探討電力監控系統在供配電設計中的應用分析

劉龍

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司 上海 200092

隨著當前社會生產力以及科技發展水平的不斷提升，電力運營挑戰也逐步增加，而為了進一步打造穩定可靠的供配電網絡，還需要利用信息技術對供配電系統進行全程監管，因此構建電力監控體系已經成為社會多方關注的重點。本文便是以技術分析法以及案例分析法為主要方式，結合供配電設計中的電力監控網絡構建細節展開分析，確保能夠打造智能化的電力監控場景，滿足供配電網絡安全運行的需求。

1 電力監控系統的核心功能分析

首先從理論角度上來講，電力監控系統是利用現代計算機技術以及自動控制技術，針對供配電系統的各項運行狀態進行遠程監測以及調控。建立在遙測、遙信、遙控、遙調、電能質量監測、數據分析、數據整合等多項功能的基礎上，打造透明化的電力運行體系，能夠全面分析電力系統的運行安全性以及經濟性[1]。而從核心功能的層面來講，其主要涵蓋以下幾方面的功能。

能夠進行電力運行體系的數據采集，分析電能計量情況，實現開關量數據的分析；比如可以及時分析系統中各線路的運行情況，了解線路的電流電壓是否正確及時的進行有功功率的檢測，定位功率因素以及頻率等動態性因素，也可以綜合系統運行的流程，分析其中各項事件發生的順序，并且將其記錄在案，比如斷路器的合閘操作以及，保護動作發生的順序等等。

監控系統每天會按照電力運行體系的各項環節進行數據統計和分析，有著龐大的數據庫，能夠及時記錄事件發生的時間以及各項參數。確保事件信息不丟失、不混亂。

能夠進行故障分析以及故障記錄。在系統出現故障時，可以結合前期的電流量以及母線電壓快速定位故障發生點，及時記錄保護動作的發生時間，記錄的周期往往結合保護動作開始之前，以及保護動作啟動之后的2~10個周期進行監測[2]。

可以實現遠程操作，當前的電力配電網系統規模較大，涉及了極多的細節，因此常規的人員操作必須要依托信息技術來完成。智能化監控系統可以實現遠程操控，比如工作人員可以結合系統運行狀態遠程遙控斷路器進行開啟和關閉。能夠就地進行遠程操作實現斷路器的相互閉鎖，避免出現干擾，在這個過程中還設置了命令執行分步功能，確保操作具有正確性。

圖1 電力監控系統核心結構

能夠進行安全監視。監控系統可以針對配電網運行的電流以及電壓進行全方位監視，若出現超出標準限制的問題會及時地發出警報；若出現電力設備故障以及電流電壓動態擾動等電力問題，會及時地進行區域隔離，避免故障擴散。

2 配電網設計中的電力監控系統構建

本文建立在當前常規的配電網設計體系的基礎上，結合電力監控系統的具體構建細節以及不同層次進行分析。從層次上來講，電力監控系統主要分為系統管理層、通信接口層、現場監控層這三個組成部分。

2.1 組態軟件的設計

組態軟件主要是提供數據監控和數據采集功能的系統性軟件，可以結合系統運行的目標生成相關執行任務，選擇具有適配性的軟件和系統來完成任務。通過監控組態軟件，能夠提升人員操作的便捷性以及直觀性，可以直接對系統下達命令，從而實現遠程實時操控以及監控的目的。

從功能角度上來講，組態軟件的功能本身具有較強多樣性，可以結合實際系統運轉需求提供繪圖、編輯、身份校驗等常規服務，也可以及時的記錄實時/歷史數據并且形成曲線，及時輸出報表，也可以提供系統報警。

2.2 常規的網絡架構方案

電力監控系統本身需要負責整體配電網的質量監測，因此系統本身的穩定性以及完整性必須要進行精密掌控，當前較為常見的網絡架構方案有以下幾種，可以結合實際運行情況進行針對性調整和選擇；但是需要注意的是網絡運行架構方案必須要滿足分散控制、集中管理的需求，能夠依托總線延伸出多個網絡節點，及時對接智能設備以及軟件系統，從而快速地進行現場監控反應。

2.2.1 小系統網絡架構

塑料配電網規模以及不同企業的實際應用需求，小系統的網絡架構能夠有效解決電力監控的問題，其中大量的智能監控設備統一連接在一條主線上，通過接口轉換器和監控主機直接進行數據交換，其具體結構見圖3。這種結構較為簡單，主要適用于小型的配電網中，或者大規模配電網的分支系統也可以采用該種結構。

圖3 小系統網絡架構

2.2.2 大系統網絡架構

部分配電網的規模較大，其中各項內容較為分散，因此需要打造大系統的網絡組成架構，其主要模式為將現場的智能監控設備直接接入現場總線，然后再把多條總線分別和網關進行對接[3]，其具體架構見圖4。這種模式能夠有效應對大型配電網的電力監控需求，不會對監控體系自身造成影響。

圖4 大系統網絡架構

2.2.3 多系統網絡架構

多系統電力監控網絡架構主要應用在擁有多個子變電站的配電網中。為了全面提升配電網的運行穩定性以及安全性，每一個子站都可以設置監控主機，然后監控主機，負責本站的智能設備監控以及電力監控。監控主機能夠將最終得出的數據結果傳送到中心，監控中心總機自身也具備授權的能力，可以查詢或者監控每一個子站監控主機的運行狀態，這樣能夠實現現場分工。其具體架構見圖5。

圖5 系統網絡架構

2.3 智能監控設備功能分析

由于配電網的運行內容較為復雜，在進行電力監控的過程中，需要依托大量的智能化設備進行集中監控，而這些智能監控設備自身的功能必須要具備穩定性，同時能夠滿足電力系統監控的實際需求。首先每一個監控現場的設備，必須要相對獨立，能夠完成獨立的數據采集以及傳輸；可以及時執行監控主機以及中心監控主機發布的操作命令；針對配電網的各項系統運行狀態進行實時監測，并且快速地進行數據記錄；可以不依賴監控網絡獨立運行，即使在網絡出現故障時，監控主機在自身局域網的基礎上依舊能夠正常運行。

目前市場上的智能監控設備類型多樣，在電力監控系統設計的過程中，可以綜合實際影響因素、網絡結構、負荷等級、用戶需求、配電網規模等多種因素進行針對性選擇[4]，確保智能設備的選用具備經濟性和合理性。

3 電力監控系統構建的案例分析

本文依托具體案例闡述了電力監控系統構建的各項配置以及實際方案，以此來為當前的相關工程提供參考依據。某電力企業選擇的監控系統中心為PowerLogic產品，詳細信息如下。

3.1 系統配置

建立在監控系統中心的基礎上，結合配電網的實際規模構建了多系統網絡架構，實際分層結構見圖6。

圖6 電力監控系統結構

3.2 監控要求分析

電力監控系統本身需要結合配電網的運行進行多元化監控，其中還需要遵循標準的監控要求。

主中壓線進線回路以及其他的低壓進線回路，必須要滿足以下幾點監控需求，首先要了解遠程操控的各項細節，及時的控制系統的有功功率以及無功功率，同時能夠進行三相電壓檢測以及電流檢測，這其中檢測的精準度必須嚴格控制在0.2%左右[5]，同時進行遠程遙感傳輸，了解系統各個開關的運行狀態以及故障情況，可以通過遠程遙控來指揮系統進行自動啟停；針對部分故障信息快速地給出告警信息；就地顯示配電網的運行狀態；通信接口必須要符合通信規約；及時進行電能質量的遠程監測，在分析諧波的過程中，需要將次數控制在63次以上；了解電壓驟升以及驟降等狀態，結合設備的實際配置情況分析運行壓力以及運行故障。

在以上檢測要求的基礎上，還需要綜合低壓進線回路以及重要出線回路、一般出線回路進行全方位監測。

4 結束語

在當前的配電網運行過程中，打造智能化的電力監測體系，能夠有效滿足配電網安全穩定運行的需求，需要注意的是電力監控體系的組態，軟件選擇必須要具備多元化功能，這樣才可以清晰直觀地展現配料系統的運行狀態。電力監控設備的選擇要結合不同的組網需求以及檢測需求進行針對性分析，要全面提升監控設備的性能和質量。常規電力監控系統中，智能設備應具有遙信、遙測及遙控功能。部分高端用戶對電能質量監控提出更高要求，因此，在后續優化的過程中，需選擇更高端的智能設備，以滿足企業需求。