電力系統監控和數據采集系統研究

郭健勇

摘要：近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設數量也逐漸增多。隨著深入推進電力體制改革、建設能源互聯網、實施大數據創新應用等國家戰略的推進，計量傳統業務向新型業務拓展，營銷業務向社會化全業務鏈延伸。跨專業協同持續深化，對電力系統監控和數據采集系統的支撐能力提出新的要求。本文就電力系統監控和數據采集系統展開探討。

關鍵詞：電力系統監控;數據采集;系統

引言

計算機的廣泛使用對監控系統產生了巨大的影響，它對于監測系統狀態的遠程控制能力較強，可以形成較為簡單明了的圖像。電力監控系統的研究基于計算機強大的數據采集和數據處理能力，可以廣泛使用于各類電力企業，并成為計算機系統的基本功能。隨著工業的發展，電力監控系統以其越來越強的可靠性達到了電力企業發展的需要，未來發展對其提出了更高的要求。

1數據采集系統介紹

電力數據采集系統采用了三大主要模塊構成，分別是服務器模塊和數據采集模塊以及數據傳輸模塊，這三大模塊相互配合在很大程度上優化了系統設計也方便了整個數據采集系統的擴展和裁剪有利于不同用戶的各種需求并將系統的性能發揮發哦最佳狀態。采集系統的開放性設計采用了符合目前國際標準要求的系統平臺和商業應用數據庫，支持與系統相關的數據通信和相關的數據訪問并能及時向這些系統提供所需要的計量數據。數據庫采用的分層式跨平臺式設計方式能夠根據電力系統的關口表和大用戶采取分別管理方式，實時采集的相關用電數據夜能夠直接錄入到系統的歷史數據庫當中，并建立與所有采集監控點、計量點的數據的定義、采集、管理相應的對應關系，通過這些數據的對應關系在實現系統采集數據的計算和處理并為系統提供數據訪問功能。

2數據采集系統與監控系統的研究

2.1信息顯示

數據信息顯示是對檢索數據庫中的數據和實時監測數據進行篩選，并結合采集系統提供的原始數據顯示在屏幕上。在索引頁（或菜單）上允許操作人員運用光標定位技術顯示各種類型的同一系統，這樣的功能大大降低了時間和空間的限制，鍵盤標識符和其他的媒體CRT顯示器可以有效顯示相關數據。利用動態模擬盤來收集信息，主要是因為電力系統內部變化有分布模擬的顯示板上顯示模擬數據比較重要。

2.2數據采集服務

數據采集服務主要負責通訊前置、報文解析、數據人庫。在海量數據接入的情況下，高峰負荷期間，單臺采集前置需要處理的通訊報文數量可能是現在的幾十倍乃至上百倍，對采集前置的并發處理能力帶來巨大壓力。雖然當前采集前置一般采用分布式架構，但每個采集節點承擔了任務生成、邏輯控制以及數據入庫等多個業務，造成單個節點承擔的業務過于繁重，尤其是數據入庫效率更是限制了采集前置的線性擴展能力。

2.3電力系統的監測

電力系統的監督操作可以采用遠程方法包括選擇發電廠或變電站的自動處理系統實現設備選型和實現打開開關的選擇，要避免未選定設備的操作或不發送操作指令等錯誤，這是在數據采集系統中的一個重要的監控和設計步驟，實現高水平的安全性需求。

2.4主站應用

主站應用主要是實現采集業務流程管理以及基于采集數據開展的數據查詢、數據統計分析等相關應用。主要存在的問題是接口缺乏有效管理，加大采集系統負載壓力。采集系統為其他業務應用系統提供大量的數據支撐，目前眾多接口采用的方式不盡相同，各業務系統間數據需求存在交叉，一對一方式的接口應用導致接口開發重復無度，對采集系統本身造成了很大的接口服務壓力，影響采集系統對外提供數據。

3電力系統通信中數據采集與監控系統安全的防護措施

3.1建立新標準，改進通信協議安全

為了建立通用的新型標準，從而真正保障好通信協議的安全性。可以著重從以下兩個方面進行。其一，在國家智能化電網的建設和改造過程中，將舊的CDT規約使用新一代通信協議IEC60870-5-101/104和IEC61850規約來代替，同時也可以有效避免使用CDT規約而導致的一些安全問題。另一方面，通過建立專門的IEC62351建議標準對IEC60870-5-101/104和IEC61850通信規約的安全性進行防護：首先，如果事先就知道將使用的通信規約存在安全風險，則安全套接層就應該選擇TLS1.0及以上版本，而不選擇SSL1.0或2.0，以增強通信規約的安全性。其次，嚴禁杜絕直接使用未加密的密碼套件。再次，為了使輕載網絡不會因長期連接而喪失認證，應該以時間和分組數為基礎，使用透明的密鑰進行通信規約再協商等等。

3.2用電數據采集設備的選擇

（1）變電站采集終端。變電站的采集終端應用了單片機技術由開關電源、cPU電路、MODEM板、RS485接口電路和液晶顯示電路組成。開關電源要選擇輸入范圍在AC85V～265V之間的電源，輸出+5V和獨立的+12V。系統的核心部分是CPU，應用了電量消耗少運行順帶塊具有更高可靠性的元器件，以確保數據的采集、計算、處理、通信等功能的完成。通信采用規約庫中的設計模式符合國內外主流規約。配有顯示器和鍵盤，可以方便的進行系統設置和數據查詢，系統可以設置密封防止非法用戶操作使用。（2）大用戶采集終端功能。防竊電功能：采集系統的終端電壓為85伏-265伏，無論是高壓還是低壓用戶均能夠使用電壓作為拆表的電源，設備的通訊天線設置在電器儀表箱內，其他超標設備也設置在其中并且可以增加鉛封封鎖電表和超表器，從而可以有效的防止人為破壞和更改電表實現抄表和防止竊電功能同時實現。PT斷相檢測和終端檢測電表的三相PT，如有缺失抄表終端會在10秒內發出報警信號，這一功能也可以有效的防止非法操作PT。電子表電流平衡度的實時監測隨著在電流平衡度出現波動低于警戒值也可以發出報警信號，為了避免用戶臨時停車造成的負荷降低而產生的誤報警，系統可設置最小電流，當用戶電流低于該設定值時可以不發出報警信號。這一功能僅僅適用于電子表，能夠確保不會發生非法操作。系統設置的高負荷、低負荷報警對于負荷穩定的用戶也可以設置一個最低和最高負荷，當負荷低于低值或高于高值時就可以發出報警信號。線路損失分析將線路上各分路上的數據實時匯總到主站和變電站采集的數據一起由主站軟件形成分析報告和線路損失統計指標報表。

3.3提升信息技術安全，規范人員及操作

控制中心安全的維護，首先應該全面提升信息技術的安全性：通過防火墻，保護控制中心免受攻擊;通過虛擬專用網（VPN），實現公共信道上數據的可信傳遞;通過安全服務器，實現對局域網資源的管理和控制等等。其次應該嚴格管理配置端口、帶鑰匙的鎖和支持程序的使用，從而保證只有通過授權的設備和用戶才能使用端口。最后，控制中心安全的維護，還應該通過制定相應的政策及法律法規，嚴格規范信息技術人員的行為和操作。并且通過管理和培訓，提升信息技術人員的安全意識，明確每個人的職責，最大程度地降低人為風險。

結語

綜上所述，隨著電力系統監控和數據采集系統的全面建設，提升系統海量數據處理及分析性能，實現采集網絡狀態智能感知，是電力系統監控和數據采集系統發展趨勢。電力監控采集系統憑借自身優勢，融合先進的計算機技術，能很好的滿足電氣企業發展和使用需求。