智能電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

摘要:電力系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)在我國(guó)的研究和應(yīng)用已經(jīng)有50多年的歷史。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，具有較高的可靠性和連續(xù)性。

關(guān)鍵詞:智能電力監(jiān)控;現(xiàn)狀;趨勢(shì)

為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，我們需要對(duì)電力線上的電壓、電流和功率等各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)或頻繁的測(cè)量和監(jiān)控。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)也正在不斷向自動(dòng)化、無(wú)人化方向發(fā)展，因此，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在近年來(lái)得到了較快地發(fā)展，具有越來(lái)越高的可靠性和連續(xù)性。

一、智能電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)在我國(guó)的研究和應(yīng)用已經(jīng)有50多年的歷史。20世紀(jì)50年代，對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控主要是模擬式監(jiān)控，遙測(cè)裝置與遙信、遙控分開。遠(yuǎn)動(dòng)裝置使用的元器件主要是電子管、電磁繼電器和繼續(xù)式步進(jìn)選線器等，工作速度低、容量小、維護(hù)工作量大、可靠性差。20世紀(jì)60年代，我國(guó)研制了以半導(dǎo)體元器件為主的無(wú)觸點(diǎn)式的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，采用數(shù)字式技術(shù)將遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)綜合于一體，稱為數(shù)字式綜合遠(yuǎn)動(dòng)裝置，其工作性能有了明顯的提高。但這種裝置按布線邏輯方式構(gòu)成，電路一經(jīng)確定難以更改，在功能和容量方面受到限制。70年代后期，工程人員在數(shù)字式綜合遠(yuǎn)動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上研制成功可編程式的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，具有適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。

80年代末，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展為遠(yuǎn)動(dòng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，采用微機(jī)使遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、功能和容量擴(kuò)展方便、便于通信等優(yōu)點(diǎn)。1987年，清華大學(xué)電機(jī)工程系研制成功我國(guó)第一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在山東威海望島變電站投運(yùn)。從20世紀(jì)80年代中期開始，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)在我國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，曾為緩解我國(guó)90年代中期以前的電力供需矛盾起了關(guān)鍵性的作用。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。所謂智能電力監(jiān)控系統(tǒng)，是指利用計(jì)算機(jī)、計(jì)量保護(hù)裝置和總線技術(shù)，對(duì)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)及遠(yuǎn)程控制進(jìn)行集中檢測(cè)和集中管理的軟、硬件設(shè)備。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)具有硬件、軟件模塊化，通信網(wǎng)路化，通信信道專用化和界面圖形化等特點(diǎn)。如南瑞集團(tuán)的ISA一1及DISA、北京哈德威四方的CSC2000、山東大學(xué)的ES60、和東方電子的DF3003系列在國(guó)內(nèi)均具有較大影響。

這些智能電力監(jiān)控系統(tǒng)一般由管理層(站控層)、通信層(中間層)、間隔層(現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層)三部分組成。

在數(shù)據(jù)采集處理方面，監(jiān)控系統(tǒng)一般可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)(包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等)，將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示(總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因數(shù)上下限等)，并對(duì)重要的信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

在用戶管理和報(bào)表管理方面，監(jiān)控系統(tǒng)一般可對(duì)不同級(jí)別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性和可靠性。如對(duì)某重要回路的合/分閘操作，需操作員級(jí)用戶輸入操作口令外，還需工程師級(jí)用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。監(jiān)控系統(tǒng)一般具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式，并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式。系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)生成各種類型的實(shí)時(shí)運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動(dòng)生成電能的日、月、季、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時(shí)段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置;系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。

在事件記錄和故障報(bào)警方面，監(jiān)控系統(tǒng)一般對(duì)所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具有詳細(xì)的記錄功能，包括事件發(fā)生的時(shí)間位置，當(dāng)前值班人員事件是否確認(rèn)等信息，對(duì)開關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報(bào)警功能，同時(shí)自動(dòng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

二、智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

首先，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展和成熟，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將更加完善。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集一般是基于微處理器的設(shè)計(jì)，用匯編語(yǔ)言編寫。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時(shí)(室外數(shù)據(jù)采集最易受干擾)，程序就會(huì)跑飛，瞬時(shí)采集數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。利用嵌入式操作系統(tǒng)作支持就可以有效地解決此類問(wèn)題，避免因“死機(jī)”引起的各種問(wèn)題、開銷和經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)還可以靈活的對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行擴(kuò)展，而無(wú)需改動(dòng)以前的程序，為系統(tǒng)的升級(jí)提供了方便。另外還可以引入嵌入式GUI技術(shù)改善人機(jī)接口，提高采集系統(tǒng)的可視性，同時(shí)提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳功能等。

其次，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)將不僅能實(shí)現(xiàn)常規(guī)的遙信、遙控、遙測(cè)和遙調(diào)功能，還可以實(shí)現(xiàn)遙設(shè)功能。使用遙設(shè)功能可以遠(yuǎn)程修改分散繼電保護(hù)裝置的定值、控制字，以及調(diào)整各種儀表的工作狀態(tài)。從目前的技術(shù)手段來(lái)看，遙設(shè)功能可以通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。在3G的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻形式，提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議等大流量的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控子站雙向通信，既能從各監(jiān)控子站接收各種電氣參數(shù)數(shù)據(jù)、又能為用戶提供一個(gè)可視化界面，使用戶足不出戶即可了解遠(yuǎn)方子站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，并可根據(jù)實(shí)際需要向監(jiān)控子站發(fā)送各種操作命令，控制監(jiān)控子站的運(yùn)行情況，并且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常或被盜時(shí)能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

第三，電力監(jiān)控系統(tǒng)要求要有較高的安全性能，必須能夠避免黑客的破壞和病毒的侵入，防止系統(tǒng)崩潰。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和建設(shè)者在網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)庫(kù)安全方面將給予更多的重視。

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