電力自動化系統(tǒng)智能保護測控設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)

劉洪

摘要：在當今這個快速發(fā)展的電力大數(shù)據(jù)時代，電網(wǎng)企業(yè)運營管理區(qū)域間發(fā)展不平衡，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運營管理方式數(shù)據(jù)可視化程度較低、分析深度和廣度不夠且分析結(jié)果不夠準確等問題日益突出。本文針對這些問題提出了基于GIS技術(shù)的電網(wǎng)人資域運營管控平臺，將 GIS技術(shù)與電網(wǎng)人資域指標監(jiān)控管理進行有機結(jié)合，對指標數(shù)據(jù)進行空間可視化、空間分析、預(yù)警報警以及預(yù)測分析，實現(xiàn)了電網(wǎng)人資域指標數(shù)據(jù)的全方位動態(tài)監(jiān)控和資源的合理配置，有效降低企業(yè)運營風險，提升電網(wǎng)企業(yè)人力資源管理水平。

關(guān)鍵詞：電力;自動化系統(tǒng);智能保護;測控設(shè)備;設(shè)計開發(fā)

引言

現(xiàn)如今我國一方面在大力的支持電力生產(chǎn)側(cè)節(jié)能減排的環(huán)保作用，并且也是限制了一部分電力系統(tǒng)的電能輸出。另外一方面為了能夠滿足市場的電力需要，從而大量進行電力生產(chǎn)項目的建設(shè)，這樣也為電力系統(tǒng)的設(shè)計帶來了較大的困難。所以在整個電力系統(tǒng)進行建設(shè)的過程中，必須要對電力的需求和供電工給作出深入的調(diào)查分析，為電力工程的建設(shè)提供出相應(yīng)的參考，更好的保障電力工程建設(shè)得到電力系統(tǒng)的大力配合。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)是用于監(jiān)視并控制電力生產(chǎn)與供應(yīng)過程的，以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具的一套固定化系統(tǒng)。在廣播電視行業(yè)中，電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要的作用。隨著現(xiàn)代計算機信息技術(shù)的更新?lián)Q代及廣泛應(yīng)用，為了保證廣播電視節(jié)目的順利、安全播出，管理者已經(jīng)不再滿足于在固定的監(jiān)控中心監(jiān)控變配電現(xiàn)場的運行工況，開始基于計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)及智能設(shè)備，以及作為基礎(chǔ)支撐的通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等的運行，對供配電系統(tǒng)進行實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及遠程控制。該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)控層、通訊網(wǎng)絡(luò)層以及系統(tǒng)管理層三部分構(gòu)成。其中現(xiàn)場監(jiān)控層主要是對整個配電系統(tǒng)進行監(jiān)視控制并將實時采集的導數(shù)據(jù)利用通訊傳輸層傳遞給系統(tǒng)管理層; 通訊網(wǎng)絡(luò)層則是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)，是電力監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的傳輸工作層，起到連接監(jiān)控層和管理層的作用; 系統(tǒng)管理層則是由計算機、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備構(gòu)成的。主要用于分析研究接受到的數(shù)據(jù)信息，并借助相應(yīng)的軟件判斷配電系統(tǒng)行為是否正確，如果發(fā)現(xiàn)失誤的地方，會及時進行分析，制定出解決的辦法，并傳輸給監(jiān)控層及時解決問題。

2電力客戶流量數(shù)據(jù)分布式采集和特征分析

數(shù)據(jù)的分布式采集和存儲結(jié)構(gòu)模型為了實現(xiàn)對電力客戶流量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測方法優(yōu)化設(shè)計，首先采用多分布的傳感信息采集方法建立電力客戶流量數(shù)據(jù)檢測模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)分布式挖掘和特征序列重組方法，進行電力客戶流量數(shù)據(jù)分布式采集和數(shù)據(jù)信息采樣，對電力客戶流量數(shù)據(jù)分布式采集是采用無線 ZigBee 組網(wǎng)協(xié)議構(gòu)造，在互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系下進行電力客戶流量數(shù)據(jù)的傳感器信息組網(wǎng)，構(gòu)建電力客戶流量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，采用電流計和電壓計進行電力客戶流量數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)采集，對采集的電力客戶流量數(shù)據(jù)通過本地數(shù)據(jù)庫和云數(shù)據(jù)存儲庫進行分布式存儲和信息處理。根據(jù)上述分析，構(gòu)建電力客戶流量數(shù)據(jù)分布式采集和信息存儲[1]。

3設(shè)計應(yīng)用分析

3.1做好電源工程的規(guī)劃設(shè)計

一是為地方電源，比如企業(yè)自有的太陽能電站等發(fā)電的設(shè)施; 二是統(tǒng)籌電源，主要是指參與到電網(wǎng)系統(tǒng)電力供應(yīng)的每一個發(fā)電廠。在不同的電源出力情況進行統(tǒng)計分析后，對其電源工程進行合理的規(guī)劃，確定出分區(qū)供電的實際方位，從而保證其當?shù)氐碾娏┬杩梢缘玫狡胶?。電源工程在選址的過程中需要對區(qū)域變電站的選擇引起重視，區(qū)域變電站需要盡可能的接近電力網(wǎng)絡(luò)中，所選擇的地勢要高，并且平坦方便交通運輸，同時也要在一定程度上考慮對臨近設(shè)施帶來的影響。

3.2做好電力負荷的預(yù)測分析

對于電力負荷預(yù)測而言，主要作為電力系統(tǒng)進行規(guī)劃的過程中，有效預(yù)防電力供應(yīng)不平衡的一個重要前提，只有弄清楚當?shù)氐碾娏ω摵汕闆r以及電力供應(yīng)的實際情況，才能夠使其電力系統(tǒng)的規(guī)劃有的放矢。電力負荷的預(yù)測在應(yīng)用的過程中，通常情況下是采用大用戶調(diào)查的方法對十年之內(nèi)的電力需求和供應(yīng)作出科學合理的預(yù)測，對其影響電力工程負面的因素作出及時的排查，這樣可以可以對其電力系統(tǒng)進行提前的規(guī)劃設(shè)計。此外還需要對電力系統(tǒng)的短期運行情況，特別是夏季用電高峰期以及低谷的情況進行合理的排查，對其電力進行統(tǒng)籌的分配規(guī)劃，避免因為電網(wǎng)電力的供應(yīng)波動從而出現(xiàn)不穩(wěn)定方面的問題。此外電量測量的方法能夠使用產(chǎn)量單耗的方法以及產(chǎn)值單耗的方法或者是用電水平的方法，這樣可以有效的計算出農(nóng)業(yè)區(qū)以及居民區(qū)和校區(qū)等用電的水平，但需要注意是，要對規(guī)劃單位的建筑面積負荷指標引起足夠的重視，在進行實際規(guī)劃的過程中，必須要對電力的負荷密度系數(shù)引起足夠的重視[2]。

3.3系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)框架設(shè)計本系統(tǒng)基于南方電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心平臺建設(shè)，數(shù)據(jù)來源于數(shù)據(jù)中心推送的人力資源管理系統(tǒng)報表數(shù)據(jù)項。系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的 MVC多層架構(gòu)設(shè)計理念，View主要是對用戶界面的展示，包括首頁指標數(shù)據(jù)可視化、結(jié)構(gòu)分析、趨勢分析和對標分析等頁面;Controller控制器主要負責前后端的交互、業(yè)務(wù)流程的控制、響應(yīng)和分發(fā)前端發(fā)起的請求等;Model主要是對數(shù)據(jù)庫進行操作，處理業(yè)務(wù)邏輯，接收視圖請求數(shù)據(jù)并返回處理結(jié)果，系統(tǒng)框架如圖1所示。本系統(tǒng)在前端展現(xiàn)上采用B/S模式的瘦客戶端，使用Java語言編寫后臺業(yè)務(wù)邏輯層，使用業(yè)界主流 Oracle作為數(shù)據(jù)庫，令系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行。

3.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)根據(jù)人資域運營管理中的實際業(yè)務(wù)需求，以數(shù)據(jù)指標為中心，按照業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)目標進行全面的分析和抽象，逐步向外擴展，生成其他邏輯概念結(jié)構(gòu)，最終生成全網(wǎng)公司統(tǒng)一的人資域運營管控數(shù)據(jù)模型，其中核心的指標庫表如表1所示。該數(shù)據(jù)模型滿足了全公司人資運營管控業(yè)務(wù)需求及集約化管理要求，形成全公司統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，進而實現(xiàn)公司人資域運 營 管 控 數(shù) 據(jù) 的 標 準 化、規(guī) 范 化 和 透 明共享[3]。

3.5配電系統(tǒng)智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件和硬件全部實現(xiàn)模塊化，且硬件全部實現(xiàn)智能化，在選擇時都采用了工業(yè)級標準，具有極高的可靠性。此外，整個系統(tǒng)的 ICU 與 RTU 全部是由 16 位微機所組成的，形成一個集散型的監(jiān)控系統(tǒng)。在廣播電視節(jié)目播出的過程中運用這套系統(tǒng)監(jiān)控低壓配電系統(tǒng)，能快速而準確地采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并迅速將采集到的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚碇行模缓蠼柚K化的硬件系統(tǒng)控制各個子系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，使其能夠獨立工作。此外，本系統(tǒng)在信息權(quán)限上也實施了分級操作，采用分層管理的方式，既滿足不同層級用戶的特殊信息需求，還能提高整個系統(tǒng)的安全性，避免在信息傳輸?shù)倪^程中，出現(xiàn)高層級關(guān)鍵信息被泄露的情況。而且，這樣分層級管理的模式，還能方面供配電工作人員利用監(jiān)控系統(tǒng)進行后臺操作進行信息的整改[4]。

結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)的規(guī)劃主要是作為電力工程設(shè)計過程中的重要內(nèi)容，并且已經(jīng)是受到了較多的關(guān)注，所以相關(guān)人員必須要結(jié)合具體的電源分布和電氣計算等因素，充分的結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新以及管理創(chuàng)新，進一步保證其設(shè)計方案的安全性以及實用性和經(jīng)濟性，在一定程度上促進其經(jīng)濟和電力行業(yè)的跨越式發(fā)展。

參考文獻：

[1]丁義飛，張皎.電氣自動化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2020，27（03）：183-184.

[2]岳良科.電氣自動化技術(shù)在船舶機械設(shè)備中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2020，51（06）：191.

[3]劉爽.智能技術(shù)在電力自動化中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（06）：277-278.

[4]張宇.電氣工程及其自動化的智能化技術(shù)應(yīng)用體會[J].科技風，2020（09）：42.