電力監控系統在智能變電站中的應用

莊 瓊，宋加擴

（國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

1 電力監控系統的概述

隨著人民生活水平的提高，建立智能化電網已成為我國電力公司的必然選擇，為提高其運行的安全性、穩定性和運行效率，須采用電力監測系統。隨著信息技術的發展，遠程遙測等技術在變電站的建設中得到了廣泛的應用，對變電站的正常運行起到了很大的促進作用。在當前電力監測系統的應用中，監測系統所擔負的主要工作有兩大部分。一是保證變電站的安全，二是保證變電站的正常運轉。在安全方面，電力監控系統可以在不同的地方安裝攝像頭和防盜裝置，防止有人闖入，提高建筑物和設備的安全[1]。

隨著自動化程度的提高，目前的智能變電站大都采用了無人值班的模式，因此電力監控技術也隨之發展。通過遙控、遠程調度等方式實時監測變電站，對各類突發事件進行預警，并采取有效的應急處置，從而迅速地實現對電力系統的管理，減少了人為的不便。20世紀90年代以來，計算機技術迅速發展，技術交流和技術交流得到了極大的發展，單片機技術、設備自動化等方面的技術也逐漸成熟。

目前，電力監測系統主要包括以下功能：對供電網絡進行全面的監測；監測和測量電能和非電能；當電源不穩時，對參數進行自動調整；集中控制；利用微型計算機對蓄電池進行集成充電。該系統不僅為供電公司節約人工值班和巡視維護的人力成本，而且為變電站實現無人值班提供了良好的支撐。

2 電力監控系統在智能變電站中的作用

2.1 電力監控系統的安全性、可靠性和經濟性

在智能變電站的日常工作中，電力監測系統發揮著無可取代的作用。為得到合理的運用，電力監測系統的安全性和可靠性是必不可少的。在智能變電站中，目前常用的有合并單元、智能終端等多種工藝層設備，在實際應用中可以促進監測系統中的測控功能的發揮，從而為系統提供很好的輔助，對于提高測試控制功能的響應速度有著重要的意義。智能變電站的站控層設備和相應功能在實際應用中都得到了嚴格的規范和合理的控制，但因為智能變電站本身的信息量太大，所以在實際操作中，其網絡容量受到限制，再加上調度、處理能力的限制，使得智能變電站很難有效地將現有的數據進行有效的傳輸，隨著時間的推移，對智能變電站整體的工作造成影響，也會對其在實際應用中的推廣產生一定的影響[2]。

2.2 測控功能的完備性

在實際使用中，智能變電站的測控設備本身具有的許多功能，能夠最大限度地滿足電力系統的運行需求。但是，在提供同步相量測量的同時要考慮到非智能裝置的監測功能，因此測控設備的功能還需在實踐中進一步完善，才能真正發揮出全部作用。而在這種情況下，對測控設備的性能也是越來越高。

3 智能監控系統的結構形式

根據系統的構成，智能監控系統可以分為集中監控、區域供電集中監控、光纖自愈環網集中監控。本文將對這幾種體系的組成和作用特性進行詳細的闡述。

3.1 集中監控系統模式

集中監控系統是針對供電范圍集中、監控對象較少的電網監控系統。本系統采用分層的分布機制，劃分為間隔層設備、通信設備和站控層設備。該系統隔離層裝置使用了集成的微型計算機保護裝置、智能配電裝置和協議智能電子設備（Intelligent Electronic Device，IED）裝置。所有的隔離層裝置都具有RS-485通信接口，通過屏蔽雙絞線與Modbus通信協議連接，采用站級以太網將通信管理機與后臺監視主機相結合。系統監測主機可以通過人機界面（Human Machine Interface，HMI），將整個系統的監測屏幕和實時的工作狀況顯示出來。系統監視系統也能正常地進行系統的控制、維護、修改和配置[3]。

3.2 區域供電集中監控系統模式

區域供電集中監測是針對供電地域廣，設備分布分散的電網監測。本系統采用分布通信，主控室統一管理。通過由網絡、光纖附件等構成站級以太網，將各變電站的通信管理機集為一體，從而對全地區進行供電監測。主控室的后臺監視系統采用2機或多機結構，主、備機的數據一致，互相作為熱后備，改善系統的可靠性和完整性。

3.3 光纖自愈環網集中監控系統模式

在變電站中分布較分散的智能監測系統中，可以采用基于光纖自愈環網的以太網架構。以光纖自愈環網為基礎，具有容錯能力強、傳輸速度快、傳輸距離遠以及網絡配線簡單等特點。采用光纖自愈環網，可以避免多層級聯的接入，進一步改善網絡的可靠性。集中監控系統系統采用了星形和光纖兩種自愈網相結合的方式，解決了純環型網絡中存在的節點過多的問題，同時保留了星型以太網標準擴充的優勢。

4 電力監控系統在智能變電站中的應用

4.1 電力監控系統對配電室內的二次設備進行智能化的改造

在原有的配電系統中，采用的傳統的現場控制系統，包括操作控制系統、信號顯示、遙控操作系統等。經過對監控系統的改造，可以實現對整個系統的自動控制，通過網絡通信，可以進行自動化辦公，如果變電站發生意外，報警系統會自動觸發，并與用戶進行信息交流，從而避免傳統的手工測量，并由計算機進行電力計量、監測、數據收集、處理突發事件以及超負荷運轉。對電力系統的監測，可以使電力系統的運行更加清楚，從而提高電力系統的安全、系統性。同時，該系統能與其他通信系統進行連接，增加系統的開放性和包容性[4]。

4.2 網絡管理

將電力監測系統引入到智能變電站，在站控層、過程層等各個層面的通信管理中，能夠在網絡環境下進行有序的運行。在進行網絡通信管理時，應充分考慮交換機的使用價值。這是因為，在正常的情況下，開關能夠保證變電站的安全性和穩定性，因此，在實際操作中，開關需要根據實際情況，不斷加強，使之符合變電站的運行需要。同時，在電網的實際運行中，要充分利用電網的基本功能和網絡管理的功能。基于此，利用簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，SNMP）協議，可以全面地理解和分析目前整個交換機的運行狀況，既能得到準確可靠的信息資料，又能方便地進行日常的監督和管理工作。在運行的全過程中，一般都是采用兩進線一母聯的結構形式，每個變電站都有80多條高壓輸電線路。利用電力監測系統，可以將整個系統分為5個小工作站，并設有一個主要的監測中心。其通信網絡的運行主要采用100M傳輸控制協議/網際協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）光纖以太網，而小型站點的現場監測系統主要采用的是總線通信。

4.3 順控操作

隨著智能變電站的推廣，順控操作可以能對各種設備如后臺設備進行合理的操作和控制。例如，在一定的時間內，它會從工作狀態變成維修狀態。順控制的優點較多，既能減輕員工在工作中的精神壓力，又能有效地解決員工和變電站的矛盾。采用該方法，可以滿足變電站無人值守的基本需求。在確保安全運行的前提下，提高了智能變電站的總體工作效率。

4.4 電力監控系統的使用價值

在智能變電站的運行管理中，采用電力監測技術可以節省運行費用，提高運行效率，減少人為原因所致的事故。在電力系統的應用中，可以對電力系統的用電量和用電量進行統計和統計，從而為電力系統的運行提供科學依據，從而有效地減少系統的能耗減少系統的投入。通過對重大事件的預警，可以預知到事故的發生，并能在系統的提醒下，提前介入。即使在處理過程中出現了電網的異常情況，也能在很短的時間內切斷電源，將損失降到最小，有效減少設備的維修成本，提高設備的使用壽命。

4.5 智能告警

在常規的變電站中，一般發生事故報文后，根據相關的規定，對整個系統進行預警。在這樣的環境下，如果變電站發生了意外，那么相應的事故就會接二連三地發生，從而導致重大的安全事故發生。在實際運用中，由于受電力監測系統的影響，它本身就具備報警的特性，能夠對信息進行查詢、分析，并將其與各類事故類型相結合，合理分割測量控制信息，為工作人員提供方便。

4.6 對軟壓板予以檢修

在智能變電站的使用中，對保護設備進行全面的檢查，并針對其工作狀況提出了相應的對策。一系列的維修工作結束后，對軟壓板進行檢查，確保其符合標準。同時，在對軟壓板進行監測時，它的監控系統可以將現場的真實狀況可視化，并采取相應的控制措施，確保軟壓板實時值與標準值一致。在定期檢查中，當校驗值和實時值出現偏差時，將會發出相應的報警，并在經過仔細檢查后，由人為觸發來判定軟壓板的狀況是否一致[5]。

4.7 GOOSE和SV監測

采用光纖光纜可以很好地解決傳統電力線路的缺陷。而采用面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）接線模式，直接替代了原有的電纜線路，導致常規的電力測試手段難以有效使用，通信經常發生故障。如何更好地處理GOOSE和采樣信息的通信服務（Sampled Value，SV）的監控問題，是目前的一個重要課題。開放式系統互聯（Open System Interconnect，OIS）參考模式主要包括物理層、網絡層等7個層次。其中以數據鏈層作為多點傳送，GOOSE效應和SV值主要由接收端來判定，再由網絡發送到監測系統。而在電力監控系統中，則采用了二維數據表，對上述GOOSE效應和SV值進行了監測。

4.8 iES-SL330A智能特性

iES-SL330A是根據全新IEC61850規范而進行更深入的研發與運用。本系統在實際操作中能與ICE61850設備相結合。在系統建模的時候，一般都是采用集成的方法，因此整個設計和配置都是非常靈活的，用戶可以根據自己的實際需要，進行個性化配置。該系統在整體布局和使用上都有很大的方便性。例如：在實際應用中，可以通過多種方式共享各類數據庫的信息；實際操作中，不用反復填寫數據庫的內容；在運行時，能夠靈活地配置和利用各類數據，使系統的備份工作最大化，并能與海量的數據相結合。該系統在實際應用中具有很高的安全性，并能支持多種模式，如雙機、多機冗余

4.9 數據辨識功能軟件在iEs-SL330A中的應用

在智能變電站集成監測系統iEs-SL330A中，采用了數據識別功能軟件，將二者有機地結合在一起。一般情況下，該系統能夠實時高效地分析和處理各類智能變電站的各類數據。在這種情況下，如果發生了報警、事故等情況，可以將報警的基本內容、事故信息等信息在相應的主界面可視化，并進行分析。在實際的運行和運行過程中，運行人員可以通過人機對話窗實時監測變電站的工作狀況，并對所涉及的各種數據、信息進行分析。一旦系統在運行時發生了故障，就能利用數據識別軟件的事件報警窗口，對各種類型的事故產生的原因和內容進行分析。同時，值班人員可以通過項目窗口中的警報，對測量結果進行深入的分析，從而找到并總結事故的原因，從而制定出相應的應對措施。

5 結 論

綜上可知，智能變電站的存在意義與價值在于能夠合理地利用現有的科技手段，采用先進的綜合措施，高效節能環保地運行和使用智能設備。智能化變電站的出現及其實際運用，既能適應新時期數字化、智能化發展的需要，又能充分保障各類智能設備的有效使用。隨著技術的發展，越來越多的國家將電力監測系統用于智能變電站的管理，對于現有的普通變電站進行的升級，升級后的設備將會達到智能變電站的標準。