智能化仪表在变电站监控系统中的应用分析

国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 张海林 沈志铭

电力系统是一个相对复杂的系统，涉及到一次二次等多个子系统，为使电力系统更为安全、稳定运行，保证供电可靠性，需时刻对电力系统进行监控、监视，通过监控系统反应的设备实际运行状态掌握电网运行状况，从而对电力供应进行相应调整。在电力系统中变电站是至关重要的一环，有效对变电站进行监控是保证电力系统安全运行的基础。目前电力系统正积极推广智能变电站，在变电站监控系统中应用智能化仪表能很好满足目前电力系统发展趋势及需求，助力电网数字化转型。

1 变电站监控系统的概述

1.1 变电站监控系统的含义

变电站监控系统作为电网重要的管控平台，在电网不同运行状态下运用各种数字化仪表、技术和先进的信息化的技术集成，掌握电网设备运行和用户的用电状况，以便电网调度、运行人员根据用户用电需求及用电方面呈现出来的趋势适时、适当调整供电情况，提高供电可靠性。监控系统的组成包含变电站一二次设备遥测、遥信、遥调等设备状态信息，以及视频监控系统、门禁、消防、温湿度监测系统等辅助监测系统。通过变电站监控系统及辅助监控合理应用，能实现整个变电站信息实时监测及合理控制，有助于实现电网设备智能管控，减轻电网工作人员运维负担，降低设备运行风险，提升电网运行管理效率，提高设备运行以及整个电网的供电可靠性。

1.2 变电站监控系统的功能

在变电站不同运行状态下，应用变电站监控和辅助监控系统能够全面、实时掌握变电站目前的运行状态。若变电站设备由于各种原因出现一系列异常或故障，异常或故障发展到阈值便会发出相应信号，变电站监控系统对变电设备情况进行快速、有效反馈，帮助电网工作人员迅速定位故障设备，查找发生异常、事故的具体设备或地点，尽快消除设备缺陷、故障，降低因设备异常、运行故障所产生的电网功率损失和社会不良影响。

变电站监控系统可对一、二次设备及现场工作情况监视，根据用户实际需求和设备具体运行状况，对设备运行状态进行评估及预测未来用电，调整用电负荷分配和安排系统计划检修工作，在加强电网设备维护和管理方面发挥重要作用。对变电站监控系统各项历史运行数据进行数据统计和分析，能更加准确地展现设备运行状态、重载情况及不同工作环节所产生的电能损耗问题，以便电网管理部门对监控信息进行分类处置、闭环管理，推动数字化应用、数字化转型，提升电网智能管控水平。

2 智能化仪表在变电站监控系统中的应用

2.1 智能化仪表在变电站应用的重要作用

智能化仪表是一种实现信息采集及信息传递，对采集的信息进行处理的新型设备，具有监测、保护、控制等多种功能，具备控制精度高、自动化程度高、数据处理能力强、良好的人际交互能力等特征。在变电站监控系统中运用智能仪表可实现仪表模块化应用、数据标准统一、前端信息数据处理，多种交互信息输出等功能，有效节约变电站建设成本，提升变电站信息反馈能力、智能控制能力和精确控制能力，提升整体运行稳定性。

智能化仪表技术的推广使用，可采集变电站的运行过程中不同状态下各项数据，如电压、电流、功率等状态量数据，采集各项数据能够在前端处理，也可直接在仪表和后台上展示处理，数据信息获取和处理更为方便、快捷。智能化仪表能时刻关注变电设备实际工作状态，实现对变电站的实时监控，及时反馈、上传设备数据，为变电站的有效管理工作奠定坚实的基础。

智能化仪表具有智能化、数字化以及自动化的特征，可在前端结合用户的真实需求调整变电站的各类设备运行环境和反馈运行状态，使设备运行环境能满足设备运行正常各种需求，包括关闭开启温度、压力、热量等各项开关设备，具有良好的集成和自诊断功能，并提高了控制精度和准确度，逐步革新变电站智能管控平台。智能化仪表还具有数据存储和展示功能，通过数据转换功能可实现数据切换和换算，将所需要的各种数据直接展示出来，便于直观了解数据具体的数值，提升数据应用直观性。

2.2 智能化仪表的组成及工作原理。

智能化仪表以单片机为主体，将计算机技术与检测技术相结合，由硬件和软件两部分组成，其中硬件包括主控模板及显示模板两部分。主控模板是仪表中较为重要的结构，硬件中设计应用大量主控板部件，还有电源板等其它部件。显示模板的具体功能是针对设备所能得到的数据进行科学展示，提供相应参考数据，从而为现场设备的监视、控制奠定基础。通过通信协议及无线通信技术，实现对设备的开关状态、硬件设备的通信和控制。具体工作原理为对状态量及模拟量进行有效转换，同时采集状态量、模拟量运行的结果将会上传到后台系统及主机，对上传的数据及内容进行数据分析，通过预警、人为干预等方式提高数据使用价值。

智能化仪表设计有主程序，还包括终端程序，这两部分共同构成了仪表的软件部分，在设计过程中应用了模块化建模理念。在主程序设计过程中会对各部分进行系统化设计，设置相关的工作状态。系统通过用户需求分配需要承担的相应具体任务，同时协调不同系统间协同开展工作，通过工作优先级各模块相互结合，使系统运行的更加流畅。在终端控制系统当中涵盖了时钟中段、测频中段及通讯中段三个不同的部分，其中时钟中段所产生的主要作用就是完成a/d 采样的转换工作，这是非常关键的一个环节。此外还可以完成的数据的限时及相关设备的有效输出控制，包括对开关量检测的定时操作等功能。

测频中段则主要指的是对正弦波的周期进行计算，从而得出相关的信号频率，当然具体的时效实现过程是需对正弦波进行输入信号的有效模拟产生一定干扰作用，计算正弦波中两个零点间存在的时间差，最终实现的就是测评中段的功能。通信传递中断包括了通讯的接收和发送两个不同的部分，在接收数据信息的时候，如果信息数据的准确性无法得到保障，那么通信传递就会随之而中断，在对涉及到的各种数据进行发送时，还需要做的就是校验循环冗余码。

2.3 智能化仪表的通信格式

智能化仪表的通信格式和协议通信格式相同，通信命令信息共涵盖四个部分，其内容分别是单元通信地址，还有通信指令以及数据段，最后一步是检验和环节。系统单元的通信地址是指用户在应用智能化仪表时需提前设置一个用户专用地址，该地址便于系统指令统一，子系统根据系统下达的指令进行应答，针对不同智能化仪表用户可定制个性化需求方案。通信指令用于系统下达动作指令，设备能按照下达的指令进行有效的运转。数据段则是智能化仪表执行的各种命令中一个有效的信息表现形式，存在多种不同的类型，如数值、地址等数据。通过数据段可更清晰地了解相对应的通信信息内容，并能更清楚、明确反应通信系统通讯状态。校验功能是对上述功能中所包含的各类数据进行校验。

3 智能化仪表在变电站监控系统中应用的价值

3.1 提高了变电站运行的可靠性

当前变电站进行设计和建设趋势是智能化变电站。智能化仪表的有效运用也是智能化水平的重要标志，是智能变电站实现的基础内容和重要的前提。通过在变电站监控系统中对智能化仪表的有效应用，可充分发挥智能化仪表远程监控方面的功能，实现变电站数据信息及时传递，对变电站各个运行环节进行有效监测和合理控制，实现了对变电站进行动态监控。利用智能化仪表所搜集到并提供的各种非常详细的数据信息内容，可及时根据变电站运行状况进行有效调整，面对故障时也能及时消除危机及这些故障所产生的一系列影响，制定相对应的解决性措施，科学有效的处理故障，避免故障所产生的更多负面影响，这样也确保了变电站运行的安全性及变电站运行工作的可靠性和稳定性。

3.2 提高了变电站的整体运行效率

变电站运行设备及辅助设备数量多，大部分设备操作存在操作和管理风险，若对这些设备运维或应用不当，或对这些设备应管理不当会大幅降低设备使用寿命，降低运维工作人员工作效率，降低电网安全和稳定性。在没办法满足正常用电需求的同时，还易在这些电力设备中产生更多安全隐患问题。在变电站监控系统中对智能化仪表进行有效应用，还需利用各种数字信息化技术，时刻调整变电站运行情况，时刻进行有效监督。通过这些技术的科学使用也能减轻变电量管理工作人员在工作过程中面临的压力，因为智能化仪表的智能化所具备的特点可使其更加便捷地对边界面进行有效的控制，提高工作运行过程中的效率水平。此外还可根据智能化仪表得到的各种数据信息，调整变电站运行的工作方式，简单的降低其中出现的损耗，最终实现变电站运行效率的有效提高。

综上，目前智能化仪表的应用对变电站建设和维护发挥着重要作用，对变电站应用控制方式的改革也是智能化变电站建设中一项重要举措。智能化仪表正朝着简单、可靠、开放、兼容等方向发展，未来势必将更人性化、智能化，并发展成为一种标准、一种通用技术平台，更好地为变电站运行提供可靠服务。