電力通信電源監控系統的設計分析

趙春雷

（河北村村友售電有限公司，河北 衡水 053000）

0 引 言

隨著我國社會經濟的不斷發展，各行業對于電力的需求越來越大，人們對電力通信系統的安全穩定性提出了更高的要求。近年來，隨著科學技術的發展，我國的電力通信行業發展比較迅速，建設水平在不斷提升。電力通信系統是確保電力系統安全穩定運行的基礎，而電力通信系統的運行離不開電源這個能源支持設備。電源是通信系統的核心部件，也是通信系統運行的動力基礎[1]。離開通信電源，通信系統就無法正常運行，系統中的設備及模塊都將處于停止工作狀態。但是，在實際的系統運行過程中，受外界復雜因素的影響，通信電源不可避免會出現故障，導致通信系統的運行水平得不到提升、服務能力不能得到提高，影響了人們的日常生活。所以，需要加強對通信電源運行狀況的監控。電力通信電源監控系統的設計要遵循科學的原則，從主要功能與總體結構入手，做好監控功能、管理功能及交互功能等設計，同時優化電源的監控系統結構，整體上提高通信電源監控系統的運行能力。

1 電力通信電源監控系統的設計原則

電源監控系統是規模較大的管理系統，涉及很多現代的科學技術，如計算機通信技術、監控技術等，而且系統中涵蓋了不同的設備。要想將這些設備科學地同各種技術結合在一起，就要科學合理地進行系統設計，設計的原則主要有以下幾點。

1.1 實用性原則

實用性是電源監控系統設計的第一原則。系統的功能設計要滿足系統的管理要求，同時滿足相關工作人員的使用要求；系統的操作要簡單易學，讓工作人員通過培訓即可掌握；系統的設計要符合新的電力通信管理體制，能實現集中操作和管理。

1.2 可靠性原則

監控系統要想長期穩定運行，其設計必須可靠穩定，主要表現在兩個方面。一方面，相關的硬件設備性能要可靠。要選用高質量的傳感器及工控機等設備，確保設備長期穩定運行；要采用雙備份的傳輸線路，確保電力傳輸穩定[2]。另一方面，軟件系統要可靠，操作系統、編程方式及容錯等技術要可靠、穩定。

1.3 安全性原則

監控系統的設計必須確保安全性高，防止由于系統故障發生安全事故。首先，硬件系統設計要采用電氣隔離的方式，即使硬件系統出現故障，也不會影響被監控對象的運行安全。其次，軟件系統的設計要對管理人員及維護人員進行權限分級，有效地限制各級別人員對于系統的訪問及操作，確保操作系統安全[3]。最后，監控系統要及時記錄用戶對系統開展的管理及操作內容，一旦系統在后續運行過程中出現故障，可以為追究相關人員的責任提供輔助的分析功能。

1.4 可維護性原則

監控系統的設計要從多方面入手，提高自身的可維護性。在結構上，采用軟、硬件分層的模塊化結構，便于系統維護。在功能上，系統軟件要具備自診斷、自恢復功能，還要具備在線升級功能，便于操作人員可以及時升級軟件，降低工作量。在施工布置上，要安全整齊，布線系統及線纜的布置要有條理，而且標識要明顯，與施工圖紙相符。

1.5 先進性原則

監控系統的設計要具備先進性，能滿足當前現代電力系統運行的要求。一方面，采用先進的硬件設施。利用國內或者國外最新的且經過檢驗具有很強實用性的產品，確保系統的基礎設施更加先進、穩定。另一方面，利用先進的軟件系統。操作系統及數據庫都要采用最新的，讓系統可以滿足大量數據的實時處理，具備強大的互聯功能[4]。

2 監控系統的監控對象

監控系統的監控對象主要是電源設備、空調設備、機房環境以及監控系統的軟、硬件等。其中，電源設備主要包括高壓設備（變壓器）、低壓配電設備（主要包括配電柜、補償柜等）、整流配電（直流屏、交流屏、蓄電池組等）及交流設備等；空調設備主要包括機房專用空調、中央空調及分體空調等；機房環境主要包括機房的溫度、濕度以及消防、門禁等。監控系統的監控內容主要如下：（1）變壓器的溫度及工作狀況，主要配電柜的電壓及電流數據、補償柜的補償電流等；（2）整流配電中直流屏的直流輸出電壓及電流、交流屏的輸入電壓、蓄電池組的總電壓及總放電電流等；（3）交流設備中逆變器的直流輸入電壓及交流輸入電壓等；（4）空調設備中專用空調的工作參數，包括主機工作電流、吸氣壓力、排氣壓力、送風溫度及回風溫度等，中央空調的工作參數，包括主流輸入電壓、主機工作電力及交流輸入電流等，分體空調的主機工作電流等[5]。

3 電力通信電源監控系統的功能設計

通信電源監控系統要具備監控、交互、管理及智能分析功能。監控，可以實時監測設備的運行狀況，并能根據運行指標對設備進行遙控。交互，要能有效實現人機對話。管理，可以實現對數據、配置、人員及檔案資料等進行管理。智能分析，可以實時對設備運行的數據進行整理分析，進而為優化系統的性能提供數據支持。

3.1 監控功能設計

監控功能是電源監控系統的基礎，也是核心功能，主要對電源設備的運行狀況實施有效的監控。監控的主要內容是對電源設備的運行狀況及運行環境進行連續監測，將監測獲得的數據信息進行上傳，為電力系統的數據分析提供數據支持。監控系統具備控制功能，可以及時轉換業務臺中發出的指令，讓電源設備及時識別，對運行參數進行優化調整，這一控制過程也被稱為遙控[6]。通過遙控過程，相關工作人員可以實現對設備的遠程控制，提高電源監控系統的精準性和實時性。

3.2 交互功能設計

電源監控系統的交互功能，也被稱為人機交互功能，主要從以下4個方面入手。第一，要合理利用計算機技術，尤其是地圖、布局圖、設備運行狀態圖等計算機圖形操作系統，以便讓操控界面更加友好。運用圖形界面，可以簡化操作流程，有效提高系統操作效率。第二，要結合電力通信電源系統的發展實際，引用無線界面，可以實時傳送報警信息。合理連接人接界面與移動設備，可以及時向工作人員發送報警信息。第三，提高監控系統的應用性能。設計人員要創新設計理念，在傳統的文字、報表的顯示基礎上，合理利用圖形結合的顯示技術，構建多樣化數據顯示體系，提高電源監控系統的功能。比如，可以顯示某臺設備的所有監測量，也可以顯示不同設備的相關監測量，設備的報警信息可以利用不同的顏色或者指示燈進行顯示[7]。利用多元化數據顯示方式，提高系統的實用性。第四，圖像監控功能設計中要充分考慮機房的安全可靠性，優化圖像監控功能。可以利用遠程現場、監控區域及監控中心三級系統機構，通過高速的通信線路連接。在監控的現場，設計人員可以設置多臺攝像機，以便有效監控現場。通過告警聯動，可以隨意切換監控現場，及時接收信息，還可以對監控現場進行錄像。

3.3 管理功能設計

管理功能主要是對數據信息、數據記錄及檔案信息等進行管理。數據管理系統要具備數據顯示、存儲、查詢、備份恢復及處理統計功能。第一，數據顯示功能。該功能通過多樣化的數據顯示方式可以準確反映設備的運行狀況，讓相關工作人員可以了解設備的運行特性，更好地掌握設備運行情況。第二，數據存儲功能。在設備的長期運行過程中，很多數據可以及時反映設備的性能，可以為設備的維護工作提供支持，因此需要存儲這些數據。第三，數據查詢功能。電源設備的運行數據被處理后會進行存儲而成為歷史數據。在實際工作中，為了解設備的運行狀況，可以通過對歷史數據的查詢，從中找出設備的運行規律。通過快速搜索引擎及邏輯運算，讓相關工作人員可以查詢到自己需要的設備運行數據。第四，數據備份及恢復功能。監控系統在長期運行過程中會產生大量的數據，這些數據長期保存在磁盤中，如果保存期過長，對于當下的設備維護工作意義不大，但又具備留檔價值，這時就需要將數據備份到光盤或者磁盤中。當需要這些數據的時候，可以將這些數據導入系統中，這個過程就是數據的備份和恢復。經常備份系統內的數據信息，可以提高系統的安全性，一旦系統由于外界因素突然崩潰時，可以確保系統內的數據信息不受損失[8]。第五，數據處理及統計功能。該功能是利用計算機技術，對原始的復雜數據進行分類、總結，得出對工作有價值的數據，根據實際需求將數據以曲線及報表的形式顯示出來，讓數據的顯示更加直觀。由于數據表比較龐大，可以利用先進的數據庫結構將端局表合并為一個，增加數據庫的表的檢索能力，提高檢索速度。此外，管理功能還包括告警管理、配置管理、安全管理及自我管理等功能。

3.4 智能分析功能設計

該功能是利用專家系統、模糊控制等人工智能技術，學習設備運行的相關知識及故障處理方法，及時對設備的運行數據進行歸納分析，優化系統性能，為相關人員的決策提供依據。智能分析功能主要包括告警分析、故障預測及運行優化3個功能。首先，告警分析功能是系統根據學習相關的知識，對于系統曾經產生過的告警記錄進行分析，并查找導致告警出現的原因，給出排除故障的建議。其次，故障預測功能。可以根據實時監測到的設備運行數據，科學分析設備的運行狀況，并能預測設備可能發生的故障，以便提前應對，及時排除故障[9]。最后，運行優化功能是系統根據監測到的數據，自動分析設備的性能及能耗狀況等，為相關工作人員開展維護工作提供依據，或者可以自動對設備的一些參數進行調整，使設備平穩運行，滿足實際工作要求。

4 電力通信電源監控系統的結構設計

4.1 監控網絡傳輸方式

監控系統需要傳輸大量的數據，因此傳輸線路的傳輸效率要高。利用數字數據傳輸方式，可以提高系統的穩定性。該傳輸方式具有傳輸速率高、可靠性高及連接靈活等特點，可以一線多用，不僅可以實現數據傳輸，而且可以進行虛擬專網的組建。這種傳輸方式主要應用于區監控中心與監控局站間的傳輸。在區監控中心及總監控中心間采用全國電信管理中心數據通信網，這樣的布置既提高了傳輸效率，又利用了網絡資源，可更有效地管理及維護電信網絡。

4.2 網絡結構設計

針對當前監控數據量龐大的實際，系統的設計利用三級優化設計方式，分為監控中心、監控站及監控單元，主要組成結構如圖1所示。在這個結構中，監控中心是級別最高的，與各監控站進行實時的互聯，還具備設置告警等級的權限。監控站是監控系統中數據處理的重要環節，與各監控單元相互連接，以便及時接收監控單元傳輸的數據，進行處理后傳輸給監控中心。監控單元與被監控電源連接在一起，實時采集被監控電源的運行參數及工作狀態數據，進行處理以后發送到監控站。此外，監控中心下達的監控命令也是通過監控單元來接收的[10]。如果在運行過程中突然發生通信中斷現象，監控單元會保存重要的數據，待故障排除、通信恢復后，及時上報通信中斷期間的重要數據，做到重要的監測數據不丟失。

圖1 通信電源監控示意圖

4.3 體系結構的確定

體系結構是區監控中心各項基本功能得以實現的基礎，對于監控系統的實用性及可靠性有重要的影響，因此要確定好體系結構。設計采用客戶機/服務器體系結構，可以彌補傳統的終端多用戶方式的不足，將應用程序分為前端和后端兩個部分。前端的客戶機可以提供高度的人機交互界面，后端服務器提供數據管理及安全防護功能，讓數據更加完整，讓設備的使用壽命更長，讓系統升級及擴容更加便捷。

5 結 論

科學技術的不斷發展，使得電力通信電源監控設備不斷更新，監控性能也在逐漸提高，對于通信電源的運行狀況實現了有效的監督與維護。電源監控系統具有實時監控運行狀態、預測故障、收集并處理數據等多種功能，提高了電源設備運行的可靠性，保障了電力通信網絡暢通。電源監控系統通過遙控、遙測等功能，可實現對大多數設備的日常維護及運行狀況監測等。監控系統可以提供設備運行參數的變化趨勢及故障發生的順序等信息，以便工作人員根據監測到的數據信息，排除難以發現的故障隱患。