電力監控系統結構與功能探議

摘 要:電力監控系統主要包括現場設備、監控級設備、控制級設備以及通信網絡等。電力監控系統的功能模塊可劃分為數據采集和處理模塊、數據記錄模塊、顯示模塊、系統控制模塊、參數修正模塊以及報警模塊。電力系統的平穩運行離不開電力監控系統，因此，進一步探究電力監控系統的結構與功能，具有現實的理論意義與實踐價值。

關鍵詞:電力 監控系統 結構 功能

中圖分類號:TP27文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0085-01

近年來，人們越來越關注供配電系統的穩定性、安全性、可靠性，關注電能的質量。為了實現電力系統的有效、平穩運行，就應當改進電力系統中的各種系統設備。而電力監控系統是供配電系統中必不可少的組成部分，了解、掌握電力監控系統的結構與功能，并進行必要的改進是非常必要的。

1 電力監控系統結構類型

電力監控系統一般包括三個子系統:現場控制子系統，信息控制與處理子系統，人機交互子系統。現場控制子系統通常是由遠程1/0單元、PLC、保護單元、執行裝置、變送器、傳感器等構成。該系統主要用于執行控制命令和采集現場信息，實時控制現場控制對象，通過調節傳感器采集現場的開關量信號、數字信號、模擬信號等，再通過光纜、電纜等將計算機處理過的信號發送到主控端。在主控端，采用人機互聯子系統將傳送過來的信號轉化為光、電、聲、圖像等形式，以便于主控端工作人員進行操作。人機交互子系統采用屏幕顯示器、模擬屏、報警系統、打印輸出設備等為值班人員提供電力系統實時的、完整的運行信息。工作人員分析信息后，確認電力系統的運行狀態，并根據實際運行要求對電力系統進行必要的調整，從而保證系統穩定、經濟、安全的運行。

此外，在必要時，電力監控系統還應當包括通信子系統。PLC監控系統的主控端和現場端的距離有近有遠，電力監控系統應當根據自身的實際情況，采用相應的通信手段和設備進行數據通信。電力分布控制系統按照系統結構類型可以分為以下幾種:信息綜合管理系統+寬帶局域網+模塊化控制站，信息管理系統+局域網+分散控制站，上位機+操作管理站+高速數據傳輸+分散過程控制，操作管理站+通信系統+可編程控制器PLC，操作管理站+通信系統+單回路控制器。電力分布控制系統按照實際應用可以分為以下幾種:操作管理機+通信系統+工業級微機，工業級微機+通信系統+單回路控制器，工業級微機+通信系統+PLC，工業級微機+通信系統+智能前端。

2 電力監控系統的通信網絡

電力控制系統一般采用同等-同等形式或主-從形式的基本通信網絡系統形式。主-從系統中的主機通常是智能設備，例如工作站或是計算機，被人們稱為主站。主站負責網絡設備間的通信指揮。從機通常是指可編程控制器、智能變送器、單回路調節器、控制現場的單元插板。在該系統中，主設備和從屬設備之間依靠主站的獨立訪問來實現數據傳輸。系統中的從屬設備無法直接進行通信，從屬設備之間進行數據傳輸必須經過主站，從屬設備將信息傳輸至主站，當傳送對象確定后主站再將信息傳輸至既定的從站。主-從系統能夠對電力監控系統的網絡通信進行整體控制，但是系統通信過于依賴主站，一旦主機發生故障，整個系統極有可能陷入癱瘓狀態。同等-同等系統中的每個設備都具有控制、使用網絡的權利，都能夠控制數據鏈路通信，可以訪問或發送其他設備的信息。因此，當某個設備出現故障時，整個電力監控系統的通信網絡仍然可以正常運行。但是，該系統難以確定設備的網絡占用時間、控制權限和信息類別等。

3 電力監控系統的監控級設備

電力監控系統的控制級設備主要以工業控制計算機系統為主，該系統通過計算機進行實時控制與監測，系統主要由處理機、接口部分、信號處理、信號傳輸、傳感器等組成。計算機系統控制現場信號的采集與處理，形成自動化控制與監測。因為工業控制計算機具有電壓適應范圍大、結構擴充性好、抗惡劣環境等特點，工業控制計算機能夠快速、準確地處理現場的實時信息，并且能夠在無人值守的情況下工作，電力監控系統的控制級設備多采用工業控制計算機。工業控制控制系統通過通信接口將主機和其他設備相連接，先將現場信號數據傳送至控制級，再傳送至管理級、監控級，形成信息數據傳輸網絡，實現信息共享。

4 電力監控系統的控制級設備

電力監控系統的控制級設備主要包括可編程控制器、智能儀表、通訊介質等。可編程控制器大多采用功能強、通用、快速的PLC系統，能夠有效滿足用戶的快速處理和自動化要求。該系統的組成模塊主要包括電源模塊、中央處理器、信號模塊、通訊處理器、功能模塊。電力監控系統中的智能儀表是集遙信、遙控、遙測于一體的電力監控裝置，具有保護和自動監控的功能，可以同時監測較多的參數，能夠進行故障錄波、高速記錄、事故記錄、諧波分析。電力監控系統通常采用光釬或雙絞線作為通信媒介。雖然使用雙絞線的成本較低，但是在傳輸過程中雙絞線的衰減較大，限制了傳輸速率。光釬在傳輸速率和抗干擾等方面具有很大的優勢，雖然使用成本較高，但是能夠顯著提高電力監控系統的監控性。

5 監控系統的功能

電力監控系統的主要功能包括以下幾種。首先，數據采集和處理。電力監控系統能夠采集、處理保護信息、電度量、開關量、模擬量等實時數據，并將數據信息存入實時庫，判斷各類控制、操作指令的正確性。其次，安全監控監視。電力監控系統能夠監視各種電氣設備的實時運行狀態，實時顯示各種運行參數，具有報警顯示的功能。第三，控制功能。管理人員可以通過電力監控系統對隔離開關、斷路器、電抗器相角調節、電容器組投切、電流輸出進行控制。在系統中，只有管理操作人員有權限控制操作系統，系統拒絕執行不滿足閉鎖條件和非法命令的操作。第四，事件處理。一旦發生越限、故障、事故，電力監控系統能夠進行一定程度的自動處理，例如斷電跳閘，記錄事故記憶、啟動事故音響等。第五，操作記錄。電力監控系統不但能夠對運行人員的相關操作和時間進行準確的記錄，還能夠記錄設備的運行情況，有效地記錄定值變更、操作、事故等信息，生成各類運行日志、報表等。第六，無功補償。電力監控系統能夠定期地調節電力系統的功率因數。當功率因素發生劇烈波動時，也可以進行手動調節，將系統穩定在良好的運行狀態。

6 結語

綜上所述，電力監控系統主要由現場控制子系統，信息控制與處理子系統，人機交互子系統構成。各個子系統的有效運行是確保電力監控系統發揮數據采集、系統控制、報警等功能的基礎，是確保電力系統平穩運行的關鍵。

參考文獻

[1] 王樹東，史松濤，鄭慶平，等.基于多平臺的電力監控組態軟件事故報警查詢系統[J].中國農村水利水電，2008，(10):10～12.

[2]唐瀚，史浩山.分布式電力監控系統中安全問題的研究與實現[J].電訊技術，2004，(04):8～9.

[3]李鋒博.電力監控系統在奧運場館中的應用[J].低壓電器，2008，(20):30～32.