電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能探議

摘 要:電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場設(shè)備、監(jiān)控級設(shè)備、控制級設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)等。電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊可劃分為數(shù)據(jù)采集和處理模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、顯示模塊、系統(tǒng)控制模塊、參數(shù)修正模塊以及報警模塊。電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行離不開電力監(jiān)控系統(tǒng)，因此，進(jìn)一步探究電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，具有現(xiàn)實的理論意義與實踐價值。

關(guān)鍵詞:電力 監(jiān)控系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

中圖分類號:TP27文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0085-01

近年來，人們越來越關(guān)注供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，關(guān)注電能的質(zhì)量。為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的有效、平穩(wěn)運行，就應(yīng)當(dāng)改進(jìn)電力系統(tǒng)中的各種系統(tǒng)設(shè)備。而電力監(jiān)控系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)中必不可少的組成部分，了解、掌握電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，并進(jìn)行必要的改進(jìn)是非常必要的。

1 電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型

電力監(jiān)控系統(tǒng)一般包括三個子系統(tǒng):現(xiàn)場控制子系統(tǒng)，信息控制與處理子系統(tǒng)，人機交互子系統(tǒng)。現(xiàn)場控制子系統(tǒng)通常是由遠(yuǎn)程1/0單元、PLC、保護(hù)單元、執(zhí)行裝置、變送器、傳感器等構(gòu)成。該系統(tǒng)主要用于執(zhí)行控制命令和采集現(xiàn)場信息，實時控制現(xiàn)場控制對象，通過調(diào)節(jié)傳感器采集現(xiàn)場的開關(guān)量信號、數(shù)字信號、模擬信號等，再通過光纜、電纜等將計算機處理過的信號發(fā)送到主控端。在主控端，采用人機互聯(lián)子系統(tǒng)將傳送過來的信號轉(zhuǎn)化為光、電、聲、圖像等形式，以便于主控端工作人員進(jìn)行操作。人機交互子系統(tǒng)采用屏幕顯示器、模擬屏、報警系統(tǒng)、打印輸出設(shè)備等為值班人員提供電力系統(tǒng)實時的、完整的運行信息。工作人員分析信息后，確認(rèn)電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并根據(jù)實際運行要求對電力系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全的運行。

此外，在必要時，電力監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)包括通信子系統(tǒng)。PLC監(jiān)控系統(tǒng)的主控端和現(xiàn)場端的距離有近有遠(yuǎn)，電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的實際情況，采用相應(yīng)的通信手段和設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。電力分布控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型可以分為以下幾種:信息綜合管理系統(tǒng)+寬帶局域網(wǎng)+模塊化控制站，信息管理系統(tǒng)+局域網(wǎng)+分散控制站，上位機+操作管理站+高速數(shù)據(jù)傳輸+分散過程控制，操作管理站+通信系統(tǒng)+可編程控制器PLC，操作管理站+通信系統(tǒng)+單回路控制器。電力分布控制系統(tǒng)按照實際應(yīng)用可以分為以下幾種:操作管理機+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機，工業(yè)級微機+通信系統(tǒng)+單回路控制器，工業(yè)級微機+通信系統(tǒng)+PLC，工業(yè)級微機+通信系統(tǒng)+智能前端。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)

電力控制系統(tǒng)一般采用同等-同等形式或主-從形式的基本通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式。主-從系統(tǒng)中的主機通常是智能設(shè)備，例如工作站或是計算機，被人們稱為主站。主站負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信指揮。從機通常是指可編程控制器、智能變送器、單回路調(diào)節(jié)器、控制現(xiàn)場的單元插板。在該系統(tǒng)中，主設(shè)備和從屬設(shè)備之間依靠主站的獨立訪問來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)中的從屬設(shè)備無法直接進(jìn)行通信，從屬設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過主站，從屬設(shè)備將信息傳輸至主站，當(dāng)傳送對象確定后主站再將信息傳輸至既定的從站。主-從系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行整體控制，但是系統(tǒng)通信過于依賴主站，一旦主機發(fā)生故障，整個系統(tǒng)極有可能陷入癱瘓狀態(tài)。同等-同等系統(tǒng)中的每個設(shè)備都具有控制、使用網(wǎng)絡(luò)的權(quán)利，都能夠控制數(shù)據(jù)鏈路通信，可以訪問或發(fā)送其他設(shè)備的信息。因此，當(dāng)某個設(shè)備出現(xiàn)故障時，整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)仍然可以正常運行。但是，該系統(tǒng)難以確定設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)占用時間、控制權(quán)限和信息類別等。

3 電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控級設(shè)備

電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制級設(shè)備主要以工業(yè)控制計算機系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)通過計算機進(jìn)行實時控制與監(jiān)測，系統(tǒng)主要由處理機、接口部分、信號處理、信號傳輸、傳感器等組成。計算機系統(tǒng)控制現(xiàn)場信號的采集與處理，形成自動化控制與監(jiān)測。因為工業(yè)控制計算機具有電壓適應(yīng)范圍大、結(jié)構(gòu)擴充性好、抗惡劣環(huán)境等特點，工業(yè)控制計算機能夠快速、準(zhǔn)確地處理現(xiàn)場的實時信息，并且能夠在無人值守的情況下工作，電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制級設(shè)備多采用工業(yè)控制計算機。工業(yè)控制控制系統(tǒng)通過通信接口將主機和其他設(shè)備相連接，先將現(xiàn)場信號數(shù)據(jù)傳送至控制級，再傳送至管理級、監(jiān)控級，形成信息數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息共享。

4 電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制級設(shè)備

電力監(jiān)控系統(tǒng)的控制級設(shè)備主要包括可編程控制器、智能儀表、通訊介質(zhì)等?？删幊炭刂破鞔蠖嗖捎霉δ軓?、通用、快速的PLC系統(tǒng)，能夠有效滿足用戶的快速處理和自動化要求。該系統(tǒng)的組成模塊主要包括電源模塊、中央處理器、信號模塊、通訊處理器、功能模塊。電力監(jiān)控系統(tǒng)中的智能儀表是集遙信、遙控、遙測于一體的電力監(jiān)控裝置，具有保護(hù)和自動監(jiān)控的功能，可以同時監(jiān)測較多的參數(shù)，能夠進(jìn)行故障錄波、高速記錄、事故記錄、諧波分析。電力監(jiān)控系統(tǒng)通常采用光釬或雙絞線作為通信媒介。雖然使用雙絞線的成本較低，但是在傳輸過程中雙絞線的衰減較大，限制了傳輸速率。光釬在傳輸速率和抗干擾等方面具有很大的優(yōu)勢，雖然使用成本較高，但是能夠顯著提高電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控性。

5 監(jiān)控系統(tǒng)的功能

電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括以下幾種。首先，數(shù)據(jù)采集和處理。電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集、處理保護(hù)信息、電度量、開關(guān)量、模擬量等實時數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息存入實時庫，判斷各類控制、操作指令的正確性。其次，安全監(jiān)控監(jiān)視。電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)視各種電氣設(shè)備的實時運行狀態(tài)，實時顯示各種運行參數(shù)，具有報警顯示的功能。第三，控制功能。管理人員可以通過電力監(jiān)控系統(tǒng)對隔離開關(guān)、斷路器、電抗器相角調(diào)節(jié)、電容器組投切、電流輸出進(jìn)行控制。在系統(tǒng)中，只有管理操作人員有權(quán)限控制操作系統(tǒng)，系統(tǒng)拒絕執(zhí)行不滿足閉鎖條件和非法命令的操作。第四，事件處理。一旦發(fā)生越限、故障、事故，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠進(jìn)行一定程度的自動處理，例如斷電跳閘，記錄事故記憶、啟動事故音響等。第五，操作記錄。電力監(jiān)控系統(tǒng)不但能夠?qū)\行人員的相關(guān)操作和時間進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，還能夠記錄設(shè)備的運行情況，有效地記錄定值變更、操作、事故等信息，生成各類運行日志、報表等。第六，無功補償。電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠定期地調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)。當(dāng)功率因素發(fā)生劇烈波動時，也可以進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，將系統(tǒng)穩(wěn)定在良好的運行狀態(tài)。

6 結(jié)語

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制子系統(tǒng)，信息控制與處理子系統(tǒng)，人機交互子系統(tǒng)構(gòu)成。各個子系統(tǒng)的有效運行是確保電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)控制、報警等功能的基礎(chǔ)，是確保電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行的關(guān)鍵。

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