探讨电力监控系统在供配电设计中的应用分析

刘龙

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 上海 200092

随着当前社会生产力以及科技发展水平的不断提升，电力运营挑战也逐步增加，而为了进一步打造稳定可靠的供配电网络，还需要利用信息技术对供配电系统进行全程监管，因此构建电力监控体系已经成为社会多方关注的重点。本文便是以技术分析法以及案例分析法为主要方式，结合供配电设计中的电力监控网络构建细节展开分析，确保能够打造智能化的电力监控场景，满足供配电网络安全运行的需求。

1 电力监控系统的核心功能分析

首先从理论角度上来讲，电力监控系统是利用现代计算机技术以及自动控制技术，针对供配电系统的各项运行状态进行远程监测以及调控。建立在遥测、遥信、遥控、遥调、电能质量监测、数据分析、数据整合等多项功能的基础上，打造透明化的电力运行体系，能够全面分析电力系统的运行安全性以及经济性[1]。而从核心功能的层面来讲，其主要涵盖以下几方面的功能。

能够进行电力运行体系的数据采集，分析电能计量情况，实现开关量数据的分析；比如可以及时分析系统中各线路的运行情况，了解线路的电流电压是否正确及时的进行有功功率的检测，定位功率因素以及频率等动态性因素，也可以综合系统运行的流程，分析其中各项事件发生的顺序，并且将其记录在案，比如断路器的合闸操作以及，保护动作发生的顺序等等。

监控系统每天会按照电力运行体系的各项环节进行数据统计和分析，有着庞大的数据库，能够及时记录事件发生的时间以及各项参数。确保事件信息不丢失、不混乱。

能够进行故障分析以及故障记录。在系统出现故障时，可以结合前期的电流量以及母线电压快速定位故障发生点，及时记录保护动作的发生时间，记录的周期往往结合保护动作开始之前，以及保护动作启动之后的2~10个周期进行监测[2]。

可以实现远程操作，当前的电力配电网系统规模较大，涉及了极多的细节，因此常规的人员操作必须要依托信息技术来完成。智能化监控系统可以实现远程操控，比如工作人员可以结合系统运行状态远程遥控断路器进行开启和关闭。能够就地进行远程操作实现断路器的相互闭锁，避免出现干扰，在这个过程中还设置了命令执行分步功能，确保操作具有正确性。

图1 电力监控系统核心结构

能够进行安全监视。监控系统可以针对配电网运行的电流以及电压进行全方位监视，若出现超出标准限制的问题会及时地发出警报；若出现电力设备故障以及电流电压动态扰动等电力问题，会及时地进行区域隔离，避免故障扩散。

2 配电网设计中的电力监控系统构建

本文建立在当前常规的配电网设计体系的基础上，结合电力监控系统的具体构建细节以及不同层次进行分析。从层次上来讲，电力监控系统主要分为系统管理层、通信接口层、现场监控层这三个组成部分。

2.1 组态软件的设计

组态软件主要是提供数据监控和数据采集功能的系统性软件，可以结合系统运行的目标生成相关执行任务，选择具有适配性的软件和系统来完成任务。通过监控组态软件，能够提升人员操作的便捷性以及直观性，可以直接对系统下达命令，从而实现远程实时操控以及监控的目的。

从功能角度上来讲，组态软件的功能本身具有较强多样性，可以结合实际系统运转需求提供绘图、编辑、身份校验等常规服务，也可以及时的记录实时/历史数据并且形成曲线，及时输出报表，也可以提供系统报警。

2.2 常规的网络架构方案

电力监控系统本身需要负责整体配电网的质量监测，因此系统本身的稳定性以及完整性必须要进行精密掌控，当前较为常见的网络架构方案有以下几种，可以结合实际运行情况进行针对性调整和选择；但是需要注意的是网络运行架构方案必须要满足分散控制、集中管理的需求，能够依托总线延伸出多个网络节点，及时对接智能设备以及软件系统，从而快速地进行现场监控反应。

2.2.1 小系统网络架构

塑料配电网规模以及不同企业的实际应用需求，小系统的网络架构能够有效解决电力监控的问题，其中大量的智能监控设备统一连接在一条主线上，通过接口转换器和监控主机直接进行数据交换，其具体结构见图3。这种结构较为简单，主要适用于小型的配电网中，或者大规模配电网的分支系统也可以采用该种结构。

图3 小系统网络架构

2.2.2 大系统网络架构

部分配电网的规模较大，其中各项内容较为分散，因此需要打造大系统的网络组成架构，其主要模式为将现场的智能监控设备直接接入现场总线，然后再把多条总线分别和网关进行对接[3]，其具体架构见图4。这种模式能够有效应对大型配电网的电力监控需求，不会对监控体系自身造成影响。

图4 大系统网络架构

2.2.3 多系统网络架构

多系统电力监控网络架构主要应用在拥有多个子变电站的配电网中。为了全面提升配电网的运行稳定性以及安全性，每一个子站都可以设置监控主机，然后监控主机，负责本站的智能设备监控以及电力监控。监控主机能够将最终得出的数据结果传送到中心，监控中心总机自身也具备授权的能力，可以查询或者监控每一个子站监控主机的运行状态，这样能够实现现场分工。其具体架构见图5。

图5 系统网络架构

2.3 智能监控设备功能分析

由于配电网的运行内容较为复杂，在进行电力监控的过程中，需要依托大量的智能化设备进行集中监控，而这些智能监控设备自身的功能必须要具备稳定性，同时能够满足电力系统监控的实际需求。首先每一个监控现场的设备，必须要相对独立，能够完成独立的数据采集以及传输；可以及时执行监控主机以及中心监控主机发布的操作命令；针对配电网的各项系统运行状态进行实时监测，并且快速地进行数据记录；可以不依赖监控网络独立运行，即使在网络出现故障时，监控主机在自身局域网的基础上依旧能够正常运行。

目前市场上的智能监控设备类型多样，在电力监控系统设计的过程中，可以综合实际影响因素、网络结构、负荷等级、用户需求、配电网规模等多种因素进行针对性选择[4]，确保智能设备的选用具备经济性和合理性。

3 电力监控系统构建的案例分析

本文依托具体案例阐述了电力监控系统构建的各项配置以及实际方案，以此来为当前的相关工程提供参考依据。某电力企业选择的监控系统中心为PowerLogic产品，详细信息如下。

3.1 系统配置

建立在监控系统中心的基础上，结合配电网的实际规模构建了多系统网络架构，实际分层结构见图6。

图6 电力监控系统结构

3.2 监控要求分析

电力监控系统本身需要结合配电网的运行进行多元化监控，其中还需要遵循标准的监控要求。

主中压线进线回路以及其他的低压进线回路，必须要满足以下几点监控需求，首先要了解远程操控的各项细节，及时的控制系统的有功功率以及无功功率，同时能够进行三相电压检测以及电流检测，这其中检测的精准度必须严格控制在0.2%左右[5]，同时进行远程遥感传输，了解系统各个开关的运行状态以及故障情况，可以通过远程遥控来指挥系统进行自动启停；针对部分故障信息快速地给出告警信息；就地显示配电网的运行状态；通信接口必须要符合通信规约；及时进行电能质量的远程监测，在分析谐波的过程中，需要将次数控制在63次以上；了解电压骤升以及骤降等状态，结合设备的实际配置情况分析运行压力以及运行故障。

在以上检测要求的基础上，还需要综合低压进线回路以及重要出线回路、一般出线回路进行全方位监测。

4 结束语

在当前的配电网运行过程中，打造智能化的电力监测体系，能够有效满足配电网安全稳定运行的需求，需要注意的是电力监控体系的组态，软件选择必须要具备多元化功能，这样才可以清晰直观地展现配料系统的运行状态。电力监控设备的选择要结合不同的组网需求以及检测需求进行针对性分析，要全面提升监控设备的性能和质量。常规电力监控系统中，智能设备应具有遥信、遥测及遥控功能。部分高端用户对电能质量监控提出更高要求，因此，在后续优化的过程中，需选择更高端的智能设备，以满足企业需求。