高低壓配電系統中智能電氣監控系統的應用

上海威能電力科技有限公司 陸 原

1 引言

電力供應關乎社會整體的發展與建設，與居民日常生活及工作息息相關，而高低壓配電系統的運行質量則是影響電力供應實效的主要因素，一旦配電系統在運行過程中出現故障，就會影響正常用電，嚴重時甚至可能引發供電事故，從而對整個電網的安全構成威脅，要保障電力供應的安全性和穩定性，就應進一步加大對于高低壓配電系統的監管力度，在第一時間內發現問題，將配電系統的運行風險降到最低。

2 高低壓配電系統運行問題分析

得益于配電技術的快速發展與廣泛應用，電網配電自動化迅速普及，為我國電力事業的成長與進步起到了極大的促進作用，然而，結合高低壓配電系統的實際情況來看，由于近年來我國社會的電力需求不斷上升，配網系統的復雜程度越來越高，電負荷也越來越大，高低壓配電系統的運行難度明顯提升，在實際運行過程中經常因監管不到位而出現故障問題，導致電網供電實效受到影響。結合高低壓配電系統運行的實際情況，主要存在兩個問題：

一是高低壓配電系統的維護及檢修需求相對較大[1]。高低壓配電系統的運行過程非常復雜，為了保障高低壓配電系統的運行實效，就需要定期認真落實系統檢修及維護工作。然而，由于高低壓配電系統非常龐大，在檢修期間不僅需要耗費大量的人力、物力，其用時較長，因此，在檢修期間為了盡量避免影響用電質量，往往需要帶電檢修，如此一來，無論是系統維護及檢修工作的危險性還是操作難度都大幅增加，對系維護及檢修工作提出了更高的要求。

二是高低壓配電系統的運行風險相對較高。由于高低壓配電系統的自動化運行效果主要是依托于網絡計算機技術來實現，系統在自動運行過程中需要利用計算機網絡傳輸大量的數據信息，而網絡環境中存在很多潛在的安全隱患，所以，一旦網絡環境存在安全漏洞，就很容易在傳輸數據的過程中遭受到網絡攻擊，從而導致高低壓配電網系統產生故障，嚴重時甚至可能導致整個系統癱瘓。

3 高低壓配電系統中智能電氣監控系統的應用實踐及建議

3.1 高低壓配電系統中智能電氣監控系統的應用實踐

智能電氣監控系統屬于配電管理系統，不僅能夠全面監管電網的運行參數、指令，而且也可以自動分析電網運行過程中所產生的數據信息，與高低壓配電系統的監管需求相一致，將其有效應用于高低壓配電系統中一方面可以實時監控配電系統的運行狀態，進一步加強對于配電系統的控制效果，也能夠在出現配電故障的第一時間向相關工作人員發出警報信息，在一定程度上降低高低壓配電系統的運行風險。從硬件監控的角度分析，智能電氣監控系統能夠全面監控自動化機房、UPS 機房以及配電房的運行狀態，從而有效預防各項硬件設備因長期高負荷運轉而存在安全隱患[2]。

從軟件監控的角度來看，智能電氣監控系統中所搭載的防病毒系統、在線備份系統以及防護墻技術能夠定期修復網絡系統中所存有的安全漏洞，對高低壓配電系統所使用的網絡環境起到良好的保護效果，從而切實保障高低壓配電系統在運行過程中的信息傳輸安全。智能電氣監控系統還可以收集并分析高低壓配電系統運行過程中所產生的數據信息，并在主機上自動進行綜合化數據處理，能夠大幅降低高低壓配電系統的運行風險，在一定程度上保障高低壓配電系統運行的安全性和穩定性。

以智能電氣監控系統在起重機高低壓配電系統中的應用為例，起重機智能化控制系統結構主要由傳感器、控制器、變頻器以及PLC 邏輯控制器等組件共同組成，在實際操控過程中，傳感器會將鋼絲繩的位置信息傳遞至PLC 邏輯控制器中，此時系統就能夠按照設計方案的預設參數對鋼絲繩的位置進行適當調整，全面監控整個作業流程，一旦系統在作業過程中檢測到鋼絲繩的位置出現了偏差，系統會自動中止作業，確保起重機操控過程的準確性和精準度。智能電氣監控系統中所配備的PLC 邏輯控制器還能夠利用算法對鋼絲繩的位置進行優化處理，結合變頻器、驅動器等組件來進一步加大對于起重機的管控力度，切實保障起重機在實際操作過程中安全性和可靠性[3]。智能電氣監控系統的控制流程如圖1所示。

圖1 智能電氣監控系統的控制流程

通信層是智能電氣監控系統運行的關鍵，主要由主站和各類通信管理裝置共同組成，通信管理裝置能夠采集各類通信設備中的數據信息，可以檢測到所有自動化設備在運行過程中所產生的信號，并將所有信息安全傳輸至主站內，以便確保監控層和現場層之間的信息實時互通，切實保障智能電氣監控系統在運行過程中的網絡傳輸安全。

以智能電氣監控系統在起重機高低壓配電系統中的應用為例，監控系統主要是利用工業以太網與PLC 邏輯控制器進行數據通訊，而起重機中的電動葫蘆則主要是利用無線網實現與PLC 邏輯控制器之間進行通信，在實際應用過程中，通常需要在系統處設置一臺無線網關，在每臺橋機上設置兩臺無線節點，利用以太網將無線網與PLC 邏輯控制器連接到一起。在無線網絡中，網關的主要作用是在與PLC 邏輯控制器保持通訊暢通的同時與各節點進行數據交換并實時監控各節點的運行狀態。條碼掃描系統與PLC 邏輯控制器之間需要利用串口來實現數據通訊效果，當工作人員使用手持式掃碼槍掃描物料條碼后，掃描系統就會將條碼信息自動傳輸至PLC 邏輯控制器中。智能電氣監控系統通信如圖2所示。

圖2 智能電氣監控系統通信

為了進一步明晰智能電氣監控系統在高低壓配電系統中應用方法，以全自動智能起重機的電氣控制系統為例展開具體分析。全自動智能起重機電氣控制系統如圖3所示，其中，采用電氣連接的方式將PLC 邏輯控制器的起點與主副提升變頻器、小車變頻器以及起重機變頻器相連，采用通信連接的方式將PLC 邏輯控制器與觸摸屏相連，利用以太網接口將交換機與上位機連接到一起，利用通信連接的方式將現場監視器與路由器相連，在各設備連接完成后，智能電氣監控系統就可以自動完成監控、操作以及故障診斷等各項控制工作，從而大幅提高起動機運行的自動化、智慧化水平[4]。

圖3 全自動智能起重機電氣控制系統

3.2 高低壓配電系統中智能電氣監控系統的應用建議

與傳統的自動化技術相比，智能化技術的自動化、智慧化水平相對較高，在實際應用過程中能夠按照人類的思維方式進行自主判斷和思考，隨著工作經驗的不斷累積，智慧化程度隨之提升，促使機器設備實現真正意義上的自動化操控。而智能電氣監控系統正是利用先進的智能化技術對傳統的監控系統加以優化。

與傳統的監控系統相比，智能電氣監控系統對人工的依賴性更低且適應性較強，能夠滿足電網配電管理工作的實際需求。由于智能電氣監控系統主要是通過收集并分析配電系統在運行過程中所產生的各類數據信息來實現對系統整體的監管效果，但在實際應用過程所涉及的設備數量和種類有很多。因此，要保障智能電氣監控系統在高低壓配電系統中的應用實效，相關部門就應加大對智能電氣監控系統應用方面的資金投入，以免因缺乏相應的設備支持而導致智能電氣監控系統難以充分發揮出自身應有的作用價值。

智能電氣監控系統雖然具備一定的自主能力，能夠在很大程度上減少電網配電管理工作所需的人力資源，由于智能化技術是一項集合了信息技術、計算機網絡技術以及物聯網技術等先進科技手段在內的綜合性技術，其科技屬性相對較強，智能電氣監控系統在實際應用時還需要相關技術人員對監控系統的各項運行參數進行合理調控，以確保智能電氣監控系統的應用效果與電網配電管理工作的實際要求相符，相關部門還應當定期組織技術人員開展與智能化技術有關的培訓活動并嚴格考核，幫助技術人員深入掌握智能電氣監控系統的應用要點，利于不斷強化技術人員的專業能力和技術水準，為智能電氣監控系統在高低壓配電系統中的應用提供有力的人才支持。

4 結語

電力能源是社會經濟發展的重要基礎，隨著我國社會經濟水平的快速提升，電力能源需求不斷上漲，對電網系統提出了更高的供電要求。高低壓配電系統在電力供應工程中扮演著關鍵角色，其運行質量將直接影響到廣大電力用戶的用電安全，要保障電力供應的安全性和實效性，就應在高低壓配電系統中積極引進并應用智能電氣監控系統，以便進一步加大對于配電系統的監管力度，不斷提高電網配電管理工作的科學性和先進性，為我國電力事業的現代化發展提供無限動力。