摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的可靠性提出了更高的需求。近年來，在信息技術(shù)的大力推動(dòng)下，電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用活躍。當(dāng)前，在日益規(guī)?；纳a(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件下，社會(huì)對(duì)電力的需求越來越大，其可靠性也受到了廣泛的關(guān)注，電力監(jiān)督系統(tǒng)的應(yīng)用及運(yùn)行成為電力行業(yè)發(fā)展的重要課題。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；研究；應(yīng)用
電力監(jiān)控系統(tǒng)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是一種通過計(jì)算機(jī)以及別的通訊器件，對(duì)電力數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及電力系統(tǒng)工作狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的一種新興的電力控制檢測(cè)體系。電力系統(tǒng)有很多的功能，例如它可以對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和存儲(chǔ)。在許多的設(shè)計(jì)當(dāng)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)不但可以起到顯著提升系統(tǒng)的工作效率的作用，而且可以起到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，提高工程經(jīng)濟(jì)效益的作用。
電力監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新興的、現(xiàn)代化的高新技術(shù)，它不但有著高級(jí)的技術(shù)理念的支持，還有著與實(shí)際結(jié)合的工作優(yōu)勢(shì)，在穩(wěn)定的狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、電力系統(tǒng)可靠程度以及電力系統(tǒng)的基本狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。作為新時(shí)代發(fā)展下的帶頭技術(shù)，合理地將電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，可以明顯提升工作效率，避免浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。明確電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，了解電力系統(tǒng)的使用要點(diǎn)可以促進(jìn)人們意識(shí)到電力監(jiān)控的意義和地位，從而促進(jìn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。
電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能
第一，數(shù)據(jù)收集功能。大部分的電力系統(tǒng)都是采用數(shù)據(jù)查詢的方式來對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)收集，使用這種數(shù)據(jù)收集方式，可以有效降低電力處理的時(shí)間，提高電力處理的工作效率。數(shù)據(jù)收集包括模擬量的收集、開關(guān)量的收集以及電能的計(jì)算三個(gè)部分。
其中，模擬量的收集指的是在電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，需要對(duì)每個(gè)區(qū)段的電壓電流、電阻以及電阻率等的大小進(jìn)行收集和記錄。模擬量收集數(shù)據(jù)使用的直流采樣以及交流采樣的采樣方式。直流采樣的操作比較簡(jiǎn)單，并且抗干擾的能力也比較強(qiáng)，但直流采樣的實(shí)時(shí)性不大好，容易存在誤差，除此之外，直流采樣的穩(wěn)定性也需要進(jìn)一步改善。因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的操作程序比較繁雜，其內(nèi)部包含的結(jié)構(gòu)很多，電力監(jiān)控系統(tǒng)要及時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)電力系統(tǒng)中的開關(guān)開閉狀況、刀閘開關(guān)狀態(tài)以及系統(tǒng)的報(bào)警數(shù)據(jù)等進(jìn)行記錄。及時(shí)、有效地掌握開關(guān)的閉合狀況，不但有利于工作人員對(duì)電路的狀況進(jìn)行正確的判定，保證電力系統(tǒng)的可靠性，而且對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)可靠起到了一定的保護(hù)作用。通過對(duì)電能進(jìn)行計(jì)算可以得到整個(gè)電路的工作效率。以往的電能計(jì)算方式十分單一，電能表不能和相關(guān)的通訊設(shè)備相連接，致使電能浪費(fèi)。而新的電能計(jì)算方法就這一點(diǎn)做了改動(dòng)，將以往的電能計(jì)算方法變?yōu)榱藘煞N，雖然這兩種計(jì)算方式在處理數(shù)據(jù)方法上是不同的，但他們的設(shè)計(jì)原理是相同的，并且都在一定程度上提升了電能計(jì)算的工作效率，保證了電能計(jì)算的準(zhǔn)確性。
第二，順序記錄功能。電力系統(tǒng)的順序記錄功能不但可以記錄、監(jiān)控整個(gè)電路的工作順序，而且還能夠?qū)φ麄€(gè)電路線路起到一定的保護(hù)。但是順利實(shí)行電力監(jiān)控系統(tǒng)的這一功能是需要一定的環(huán)境要求的，它需要在確保計(jì)算機(jī)或者是其他的通訊設(shè)備內(nèi)存量足夠大的情況下才可以有效運(yùn)行。因?yàn)橹挥袃?nèi)存足夠大的時(shí)候，才能夠順利記錄事件的數(shù)量和時(shí)間，從而確保電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和可靠性，便于工作人員對(duì)以前的信息進(jìn)行查詢。
第三，故障記錄功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)的故障記錄功能可以清晰記錄整個(gè)電力系統(tǒng)中的故障，便于在后續(xù)的處理工作中，工作人員的故障檢測(cè)和維修排查。實(shí)驗(yàn)表明，在整個(gè)電力系統(tǒng)中容易發(fā)生故障的區(qū)域就是電路開關(guān)、閘刀等區(qū)域。通過電力監(jiān)控系統(tǒng)，電路的運(yùn)行效率得到了有效地保障。
電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
3.1系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面
首先，現(xiàn)場(chǎng)層的主要目的是收集和處理各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中的各類參數(shù)，與此同時(shí)，還要把收集、檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳送到相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。相關(guān)的工作人員要根據(jù)實(shí)際的工程要求，選擇合適的電力設(shè)備。要保證各個(gè)設(shè)備在不依賴中心控制計(jì)算機(jī)的狀態(tài)下，可以獨(dú)立完成各自的工作，發(fā)揮各自的功能。因此，可以使用現(xiàn)場(chǎng)總線把各個(gè)電力現(xiàn)場(chǎng)所收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)、有效地輸送到中間層，以此協(xié)助數(shù)據(jù)處理工作的完成。在此過程中，還要使用電力監(jiān)控系統(tǒng)來完成一些相應(yīng)的操作。
其次，是主控層。通常來說，電力監(jiān)控系統(tǒng)的主控層一般是在中控室以及值班室，除此之外還需要有計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等高性能設(shè)備的輔助。因此，在中心處理計(jì)算機(jī)上裝上相關(guān)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，與此同時(shí)還要依照所安裝的軟件實(shí)行界面管理等一系列管理功能，以此實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理功能。
3.2網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)方面
由于電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都是以電力現(xiàn)場(chǎng)的總線技術(shù)為依仗的，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制。在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的過程中，可以把它直接放到總線當(dāng)中，再通過相關(guān)的高性能設(shè)備形成完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這樣一來，既可以方便、簡(jiǎn)單、低耗能地組成電力網(wǎng)絡(luò)，而且還可以高效解決電力現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集的問題。從而可以及時(shí)、有效地將中央計(jì)算機(jī)的命令傳送到各個(gè)電力現(xiàn)場(chǎng)，很大限度地保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效運(yùn)行。
第一，對(duì)那些較為分散的大型電力系統(tǒng)而言，因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)智能檢測(cè)的設(shè)備有很多，所以其分散的范圍也比較廣。所以在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要把現(xiàn)場(chǎng)總線都接到電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備當(dāng)中，然后再把電力監(jiān)控系統(tǒng)的每條總線按照次序接到網(wǎng)關(guān)當(dāng)中，完成設(shè)計(jì)。
第二，對(duì)于那些相對(duì)比較集中的小型電力系統(tǒng)來說，它的配制方法和那些分散式的大型系統(tǒng)是不一樣的。因?yàn)榧行偷男⌒拖到y(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)量比較少，而且分布都很集中，所以就可以把所有的智能監(jiān)測(cè)設(shè)備連接在一條總線上，然后通過專門的轉(zhuǎn)換器和電力監(jiān)控主機(jī)連接起來，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換。
第三，對(duì)于那些有很多個(gè)子變電站的大型的電力系統(tǒng)來說，由于電力監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高，因此，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要重視對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。所以，可以給所有的子變電站都配備上一個(gè)主監(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而確保電力系統(tǒng)中任一信號(hào)數(shù)據(jù)的完整性和有效性。與此同時(shí)，主監(jiān)控計(jì)算機(jī)不但要對(duì)電力現(xiàn)場(chǎng)的智能監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的管理和維護(hù)，而且還要對(duì)相應(yīng)站內(nèi)的信號(hào)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算和處理，這個(gè)時(shí)候只需要把一些重要的信息傳送給中心計(jì)算機(jī)，中心計(jì)算機(jī)則會(huì)相應(yīng)地處理子變電站所反饋的信息，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些反饋信息進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán)操作，這樣一來會(huì)很大提升電力監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，保證電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的有效性和可靠性，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。
電力監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)電力控制系統(tǒng)中特別重要的一個(gè)部分，通過電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力數(shù)據(jù)的記錄、分析和整理，在一定程度上提升工作效率，節(jié)省工作時(shí)間，降低耗能。由此看來，研究、運(yùn)用好電力監(jiān)控系統(tǒng)，把它合理地運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，對(duì)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。
安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型
4.1概述
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
辦公建筑（商務(wù)辦公、國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑等）
商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）
交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等）
廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）
新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
4.4設(shè)備選型
應(yīng)用場(chǎng)合 | 型號(hào) | 保護(hù)功能 |
35kV/10kV/6KV進(jìn)線柜電能質(zhì)里在線監(jiān)測(cè) | APView500 | 電網(wǎng)頻率，電壓、電流有效值有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)，電壓偏差，頻率偏差，三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等，諧波（2~50次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等，諧波群，間諧波電壓波動(dòng)、閃變?？奢斎?7.7V/100V或220V/380V。 |
35kV/10kV/6KV微機(jī)保護(hù)裝置 | AM6-* | 適用于6-35kv配電線路、主變、配電變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器、PT監(jiān)測(cè)/PT并列、母聯(lián)/備自投等中高壓柜微機(jī)保護(hù) |
35kV/10kV/6kV弧光保護(hù) | ARB5-M | 主控單元，可接20路弧光信號(hào)或4個(gè)擴(kuò)展單元，配置弧光保護(hù)(8組)、失靈保護(hù)(4組)、TA斷線監(jiān)測(cè)(4組)、11個(gè)跳閘出口 |
ARB5-E | 擴(kuò)展單元，多可以插接6塊擴(kuò)展插件，每個(gè)擴(kuò)展插件可以采集5路弧光信號(hào) | |
ARB5-S | 弧光探頭，可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測(cè)范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域 | |
35kV/100kV/6KV高壓柜智能操控節(jié)點(diǎn)測(cè)溫 | ASD500 | 一次回路模擬圖彩屏顯示及開關(guān)狀態(tài)指示，高壓帶電顯示及核相，標(biāo)配一路溫濕度控制，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測(cè)量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點(diǎn)無線測(cè)溫，人體感應(yīng)自動(dòng)照明，語(yǔ)音提示，電參數(shù)測(cè)量，4-20mA變送輸出，RS485通訊接口、以太網(wǎng)通訊接口、USB接口，IRIG-B對(duì)時(shí) |
35KV/10kV/6kv間隔電參量測(cè)量 | APM830 | 三相(I、U、kW、kvar、kwh、kvarh、Hz、cosΦ)，零序電流In，四象限電能，實(shí)時(shí)及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報(bào)警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄，2-63次諧波，2D1+2D0，RS485/Modbus，LCD顯示 |
35KV/10kV/6KV高壓柜除疑露溫濕度控制器 | WHD面板式 | 支持測(cè)量并顯示2路溫度，2路濕度。 |
WHD20R | 支持測(cè)量并顯示2路溫度，2路濕度。 | |
變壓器繞組溫度檢測(cè) | ARTM-8 | 8路溫度巡檢，預(yù)埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出 |
0.4KV低壓進(jìn)出線柜接頭測(cè)溫 | ARTM-Pn-E | 無線則溫采集可接入60個(gè)無線測(cè)溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測(cè)量;2路告警輸出;1路RS485通訊 |
ATE400 | 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流大于5A，無線傳輸距離空曠150米 | |
0.4kV低壓出線柜多功能電力儀表 | AEM72 | 三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cos)，四象限電能,2~31次諧波測(cè)量，最大需量，RS485/Modbus，LCD顯示 RS485/Modbus，LCD顯示 |
AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、下測(cè)里，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧皮含里分析、低壓出線分相諧波及總基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3x1.5（6)有功電能精度0.5S級(jí)，無功電能精度2級(jí) | |
04KV低壓柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 | 無線溫濕度傳感器，發(fā)射頻率:5min，傳輸距離:200m，電池壽命≥:3年(可更換) |
ATC600 | 兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透?jìng)鰽TC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m;ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報(bào)警出口。 | |
網(wǎng)關(guān) | Anet-2E8S1 | 8個(gè)RS485串口2kV隔離，2個(gè)以太網(wǎng)接口,支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-0870-5-104等上傳協(xié)議支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220V AC/DC。 |
電力監(jiān)控系統(tǒng) | Acrel-2000/Z | 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序控制、權(quán)限管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報(bào)表。 |
結(jié)束語(yǔ)
電力監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用與科學(xué)運(yùn)行是保證電力工作穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，在具體的操作運(yùn)行中，要引起相關(guān)部門及人員的關(guān)注。電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用可以完成變電站在無人值守的情況下實(shí)現(xiàn)地其內(nèi)部運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在很大程度上節(jié)省了物力、人力資源，在電力系統(tǒng)中有著重要的技術(shù)及監(jiān)控作用。可以預(yù)見，在未來的電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用與研發(fā)上，將更注重其自動(dòng)化與智能化，就目前的發(fā)展前景來看，電力監(jiān)控系統(tǒng)的革變?nèi)杂泻艽蟮目尚锌臻g。
參考文獻(xiàn)
徐文娟 劉倉(cāng)聯(lián).電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]
劉華龍.電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析及事故處理[J].科技風(fēng)，2013，23：88.
安科瑞電力監(jiān)控與保護(hù)類產(chǎn)品選型手冊(cè),2022.07.
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)，2022.05.
