电力监控系统在智能变电站中的应用

庄 琼，宋加扩

（国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司，江苏 盐城 224000）

1 电力监控系统的概述

随着人民生活水平的提高，建立智能化电网已成为我国电力公司的必然选择，为提高其运行的安全性、稳定性和运行效率，须采用电力监测系统。随着信息技术的发展，远程遥测等技术在变电站的建设中得到了广泛的应用，对变电站的正常运行起到了很大的促进作用。在当前电力监测系统的应用中，监测系统所担负的主要工作有两大部分。一是保证变电站的安全，二是保证变电站的正常运转。在安全方面，电力监控系统可以在不同的地方安装摄像头和防盗装置，防止有人闯入，提高建筑物和设备的安全[1]。

随着自动化程度的提高，目前的智能变电站大都采用了无人值班的模式，因此电力监控技术也随之发展。通过遥控、远程调度等方式实时监测变电站，对各类突发事件进行预警，并采取有效的应急处置，从而迅速地实现对电力系统的管理，减少了人为的不便。20世纪90年代以来，计算机技术迅速发展，技术交流和技术交流得到了极大的发展，单片机技术、设备自动化等方面的技术也逐渐成熟。

目前，电力监测系统主要包括以下功能：对供电网络进行全面的监测；监测和测量电能和非电能；当电源不稳时，对参数进行自动调整；集中控制；利用微型计算机对蓄电池进行集成充电。该系统不仅为供电公司节约人工值班和巡视维护的人力成本，而且为变电站实现无人值班提供了良好的支撑。

2 电力监控系统在智能变电站中的作用

2.1 电力监控系统的安全性、可靠性和经济性

在智能变电站的日常工作中，电力监测系统发挥着无可取代的作用。为得到合理的运用，电力监测系统的安全性和可靠性是必不可少的。在智能变电站中，目前常用的有合并单元、智能终端等多种工艺层设备，在实际应用中可以促进监测系统中的测控功能的发挥，从而为系统提供很好的辅助，对于提高测试控制功能的响应速度有着重要的意义。智能变电站的站控层设备和相应功能在实际应用中都得到了严格的规范和合理的控制，但因为智能变电站本身的信息量太大，所以在实际操作中，其网络容量受到限制，再加上调度、处理能力的限制，使得智能变电站很难有效地将现有的数据进行有效的传输，随着时间的推移，对智能变电站整体的工作造成影响，也会对其在实际应用中的推广产生一定的影响[2]。

2.2 测控功能的完备性

在实际使用中，智能变电站的测控设备本身具有的许多功能，能够最大限度地满足电力系统的运行需求。但是，在提供同步相量测量的同时要考虑到非智能装置的监测功能，因此测控设备的功能还需在实践中进一步完善，才能真正发挥出全部作用。而在这种情况下，对测控设备的性能也是越来越高。

3 智能监控系统的结构形式

根据系统的构成，智能监控系统可以分为集中监控、区域供电集中监控、光纤自愈环网集中监控。本文将对这几种体系的组成和作用特性进行详细的阐述。

3.1 集中监控系统模式

集中监控系统是针对供电范围集中、监控对象较少的电网监控系统。本系统采用分层的分布机制，划分为间隔层设备、通信设备和站控层设备。该系统隔离层装置使用了集成的微型计算机保护装置、智能配电装置和协议智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）装置。所有的隔离层装置都具有RS-485通信接口，通过屏蔽双绞线与Modbus通信协议连接，采用站级以太网将通信管理机与后台监视主机相结合。系统监测主机可以通过人机界面（Human Machine Interface，HMI），将整个系统的监测屏幕和实时的工作状况显示出来。系统监视系统也能正常地进行系统的控制、维护、修改和配置[3]。

3.2 区域供电集中监控系统模式

区域供电集中监测是针对供电地域广，设备分布分散的电网监测。本系统采用分布通信，主控室统一管理。通过由网络、光纤附件等构成站级以太网，将各变电站的通信管理机集为一体，从而对全地区进行供电监测。主控室的后台监视系统采用2机或多机结构，主、备机的数据一致，互相作为热后备，改善系统的可靠性和完整性。

3.3 光纤自愈环网集中监控系统模式

在变电站中分布较分散的智能监测系统中，可以采用基于光纤自愈环网的以太网架构。以光纤自愈环网为基础，具有容错能力强、传输速度快、传输距离远以及网络配线简单等特点。采用光纤自愈环网，可以避免多层级联的接入，进一步改善网络的可靠性。集中监控系统系统采用了星形和光纤两种自愈网相结合的方式，解决了纯环型网络中存在的节点过多的问题，同时保留了星型以太网标准扩充的优势。

4 电力监控系统在智能变电站中的应用

4.1 电力监控系统对配电室内的二次设备进行智能化的改造

在原有的配电系统中，采用的传统的现场控制系统，包括操作控制系统、信号显示、遥控操作系统等。经过对监控系统的改造，可以实现对整个系统的自动控制，通过网络通信，可以进行自动化办公，如果变电站发生意外，报警系统会自动触发，并与用户进行信息交流，从而避免传统的手工测量，并由计算机进行电力计量、监测、数据收集、处理突发事件以及超负荷运转。对电力系统的监测，可以使电力系统的运行更加清楚，从而提高电力系统的安全、系统性。同时，该系统能与其他通信系统进行连接，增加系统的开放性和包容性[4]。

4.2 网络管理

将电力监测系统引入到智能变电站，在站控层、过程层等各个层面的通信管理中，能够在网络环境下进行有序的运行。在进行网络通信管理时，应充分考虑交换机的使用价值。这是因为，在正常的情况下，开关能够保证变电站的安全性和稳定性，因此，在实际操作中，开关需要根据实际情况，不断加强，使之符合变电站的运行需要。同时，在电网的实际运行中，要充分利用电网的基本功能和网络管理的功能。基于此，利用简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）协议，可以全面地理解和分析目前整个交换机的运行状况，既能得到准确可靠的信息资料，又能方便地进行日常的监督和管理工作。在运行的全过程中，一般都是采用两进线一母联的结构形式，每个变电站都有80多条高压输电线路。利用电力监测系统，可以将整个系统分为5个小工作站，并设有一个主要的监测中心。其通信网络的运行主要采用100M传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）光纤以太网，而小型站点的现场监测系统主要采用的是总线通信。

4.3 顺控操作

随着智能变电站的推广，顺控操作可以能对各种设备如后台设备进行合理的操作和控制。例如，在一定的时间内，它会从工作状态变成维修状态。顺控制的优点较多，既能减轻员工在工作中的精神压力，又能有效地解决员工和变电站的矛盾。采用该方法，可以满足变电站无人值守的基本需求。在确保安全运行的前提下，提高了智能变电站的总体工作效率。

4.4 电力监控系统的使用价值

在智能变电站的运行管理中，采用电力监测技术可以节省运行费用，提高运行效率，减少人为原因所致的事故。在电力系统的应用中，可以对电力系统的用电量和用电量进行统计和统计，从而为电力系统的运行提供科学依据，从而有效地减少系统的能耗减少系统的投入。通过对重大事件的预警，可以预知到事故的发生，并能在系统的提醒下，提前介入。即使在处理过程中出现了电网的异常情况，也能在很短的时间内切断电源，将损失降到最小，有效减少设备的维修成本，提高设备的使用寿命。

4.5 智能告警

在常规的变电站中，一般发生事故报文后，根据相关的规定，对整个系统进行预警。在这样的环境下，如果变电站发生了意外，那么相应的事故就会接二连三地发生，从而导致重大的安全事故发生。在实际运用中，由于受电力监测系统的影响，它本身就具备报警的特性，能够对信息进行查询、分析，并将其与各类事故类型相结合，合理分割测量控制信息，为工作人员提供方便。

4.6 对软压板予以检修

在智能变电站的使用中，对保护设备进行全面的检查，并针对其工作状况提出了相应的对策。一系列的维修工作结束后，对软压板进行检查，确保其符合标准。同时，在对软压板进行监测时，它的监控系统可以将现场的真实状况可视化，并采取相应的控制措施，确保软压板实时值与标准值一致。在定期检查中，当校验值和实时值出现偏差时，将会发出相应的报警，并在经过仔细检查后，由人为触发来判定软压板的状况是否一致[5]。

4.7 GOOSE和SV监测

采用光纤光缆可以很好地解决传统电力线路的缺陷。而采用面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）接线模式，直接替代了原有的电缆线路，导致常规的电力测试手段难以有效使用，通信经常发生故障。如何更好地处理GOOSE和采样信息的通信服务（Sampled Value，SV）的监控问题，是目前的一个重要课题。开放式系统互联（Open System Interconnect，OIS）参考模式主要包括物理层、网络层等7个层次。其中以数据链层作为多点传送，GOOSE效应和SV值主要由接收端来判定，再由网络发送到监测系统。而在电力监控系统中，则采用了二维数据表，对上述GOOSE效应和SV值进行了监测。

4.8 iES-SL330A智能特性

iES-SL330A是根据全新IEC61850规范而进行更深入的研发与运用。本系统在实际操作中能与ICE61850设备相结合。在系统建模的时候，一般都是采用集成的方法，因此整个设计和配置都是非常灵活的，用户可以根据自己的实际需要，进行个性化配置。该系统在整体布局和使用上都有很大的方便性。例如：在实际应用中，可以通过多种方式共享各类数据库的信息；实际操作中，不用反复填写数据库的内容；在运行时，能够灵活地配置和利用各类数据，使系统的备份工作最大化，并能与海量的数据相结合。该系统在实际应用中具有很高的安全性，并能支持多种模式，如双机、多机冗余

4.9 数据辨识功能软件在iEs-SL330A中的应用

在智能变电站集成监测系统iEs-SL330A中，采用了数据识别功能软件，将二者有机地结合在一起。一般情况下，该系统能够实时高效地分析和处理各类智能变电站的各类数据。在这种情况下，如果发生了报警、事故等情况，可以将报警的基本内容、事故信息等信息在相应的主界面可视化，并进行分析。在实际的运行和运行过程中，运行人员可以通过人机对话窗实时监测变电站的工作状况，并对所涉及的各种数据、信息进行分析。一旦系统在运行时发生了故障，就能利用数据识别软件的事件报警窗口，对各种类型的事故产生的原因和内容进行分析。同时，值班人员可以通过项目窗口中的警报，对测量结果进行深入的分析，从而找到并总结事故的原因，从而制定出相应的应对措施。

5 结 论

综上可知，智能变电站的存在意义与价值在于能够合理地利用现有的科技手段，采用先进的综合措施，高效节能环保地运行和使用智能设备。智能化变电站的出现及其实际运用，既能适应新时期数字化、智能化发展的需要，又能充分保障各类智能设备的有效使用。随着技术的发展，越来越多的国家将电力监测系统用于智能变电站的管理，对于现有的普通变电站进行的升级，升级后的设备将会达到智能变电站的标准。