供配電設計中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用分析

黃浩

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

【關鍵詞】供配電設計；電力監(jiān)控系統(tǒng)；穩(wěn)定性

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

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)的構成及功能概述

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

1.1 系統(tǒng)構成

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分層式結構，具體包括現(xiàn)場測控層、網絡通訊層和系統(tǒng)管理層。

1.1.1 現(xiàn)場測控層

處于現(xiàn)場內的所有監(jiān)控設備均為相互獨立的狀態(tài)，以分布式的方式與一次設備相對應，從而完成對一次設備運行過程的控制、保護、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 網絡通訊層

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，由通訊設備及通訊線路組成。

1.1.3 系統(tǒng)管理層

該層中設有一臺高性能的監(jiān)控主機，運用先進的監(jiān)控軟件，可對系統(tǒng)進行全方位監(jiān)管，借助以太網實現(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，對用戶的操作權限進行了授權，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行記錄。

1.2.2 網絡通訊功能

系統(tǒng)采用的是分布式的網絡架構，支持多種通信協(xié)議，系統(tǒng)本身自帶網絡自診斷功能，可以在線完成對網絡通訊狀態(tài)的診斷，當網絡出現(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 遠程控制功能

操作人員可以借助監(jiān)控主機對受控對象進行遠程控制，可對每次的操作過程進行記錄，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)進行統(tǒng)計分析，并存儲到數(shù)據(jù)庫當中，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，可以靈活地進行功能擴展，避免了重復建設問題的發(fā)生。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用

2.1 網絡拓撲結構的選擇要點

在供配電設計中，電力監(jiān)控系統(tǒng)的網絡拓撲結構選擇是首要環(huán)節(jié)。目前較為常見的網絡拓撲結構有以下幾種類型：

2.1.1 星型結構

這是一種出現(xiàn)最早的連接方式，其在網絡拓撲結構的設計中獲得了廣泛應用。在星型網絡當中，任意節(jié)點的通信都需要經過中央節(jié)點控制，這就要求中央節(jié)點必須與網絡中所有的節(jié)點進行連接，由此使得需要布設大量的線路，由此會導致網絡建設成本增大，因此，為便于集中連線，在應用星型網絡結構時，常以交換機作為中央節(jié)點。雖然集中式的星型網絡結構具有便于控制、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，將會影響到整個網絡。

2.1.2 樹型結構

這是一種分級的集中控制式網絡，與上文中的星型結構相比，樹型結構的通信線路總體長度較短，由此可以降低網絡前期建設成本，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，這種網絡拓撲結構也存在一些弊端，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 網狀結構

這種網絡拓撲結構中，所有的節(jié)點全都是通過傳輸線進行相互連接的，單個節(jié)點至少與其它兩個節(jié)點之間進行連接，雖然其建設成本較高，但該結構卻具有其它網絡拓撲結構無法比擬的可靠性，對于可靠性要求較高的系統(tǒng)，可將之作為首選。在網狀結構中，可設計的路徑相對較多，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，也不會對整個網絡的運行造成影響。通過上述分析后，建議選用網狀結構作為系統(tǒng)的網絡拓撲結構。

2.2 網絡方案的設計思路

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

2.2.1 整合線路

由于監(jiān)控設備的數(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)控層內的設備分線路進行整合，歸入到統(tǒng)一的總線路當中，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)控主機當中，這樣便可以借助監(jiān)控軟件對數(shù)據(jù)進行處理和分析，從而實現(xiàn)對設備的智能化控制。

2.2.2 按規(guī)模大小進行控制

對于規(guī)模較小的電路系統(tǒng)，可通過數(shù)據(jù)線路及設備歸總的方式，借助單獨的監(jiān)控主機對其進行控制；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，可在每個變電站當中設置一個獨立的監(jiān)控主機，對變電站內的所有數(shù)據(jù)進行監(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)對供配電設備的遠程操控。

2.3 設置系統(tǒng)管理權限

對于供配電設備而言，其在正常運行的過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠對其運行狀態(tài)進行實時控制與監(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)進行操控，只有獲得相應管理權限的人員，才有權對系統(tǒng)進行操作。為此，可根據(jù)各個崗位的實際工作需求，對系統(tǒng)的管理權限進行劃分。在具體劃分的過程中，高等級的管理權限中，應當包含低等級的管理權限，而低等級的管理權限不得越權使用高等級的權限，由此可以確保管理權限劃分的科學性及合理性，使工作能力強的人員可以擁有更多的權限，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)進行設置，據(jù)此對各種常見的問題進行解決處理，為供配電設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)采集模塊設計

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

3 供配電設計中電力監(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、先進性、保密性的特點，將其應用到供配電設計中，可有效提高供配電設計質量，具體體現(xiàn)在以下方面：

3.1 實現(xiàn)供配電設計的信息高度共享

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，將其應用于供配電設計中，可保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)信息高度共享，為供配電設計提供可靠設計依據(jù)，幫助設計人員及時發(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用軟件，進而始終保持電力監(jiān)控系統(tǒng)的先進性，使電力監(jiān)控系統(tǒng)適用于不同環(huán)境的變化。在供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)，可大幅度提升供配電系統(tǒng)的技術水平，逐步實現(xiàn)智能化運行目標。

3.3 實現(xiàn)供配電系統(tǒng)可視化設計

電力監(jiān)控系統(tǒng)應用了先進的信息技術和高級算法，可實現(xiàn)對供配電數(shù)據(jù)的有效壓縮，減輕供配電設計的工作量，為提升供配電設計畫面質量提供技術支撐。當監(jiān)控系統(tǒng)被應用于供配電系統(tǒng)中時，可對供配電數(shù)據(jù)進行壓縮處理，并傳輸?shù)斤@示設備上，便于供配電設計人員直觀觀察優(yōu)質圖像，了解供配電設計的相關情況，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)設計的可視化。

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，進而滿足供配電設計有效性的需求，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用。在供配電設計的過程中，設計人員可將電力監(jiān)控系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、安全性和可靠性作為設計目標。同時，設計人員還應對電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的作用有一個全面地了解和認識，以此來確保設計的科學性與合理性。

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