智能化儀表在變電站監控系統中的應用分析

國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 張海林 沈志銘

電力系統是一個相對復雜的系統，涉及到一次二次等多個子系統，為使電力系統更為安全、穩定運行，保證供電可靠性，需時刻對電力系統進行監控、監視，通過監控系統反應的設備實際運行狀態掌握電網運行狀況，從而對電力供應進行相應調整。在電力系統中變電站是至關重要的一環，有效對變電站進行監控是保證電力系統安全運行的基礎。目前電力系統正積極推廣智能變電站，在變電站監控系統中應用智能化儀表能很好滿足目前電力系統發展趨勢及需求，助力電網數字化轉型。

1 變電站監控系統的概述

1.1 變電站監控系統的含義

變電站監控系統作為電網重要的管控平臺，在電網不同運行狀態下運用各種數字化儀表、技術和先進的信息化的技術集成，掌握電網設備運行和用戶的用電狀況，以便電網調度、運行人員根據用戶用電需求及用電方面呈現出來的趨勢適時、適當調整供電情況，提高供電可靠性。監控系統的組成包含變電站一二次設備遙測、遙信、遙調等設備狀態信息，以及視頻監控系統、門禁、消防、溫濕度監測系統等輔助監測系統。通過變電站監控系統及輔助監控合理應用，能實現整個變電站信息實時監測及合理控制，有助于實現電網設備智能管控，減輕電網工作人員運維負擔，降低設備運行風險，提升電網運行管理效率，提高設備運行以及整個電網的供電可靠性。

1.2 變電站監控系統的功能

在變電站不同運行狀態下，應用變電站監控和輔助監控系統能夠全面、實時掌握變電站目前的運行狀態。若變電站設備由于各種原因出現一系列異常或故障，異常或故障發展到閾值便會發出相應信號，變電站監控系統對變電設備情況進行快速、有效反饋，幫助電網工作人員迅速定位故障設備，查找發生異常、事故的具體設備或地點，盡快消除設備缺陷、故障，降低因設備異常、運行故障所產生的電網功率損失和社會不良影響。

變電站監控系統可對一、二次設備及現場工作情況監視，根據用戶實際需求和設備具體運行狀況，對設備運行狀態進行評估及預測未來用電，調整用電負荷分配和安排系統計劃檢修工作，在加強電網設備維護和管理方面發揮重要作用。對變電站監控系統各項歷史運行數據進行數據統計和分析，能更加準確地展現設備運行狀態、重載情況及不同工作環節所產生的電能損耗問題，以便電網管理部門對監控信息進行分類處置、閉環管理，推動數字化應用、數字化轉型，提升電網智能管控水平。

2 智能化儀表在變電站監控系統中的應用

2.1 智能化儀表在變電站應用的重要作用

智能化儀表是一種實現信息采集及信息傳遞，對采集的信息進行處理的新型設備，具有監測、保護、控制等多種功能，具備控制精度高、自動化程度高、數據處理能力強、良好的人際交互能力等特征。在變電站監控系統中運用智能儀表可實現儀表模塊化應用、數據標準統一、前端信息數據處理，多種交互信息輸出等功能，有效節約變電站建設成本，提升變電站信息反饋能力、智能控制能力和精確控制能力，提升整體運行穩定性。

智能化儀表技術的推廣使用，可采集變電站的運行過程中不同狀態下各項數據，如電壓、電流、功率等狀態量數據，采集各項數據能夠在前端處理，也可直接在儀表和后臺上展示處理，數據信息獲取和處理更為方便、快捷。智能化儀表能時刻關注變電設備實際工作狀態，實現對變電站的實時監控，及時反饋、上傳設備數據，為變電站的有效管理工作奠定堅實的基礎。

智能化儀表具有智能化、數字化以及自動化的特征，可在前端結合用戶的真實需求調整變電站的各類設備運行環境和反饋運行狀態，使設備運行環境能滿足設備運行正常各種需求，包括關閉開啟溫度、壓力、熱量等各項開關設備，具有良好的集成和自診斷功能，并提高了控制精度和準確度，逐步革新變電站智能管控平臺。智能化儀表還具有數據存儲和展示功能，通過數據轉換功能可實現數據切換和換算，將所需要的各種數據直接展示出來，便于直觀了解數據具體的數值，提升數據應用直觀性。

2.2 智能化儀表的組成及工作原理。

智能化儀表以單片機為主體，將計算機技術與檢測技術相結合，由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件包括主控模板及顯示模板兩部分。主控模板是儀表中較為重要的結構，硬件中設計應用大量主控板部件，還有電源板等其它部件。顯示模板的具體功能是針對設備所能得到的數據進行科學展示，提供相應參考數據，從而為現場設備的監視、控制奠定基礎。通過通信協議及無線通信技術，實現對設備的開關狀態、硬件設備的通信和控制。具體工作原理為對狀態量及模擬量進行有效轉換，同時采集狀態量、模擬量運行的結果將會上傳到后臺系統及主機，對上傳的數據及內容進行數據分析，通過預警、人為干預等方式提高數據使用價值。

智能化儀表設計有主程序，還包括終端程序，這兩部分共同構成了儀表的軟件部分，在設計過程中應用了模塊化建模理念。在主程序設計過程中會對各部分進行系統化設計，設置相關的工作狀態。系統通過用戶需求分配需要承擔的相應具體任務，同時協調不同系統間協同開展工作，通過工作優先級各模塊相互結合，使系統運行的更加流暢。在終端控制系統當中涵蓋了時鐘中段、測頻中段及通訊中段三個不同的部分，其中時鐘中段所產生的主要作用就是完成a/d 采樣的轉換工作，這是非常關鍵的一個環節。此外還可以完成的數據的限時及相關設備的有效輸出控制，包括對開關量檢測的定時操作等功能。

測頻中段則主要指的是對正弦波的周期進行計算，從而得出相關的信號頻率，當然具體的時效實現過程是需對正弦波進行輸入信號的有效模擬產生一定干擾作用，計算正弦波中兩個零點間存在的時間差，最終實現的就是測評中段的功能。通信傳遞中斷包括了通訊的接收和發送兩個不同的部分，在接收數據信息的時候，如果信息數據的準確性無法得到保障，那么通信傳遞就會隨之而中斷，在對涉及到的各種數據進行發送時，還需要做的就是校驗循環冗余碼。

2.3 智能化儀表的通信格式

智能化儀表的通信格式和協議通信格式相同，通信命令信息共涵蓋四個部分，其內容分別是單元通信地址，還有通信指令以及數據段，最后一步是檢驗和環節。系統單元的通信地址是指用戶在應用智能化儀表時需提前設置一個用戶專用地址，該地址便于系統指令統一，子系統根據系統下達的指令進行應答，針對不同智能化儀表用戶可定制個性化需求方案。通信指令用于系統下達動作指令，設備能按照下達的指令進行有效的運轉。數據段則是智能化儀表執行的各種命令中一個有效的信息表現形式，存在多種不同的類型，如數值、地址等數據。通過數據段可更清晰地了解相對應的通信信息內容，并能更清楚、明確反應通信系統通訊狀態。校驗功能是對上述功能中所包含的各類數據進行校驗。

3 智能化儀表在變電站監控系統中應用的價值

3.1 提高了變電站運行的可靠性

當前變電站進行設計和建設趨勢是智能化變電站。智能化儀表的有效運用也是智能化水平的重要標志，是智能變電站實現的基礎內容和重要的前提。通過在變電站監控系統中對智能化儀表的有效應用，可充分發揮智能化儀表遠程監控方面的功能，實現變電站數據信息及時傳遞，對變電站各個運行環節進行有效監測和合理控制，實現了對變電站進行動態監控。利用智能化儀表所搜集到并提供的各種非常詳細的數據信息內容，可及時根據變電站運行狀況進行有效調整，面對故障時也能及時消除危機及這些故障所產生的一系列影響，制定相對應的解決性措施，科學有效的處理故障，避免故障所產生的更多負面影響，這樣也確保了變電站運行的安全性及變電站運行工作的可靠性和穩定性。

3.2 提高了變電站的整體運行效率

變電站運行設備及輔助設備數量多，大部分設備操作存在操作和管理風險，若對這些設備運維或應用不當，或對這些設備應管理不當會大幅降低設備使用壽命，降低運維工作人員工作效率，降低電網安全和穩定性。在沒辦法滿足正常用電需求的同時，還易在這些電力設備中產生更多安全隱患問題。在變電站監控系統中對智能化儀表進行有效應用，還需利用各種數字信息化技術，時刻調整變電站運行情況，時刻進行有效監督。通過這些技術的科學使用也能減輕變電量管理工作人員在工作過程中面臨的壓力，因為智能化儀表的智能化所具備的特點可使其更加便捷地對邊界面進行有效的控制，提高工作運行過程中的效率水平。此外還可根據智能化儀表得到的各種數據信息，調整變電站運行的工作方式，簡單的降低其中出現的損耗，最終實現變電站運行效率的有效提高。

綜上，目前智能化儀表的應用對變電站建設和維護發揮著重要作用，對變電站應用控制方式的改革也是智能化變電站建設中一項重要舉措。智能化儀表正朝著簡單、可靠、開放、兼容等方向發展，未來勢必將更人性化、智能化，并發展成為一種標準、一種通用技術平臺，更好地為變電站運行提供可靠服務。