變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與研究

侯天佐

（國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000）

0 引 言

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個電網(wǎng)的電能質(zhì)量進行監(jiān)督和管理，提高了電力系統(tǒng)供電的質(zhì)量和水平。變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)可對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行采集，并進行統(tǒng)一的控制和管理，在電能配送和運輸?shù)确矫嫫鹬匾谋O(jiān)控管理作用。在電力系統(tǒng)中，變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅提高了電力企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且降低了電力企業(yè)的運營成本，保證了電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)特點分析

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)在電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)通過計算機技術(shù)對整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和管理，為整個電網(wǎng)的安全運行起到了保障作用。計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控管理質(zhì)量。在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化和網(wǎng)絡(luò)化。自動化裝置和數(shù)字化電能表等智能電子設(shè)備在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅建立了安全可靠的智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)，而且提高了整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化水平。變電站中的很多設(shè)備都是由不同廠商制造，易出現(xiàn)信息孤島問題。MAS理論作為分布式人工智能技術(shù)，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅解決了信息孤島問題，而且實現(xiàn)了變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化和智能化，并且在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。

2 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與研究

2.1 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能需求，其中，電力監(jiān)控系統(tǒng)的事件記錄功能需求，主要是記錄變電站內(nèi)的操作內(nèi)容，并對設(shè)備出現(xiàn)的異常情況進行備份。變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的事件記錄功能[2]，可保證后臺管理人員實時掌握現(xiàn)場設(shè)備的具體情況，事件記錄可有效滿足管理人員對電力監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行事后分析。故障記錄是在設(shè)備發(fā)生故障后，發(fā)生繼電保護前后對電氣壓運行數(shù)據(jù)進行周期性記錄。電力監(jiān)控系統(tǒng)要具有遠程操作功能，管理人員可通過遠程計算機對變電站進行監(jiān)控和管理。如果在監(jiān)控管理過程中設(shè)備發(fā)生故障，無法進行遠程操作，那么系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計要具有人工置數(shù)的功能，通過手動修改來掌握現(xiàn)場的具體情況。如果發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備發(fā)生運行異常，可通過其他設(shè)備間接的把異常信號發(fā)送到管理中心，使工作人員可以更好地了解現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)量較大，可通過信號報警通知工作人員進行安全操作。在設(shè)計變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)時，要充分考慮系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理的需要，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲等功能方面進行科學(xué)地設(shè)計。

2.2 變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計

變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)采用了分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，通過雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)封閉環(huán)提高數(shù)據(jù)傳輸效率，系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上較為簡單，而且要更容易實現(xiàn)。在設(shè)計系統(tǒng)時，要充分考慮數(shù)據(jù)傳輸效率的問題，并保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾浴Ｔ谠O(shè)計變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)時，主要是實現(xiàn)對電網(wǎng)分布式配電控制和分散式數(shù)據(jù)的集中管理和控制，通過遠程控制系統(tǒng)實現(xiàn)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測[3]，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三個子系統(tǒng)，分別是主站控制系統(tǒng)、間隔層子站系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層通信系統(tǒng)，變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，站控層功能主要是完成基層信息的傳遞[4]，并對基層數(shù)據(jù)信息進行分析和處理，為管理人員提供人機交互界面，使管理人員更加方便地了解基層數(shù)據(jù)信息，并且可以有效監(jiān)控和管理各個設(shè)備。變電站監(jiān)控系統(tǒng)的軟件采用了SCADA電力監(jiān)控軟件，控制中心的監(jiān)控主機采用Windows Server 2008操作系統(tǒng)，可以更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理，并且可以根據(jù)需求對系統(tǒng)進行擴展。遠程管理主機遵守IEC618協(xié)議，負(fù)責(zé)從間隔層對數(shù)據(jù)進行采集。GPS授時裝置負(fù)責(zé)對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備進行校正時鐘，為系統(tǒng)的設(shè)備控制和保護提供校時功能。站控層結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

間隔層主要是對信息進行收集[5]，并對變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進行執(zhí)行。間隔層的設(shè)備采用分布式配置方法進行配置，實現(xiàn)變電站電力系統(tǒng)的通信和監(jiān)控功能。間隔層可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實施測量和對設(shè)備的控制管理，保護器是間隔層的核心設(shè)備，保護器主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的輸入和輸出，并通過保護器內(nèi)部的中央處理器對數(shù)據(jù)進行分析和處理，實現(xiàn)對主機數(shù)據(jù)的保護。網(wǎng)絡(luò)層主要是實現(xiàn)通信功能，網(wǎng)絡(luò)層通信采用光纖環(huán)網(wǎng)通信，便于現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)的采集和控制管理。網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)通信管理主機是集成度非常高的智能通信設(shè)備，可以對配電信息進行采集，然后把采集到的配電信息發(fā)送到后臺的遠程調(diào)度控制站，從而實現(xiàn)遠程控制。遠程監(jiān)控主機之間的連接采用光纖介質(zhì)，在數(shù)據(jù)傳輸效率上會有很大的提高。

圖2 站控層結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 論

變電站作為電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)電網(wǎng)電能的配送等功能，變電站的運行狀態(tài)直接決定了整個智能電網(wǎng)的運行情況。在智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展過程中，變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和研究，提高了智能電網(wǎng)運行的安全性和可靠性，為電力系統(tǒng)的安全運行提供了重要保障。