对于供配电设计中电力监控系统的探讨

深圳新能电力开发设计院有限公司 卜 伟 方键潮

引言

随着中国社会经济的持续发展，电能已作为各个领域生产的主要动力之一，在人类的生产生活中已离不开电力等再生能源的支持，而且需要量还将日益增大。这就要求动力系统必须不断提升，同时需对现代化科技加以合理的运用，从而使得整个现代电力系统的功能越来越完善。如电能监测管理系统，既有灵活性、保密性、稳定性强而且可靠性高等的优势，同时还具备了网络通信、电子绘图、历史数据保存记录、身份校验、故障告警等多项功能，所以将其运用到供配电系统设计中，对于整个现代电力系统水平的提升有着关键意义。

电力监控系统属于一个带有较强复杂性的综合性信息系统，重点是通过综合收集电力系统运行中的有关数据信息，同时与供配电系统交互传递信息，以便于为供配电系统的正常顺利工作提供保证[1]。而通过利用电力监控系统的各种功能特点以及诸多优势，在供配电系统设计中大量使用了电力监控系统，从而能在一定程度上使得电力系统运行的功能范围得到拓展。

电力监控系统中还包括了多种先进信息技术，即便是相距更远也能够对其实施监视，并能进行远程收集、录入、解析用户信息以及有关历史数据等，在严格遵循事故发生顺序的基础上正确地录入信息并存档。通过严密的监视体系，可提高其安全与严密性，在对各种数据进行管理的同时全面地监测电力质量，对出现的问题和故障都能及时发现并采取相应的对策处理，现代电力监测体系从根本上保障了供电系统的平稳运转。

1 供配电系统中电力监控系统设计要点

设计要点主要包括两大功能模块：低压入线电路和主中压入线电路的设计。在进行主中压进线电路的设计时，要确保电力系统在遵守国际通讯规约基础上，进行监控系统的远程控制、电力监控和遥测工作正常进行。

对于实现遵守国际通讯规约的系统设计方面，建议在设计通信接口时，针对与监控系统中其它附件设置的差异，以有关参数要求为准则实行通用设置，最大程度的提高通信接口的兼容性。在此设计环节中，电路的设计应满足一定的精度要求，从而达到功率因数、有功电能、有功功率和电流等的作用目标。一般规定测量的准确度要超过0.5%，遥控的精度要达到0.2%。对于遥测设计，应能保证电流、无功电能、电压以及无功功率的测量准确性，才能实现遥控精准度的提升。

对于电能质量检测控制模块的设计，应保证系统在正常工作时，不产生频率过高、影响系统检测控制的单次谐波。通常将单次谐波频率控制在63Hz。当外界影响处在上述频率数值时，则不会对系统的电能质量检测产生影响。

此外，此系统在工作时，要重点监测系统的电压突变情况，以实现系统电压的平稳输出，保证系统整体运行的稳定性。一种先进的电力监测装置也可达到科研目的，所以建议在电力监测系统中增加单件谐波分析和电压涌浪、骤降等分析程序，将充分引入的智能、自动监控系统运用于监测装置的设计中，在设计规范要求的通信接口时也应根据通信规约加以设定。

2 供配电设计中智能化配电监控系统的应用

2.1 智能配电监控系统方案设计

随着供电监控系统的不断发展，企业想要快速实现信息全覆盖的配电监控系统，就需进一步开发智能配电监控系统，使整个监控体系的信息实现自动化监控管理。这就需要供电企业对智能化配电监控系统进行全新的设计与开发，针对现有的技术手段及企业的需求应用各种智能化设备，并需进一步与现有监控设备进行适配，使智能配电监控系统的设计与传统配电管理设备实现顺利过渡。这就需对监控系统的构建采取智能化的构建方式，使企业供电信息监控系统实现信息共享。

在设计智能配电监控系统时，由于当前的技术尚不成熟，部分设备还不能够完全支持系统网络的构建，所以在设计的过程中，要基于现有的智能设备进行合理的设计。监控系统在底层设计时，针对现场的总线数据传输问题，可采取现有的技术手段，利用C/S 的系统构架来进一步完善智能化监控系统的搭建工作。

2.2 智能配电监控系统监控平台选择

智能配电监控系统中所涉及到的系统监控平台选择，通常分为现场监控平台和网关服务器两部分。在功能优势上有所不同，对于现场监控平台系统主要是依靠后期的软件开发的便利性，而网关服务器的系统主要针对的是实时性能以及系统的稳定性。对于监控平台系统的选择方面，主要是根据不同功能的要求以及系统的稳定性进行选择。

智能化电力监控系统的工作模式主要是通过现场的总线或以太网来连接底层的智能化设备，实现信息的共享，从而帮助助配电管理部门定时的采取相对应的监控数据。通过上层软件来发送相关指令，及时地对数据进行解析和储存，实现监控画面的实时显示。智能监控系统支持浏览器远端监控，进一步提高配电监控系统的稳定性。同时利用网关服务器进行智能化监控，即使服务器发生故障也不会影响数据的采集工作，在一定程度上保证系统的运行安全和稳定。

2.3 智能配电监控系统的应用

智能化电力监控系统主要通过配电管理软件、数据库、网关服务器、现场设备以及现场监控平台等设备组成，将监控数据信息分析、图像化展示和资料的储存等功能结合于一体，并对监控系统的页面管理、电流电压曲线、断路遥感界面以及其他电力数据参数和数据报表、故障记录等信息集中一体化储存。智能监控系统的应用，使得不同的数据分析、数据转换、实时操作等工作通过网关服务器实现统一的管理，并将采集到的数据通过以太网的方式进行传输，以便于加强监控系统的灵活性。

智能化电力监控系统的底层设备连接多元化的，通过以太网接收的数据信息对现场的电路数据实现实时收集，并将其发送到监控管理部门，实现电力数据的实时监控。配电监控系统是电力工程建设中的重要环节，供电监控系统的安全性和稳定性对于供电系统的发展有着重要的作用，智能化配电监控系统的应用，将网络技术、计算机技术以及人工智能等多种新型科学技术集中一体化发展，实现电力监控领域的创新性改革，增强了电力监控系统的实用性，弥补了传统供电领域的弊端。

智能化的电力监控系统有效地提升了供配电系统的自控能力，促进了无人值守变电站发展的进程，进一步增强了供配电监控系统的稳定性和可靠性，加强了数据收集的灵敏度。随着我国电力工业领域的不断发展和智能配电监控系统的应用，进一步促进了我国低压智能配电监控系统的快速发展，极大地提高了我国供配电系统的智能化进程，进一步促进供配电系统的监控功能和模式。

3 供配电设计中电力监控系统的应用

3.1 电力监控系统的网络拓扑结构选择

在供配电系统设计中，应用的第一个环节就是对电网控制系统的网络拓扑架构进行选择。目前，出现频率比较高的网路拓扑架构主要有星状架构、树型架构、网状结构等三种型式。

星型架构是最早期发现的一类连接方法，它还是现代网络拓扑结构设计中使用范围较为广泛的一种架构。由于星形网络系统中中央节点直接控制着其余的每个节点，所以其中心节点就需要联系计算机网络中的所有节点，这样就必须对线路进行更大规模的布置，提高了网络系统建设成本。在实际使用星形架构的过程中，为使集中连线更为简单，往往会将交换作为中心节点。因为星形架构的集中性较强，所以它虽然延时小、控制简单、误差少，但是中心系统的稳定性与安全一定要时时维护，不然将会产生牵一发而动全身的情况，从而对整体网络系统产生危害。

树型架构同样是属于集中控制型网络，但是相比于星状架构它能够实现分层。通常情况下树型架构通信线路的面积较小，这对于网络前期建造成本的降低有一些影响，同时在分层的情形下也推动了节点的扩展。另外，查找路由简单也是树型架构的最大优点之一。但树型架构也具有相应的弊端，就是除了通过叶子节点与之连接的线路，其他节点线路如生了问题甚至故障就会影响到整个网络系统的正常稳定工作。

由于网状结构的所有节点都在传输线的基座上相互连接，每一节点间又联系着另外的至少二个节点，所以具备了很大的稳定性和可靠性，但其建造成本却相当昂贵。若要建造较高稳定性的控制系统，以网状结构为首要选项。另外，由于网状结构也可采用多路径方式来设计，这样减少了冲突和堵塞等问题的出现概率。在局部发生故障时不至于影响到整体网络系统的正常工作。所以在进行供配电工程设计时，对其供电及监控系统的网络拓扑构造，通常选用网状结构。

3.2 网络方案的设计思维

网络方案设计是供配电设计中运用电力监控系统的一项相当关键的环节，由于网络方案设计的科学合理和网络系统的运作效果密切相关，同时也会在一定程度上影响到网络系统运营的成本[2]。所以，网络系统方案设计的合理性与科学性都一定要有所保证。

网络系统运作的可靠性与安全是网络系统方案设计必须着重考量的因素，在此基础上再思考怎样降低成本与提高效率，进而进行网络系统方案设计。例如当监控设施数量过多而导致管理复杂度增加时，可分路合并现场监视层内的设施，将其统一并入总路中，然后将之与监视主机相连，由此来完成自动化管理设备。

3.3 设置管理权限保证系统稳定

在供配电设备正常工作的期间，应用电力监控管理系统就能即时监测其工作状况。而用电监测管理系统还须设有系统管理职责，由工作人员按照自身授权来对系统实施管理操作。在这样可根据不同工作人员实际需要的基础上区分系统的管理职责为低等级与高等级，而等级越高的管理职责所掌握权限就更多，这样既能够为合理地分配系统的管理职责提供了保证，同时又给工作能力强、专业度高的管理人员带来了更多的权利，并由此提高了电力监控系统管理的工作效率和服务质量，也提高了系统管理工作的可靠性和稳定性。

而且在特定条件下，还能够通过后台管理来设定电力监测系统，并由此来及时地发现了一些常用的故障问题并进行处理，不但便于了供配电设计管理人员的查看和更改有关信息，而且也在较大程度上减少了管理系统的运维成本。

3.4 设计数据采集模块

数据分析收集对供配电电力监测系统的工程设计具有关键的意义，因为数据分析是支持起整体监测业务正常进行的重要基石。而一旦控制系统离开了数据管理的基础，将永远无法正常运行，同时也会影响到供配电系统的设备。所以供电监控系统必须监督和管理整体供配电系统流程，是其产生的原因和目的，而收集有关数据分析又是其管理工作的核心。必须合理地设计好供电监测系统的数据分析收集模块，如此才可为数据分析收集的高效性和完整性提供保证。

又因为所有从外界收集来的各种数据消息都是输出消息，因此可利用A/D 转化器把输出消息转化为数字信息，这样一来在监控主机读出消息时也就比较容易。在选用A/D 转化器时可选用12位A/D转化器，其相对于其他类型价格比最高。

4 结语

总结而言，在供配电设计中合理应用电力监控系统，对于其稳定可靠地运行有着良好的促进作用，并且由于电力监控系统具备了多种多样的功能，因此其应用领域也比较广泛。在实际进行供配电设计过程中，设计人员首先要考虑的目标就是电力监控系统运行的安全性和稳定性，同时更加深入地认识和了解电力监控系统在供配电设计中的作用，从而做出科学合理的供配电设计，以此来为电力事业的顺利稳定发展奠定坚实的基础。