)。目前較為常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下幾種類型：

2.1.1 星型結(jié)構(gòu)

這是一種出現(xiàn)最早的連接方式，其在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計中獲得了廣泛應(yīng)用。在星型網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，任意節(jié)點的通信都需要經(jīng)過中央節(jié)點控制，這就要求中央節(jié)點必須與網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點進(jìn)行連接，由此使得需要布設(shè)大量的線路，由此會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本增大，因此，為便于集中連線，在應(yīng)用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，常以交換機作為中央節(jié)點。雖然集中式的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有便于控制、延遲小、誤差低等特點，但卻必須保證中心系統(tǒng)具有超高的可靠性和穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)故障，將會影響到整個網(wǎng)絡(luò)。

2.1.2 樹型結(jié)構(gòu)

這是一種分級的集中控制式網(wǎng)絡(luò)，與上文中的星型結(jié)構(gòu)相比，樹型結(jié)構(gòu)的通信線路總體長度較短，由此可以降低網(wǎng)絡(luò)前期建設(shè)成本，在分級的前提下，為節(jié)點的擴充提供了條件，還有一個比較突出的優(yōu)勢是便于尋找路徑。然而，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也存在一些弊端，即除葉節(jié)點及與之相連的線路之外，其余節(jié)點或線路如果出現(xiàn)故障問題，都會對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。

2.1.3 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有的節(jié)點全都是通過傳輸線進(jìn)行相互連接的，單個節(jié)點至少與其它兩個節(jié)點之間進(jìn)行連接，雖然其建設(shè)成本較高，但該結(jié)構(gòu)卻具有其它網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無法比擬的可靠性，對于可靠性要求較高的系統(tǒng)，可將之作為首選。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，可設(shè)計的路徑相對較多，由此避免了碰撞及阻塞的問題發(fā)生，即使局部發(fā)生故障問題，也不會對整個網(wǎng)絡(luò)的運行造成影響。通過上述分析后，建議選用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)方案的設(shè)計思路

在基于電力監(jiān)控系統(tǒng)的供配電設(shè)計中，網(wǎng)絡(luò)方案的設(shè)計是一個比較重要的環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)方案合理與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)的運行效率，對于網(wǎng)絡(luò)的運行成本也有一定影響。因此，必須保證網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計的科學(xué)性、合理性。在具體設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)將網(wǎng)絡(luò)的運行安全性及穩(wěn)定性作為首要考慮的因素，以此為基礎(chǔ)，從提高效率和降低成本的角度出發(fā)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計。

2.2.1 整合線路

由于監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量較多，使得控制難度有所增大，為解決這一問題，可將現(xiàn)場監(jiān)控層內(nèi)的設(shè)備分線路進(jìn)行整合，歸入到統(tǒng)一的總線路當(dāng)中，然后將總線路與監(jiān)控主機連接到一起，由此可使監(jiān)控系統(tǒng)分線路中的數(shù)據(jù)信息完整地傳輸至監(jiān)控主機當(dāng)中，這樣便可以借助監(jiān)控軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從而實現(xiàn)對設(shè)備的智能化控制。

2.2.2 按規(guī)模大小進(jìn)行控制

對于規(guī)模較小的電路系統(tǒng)，可通過數(shù)據(jù)線路及設(shè)備歸總的方式，借助單獨的監(jiān)控主機對其進(jìn)行控制；對于規(guī)模較大的電路系統(tǒng)，由于其中涵蓋的供配電設(shè)備相對較多，很難利用單獨的監(jiān)控主機實現(xiàn)整體性控制，故此，可在每個變電站當(dāng)中設(shè)置一個獨立的監(jiān)控主機，對變電站內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和實時采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳給電力監(jiān)控系統(tǒng)，據(jù)此實現(xiàn)對供配電設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。

2.3 設(shè)置系統(tǒng)管理權(quán)限

對于供配電設(shè)備而言，其在正常運行的過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥\行狀態(tài)進(jìn)行實時控制與監(jiān)管。在此需要闡明的一點是，監(jiān)管具有條件限制，并非所有人員都能對系統(tǒng)進(jìn)行操控，只有獲得相應(yīng)管理權(quán)限的人員，才有權(quán)對系統(tǒng)進(jìn)行操作。為此，可根據(jù)各個崗位的實際工作需求，對系統(tǒng)的管理權(quán)限進(jìn)行劃分。在具體劃分的過程中，高等級的管理權(quán)限中，應(yīng)當(dāng)包含低等級的管理權(quán)限，而低等級的管理權(quán)限不得越權(quán)使用高等級的權(quán)限，由此可以確保管理權(quán)限劃分的科學(xué)性及合理性，使工作能力強的人員可以擁有更多的權(quán)限，以便于管理工作的開展，確保電力監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。此外，在具備條件的前提下，可通過后臺對電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，據(jù)此對各種常見的問題進(jìn)行解決處理，為供配電設(shè)計人員查詢和修改信息提供方便，如果發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，可及時查明原因并加以修正，為電力監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障，系統(tǒng)的運維成本隨之顯著降低。

2.4 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

對于供配電設(shè)計而言，電力監(jiān)控系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)尤為重要，所有的監(jiān)控工作全部都是以數(shù)據(jù)作為支撐，換言之，數(shù)據(jù)是電力監(jiān)控系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，脫離數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將無法正常運行，會對供配電設(shè)備造成一定的影響。對相關(guān)設(shè)備的供配電過程進(jìn)行監(jiān)測和管理是電力監(jiān)控系統(tǒng)存在的根本目的，對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集則是核心內(nèi)容，為確保數(shù)據(jù)采集的完整性和高效性，需要對數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行合理設(shè)計。由于外部采集到的信息均為模擬信號，因此，必須利用A/D轉(zhuǎn)換器將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便監(jiān)控主機進(jìn)行讀取，在A/D轉(zhuǎn)換器的選擇上，可以選用性價比較高的12位A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集模塊可對供配電設(shè)備的運行狀況進(jìn)行實時采集，在該模塊的設(shè)計中，除A/D轉(zhuǎn)換器之外，還應(yīng)對多路開關(guān)、放大器、采樣保持器等器件進(jìn)行優(yōu)選。

3 供配電設(shè)計中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用

電力監(jiān)控系統(tǒng)自身具備穩(wěn)定性、靈活性、先進(jìn)性、保密性的特點，將其應(yīng)用到供配電設(shè)計中，可有效提高供配電設(shè)計質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下方面：

3.1 實現(xiàn)供配電設(shè)計的信息高度共享

電力監(jiān)控系統(tǒng)可快速、穩(wěn)定傳遞監(jiān)控信息數(shù)據(jù)，具備信息模擬、信息壓縮、自動屏蔽外界干擾等功能，將其應(yīng)用于供配電設(shè)計中，可保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)信息高度共享，為供配電設(shè)計提供可靠設(shè)計依據(jù)，幫助設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)和解決供配電系統(tǒng)中的潛在隱患。

3.2 提升供配電系統(tǒng)智能化水平

電力監(jiān)控系統(tǒng)以計算機技術(shù)為支撐，可兼容各種功能性的軟件，并且還能夠自動更新和升級應(yīng)用軟件，進(jìn)而始終保持電力監(jiān)控系統(tǒng)的先進(jìn)性，使電力監(jiān)控系統(tǒng)適用于不同環(huán)境的變化。在供配電設(shè)計中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，可大幅度提升供配電系統(tǒng)的技術(shù)水平，逐步實現(xiàn)智能化運行目標(biāo)。

3.3 實現(xiàn)供配電系統(tǒng)可視化設(shè)計

電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的信息技術(shù)和高級算法，可實現(xiàn)對供配電數(shù)據(jù)的有效壓縮，減輕供配電設(shè)計的工作量，為提升供配電設(shè)計畫面質(zhì)量提供技術(shù)支撐。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用于供配電系統(tǒng)中時，可對供配電數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，并傳輸?shù)斤@示設(shè)備上，便于供配電設(shè)計人員直觀觀察優(yōu)質(zhì)圖像，了解供配電設(shè)計的相關(guān)情況，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)設(shè)計的可視化。

3.4 保障供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行

基于MPEG-4的電力監(jiān)控系統(tǒng)，其本身占用資源量相對較小，可以預(yù)留出更多的空間用于信息運行，提高信息傳輸效率。同時，電力監(jiān)控系統(tǒng)還具有良好的保密特性，可為供配電系統(tǒng)提供單一的通信渠道，消除信息外泄隱患，進(jìn)而滿足供配電設(shè)計有效性的需求，有助于保障供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)具備諸多的功能，由此使其得到廣泛應(yīng)用。在供配電設(shè)計的過程中，設(shè)計人員可將電力監(jiān)控系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、安全性和可靠性作為設(shè)計目標(biāo)。同時，設(shè)計人員還應(yīng)對電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的作用有一個全面地了解和認(rèn)識，以此來確保設(shè)計的科學(xué)性與合理性。

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