供配電設計中電力監控系統的作用分析

黃浩

【摘 要】文章首先對電力監控系統的構成及功能進行概括性介紹，隨后對電力監控系統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控系統的作用進行論述。期望通過本文的研究能夠對供配電設備運行穩定性的提升有所幫助。

【關鍵詞】供配電設計；電力監控系統；穩定性

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

1 電力監控系統的構成及功能概述

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

1.1 系統構成

電力監控系統采用的是分層式結構，具體包括現場測控層、網絡通訊層和系統管理層。

1.1.1 現場測控層

處于現場內的所有監控設備均為相互獨立的狀態，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、監測及通信。該層具備動態實時顯示的功能，通過RS485與現場總線連接。

1.1.2 網絡通訊層

該層的主要作用是為現場測控層與系統管理層之間的數據信息傳遞提供通道，由通訊設備及通訊線路組成。

1.1.3 系統管理層

該層中設有一臺高性能的監控主機，運用先進的監控軟件，可對系統進行全方位監管，借助以太網實現數據上傳。

1.2 功能概況

電力監控系統具備諸多功能，具體如下：

1.2.1 用戶管理功能

為保證系統運行的安全性和穩定性，對用戶的操作權限進行了授權，所有可能影響系統運行安全性的操作均需要輸入雙口令密碼，同時系統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

系統采用的是分布式的網絡架構，支持多種通信協議，系統本身自帶網絡自診斷功能，可以在線完成對網絡通訊狀態的診斷，當網絡出現故障問題時，可自動顯示故障點位，并發出報警信號。

1.2.3 遠程控制功能

操作人員可以借助監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，系統可為用戶提供電能消耗統計和管理，同時還能對重要數據進行統計分析，并存儲到數據庫當中，為數據查詢提供了便利。

1.2.5 擴展功能

系統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生。

2 電力監控系統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，電力監控系統的網絡拓撲結構選擇是首要環節。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，任意節點的通信都需要經過中央節點控制，這就要求中央節點必須與網絡中所有的節點進行連接，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具有超高的可靠性和穩定性，一旦出現故障，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，為節點的擴充提供了條件，還有一個比較突出的優勢是便于尋找路徑。然而，這種網絡拓撲結構也存在一些弊端，即除葉節點及與之相連的線路之外，其余節點或線路如果出現故障問題，都會對系統的穩定運行造成影響。

2.1.3 網狀結構

這種網絡拓撲結構中，所有的節點全都是通過傳輸線進行相互連接的，單個節點至少與其它兩個節點之間進行連接，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，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生，即使局部發生故障問題，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的網絡拓撲結構。

2.2 網絡方案的設計思路

在基于電力監控系統的供配電設計中，網絡方案的設計是一個比較重要的環節，網絡方案合理與否，直接關系到系統的運行效率，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對網絡進行設計。

2.2.1 整合線路

由于監控設備的數量較多，使得控制難度有所增大，為解決這一問題，可將現場監控層內的設備分線路進行整合，歸入到統一的總線路當中，然后將總線路與監控主機連接到一起，由此可使監控系統分線路中的數據信息完整地傳輸至監控主機當中，這樣便可以借助監控軟件對數據進行處理和分析，從而實現對設備的智能化控制。

2.2.2 按規模大小進行控制

對于規模較小的電路系統，可通過數據線路及設備歸總的方式，借助單獨的監控主機對其進行控制；對于規模較大的電路系統，由于其中涵蓋的供配電設備相對較多，很難利用單獨的監控主機實現整體性控制，故此，可在每個變電站當中設置一個獨立的監控主機，對變電站內的所有數據進行監控和實時采集，并將采集到的數據傳給電力監控系統，據此實現對供配電設備的遠程操控。

2.3 設置系統管理權限

對于供配電設備而言，其在正常運行的過程中，電力監控系統能夠對其運行狀態進行實時控制與監管。在此需要闡明的一點是，監管具有條件限制，并非所有人員都能對系統進行操控，只有獲得相應管理權限的人員，才有權對系統進行操作。為此，可根據各個崗位的實際工作需求，對系統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，確保電力監控系統的穩定運行。此外，在具備條件的前提下，可通過后臺對電力監控系統進行設置，據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，如果發現異常數據，可及時查明原因并加以修正，為電力監控系統的穩定運行提供保障，系統的運維成本隨之顯著降低。

2.4 數據采集模塊設計

對于供配電設計而言，電力監控系統采集到的數據尤為重要，所有的監控工作全部都是以數據作為支撐，換言之，數據是電力監控系統運行的基礎，脫離數據，系統將無法正常運行，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測和管理是電力監控系統存在的根本目的，對相關數據的采集則是核心內容，為確保數據采集的完整性和高效性，需要對數據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字信號，以便監控主機進行讀取，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。數據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選。

3 供配電設計中電力監控系統的作用

電力監控系統自身具備穩定性、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，具體體現在以下方面：

3.1 實現供配電設計的信息高度共享

電力監控系統可快速、穩定傳遞監控信息數據，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，可保證供配電系統穩定運行，實現信息高度共享，為供配電設計提供可靠設計依據，幫助設計人員及時發現和解決供配電系統中的潛在隱患。

3.2 提升供配電系統智能化水平

電力監控系統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控系統的先進性，使電力監控系統適用于不同環境的變化。在供配電設計中應用電力監控系統，可大幅度提升供配電系統的技術水平，逐步實現智能化運行目標。

3.3 實現供配電系統可視化設計

電力監控系統應用了先進的信息技術和高級算法，可實現對供配電數據的有效壓縮，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。當監控系統被應用于供配電系統中時，可對供配電數據進行壓縮處理，并傳輸到顯示設備上，便于供配電設計人員直觀觀察優質圖像，了解供配電設計的相關情況，實現供配電系統設計的可視化。

3.4 保障供配電系統安全穩定運行

基于MPEG-4的電力監控系統，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，電力監控系統還具有良好的保密特性，可為供配電系統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安全穩定運行。

4 結語

綜上所述，電力監控系統具備諸多的功能，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控系統的運行穩定性、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控系統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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