智能电力监控系统发展现状及趋势

智能电力监控系统发展现状及趋势

作者：沈智鹏

来源：《中国科技财富》2010年第22期

摘要:电力系统监控技术在我国的研究和应用已经有50多年的历史。近年来,随着计算机技术、通讯技术和人工智能技术的快速发展,智能电力监控系统在电力行业及其他相关行业得到了越来越广泛的应用,具有较高的可靠性和连续性。

关键词:智能电力监控;现状;趋势

为了保证电力系统的正常运行,我们需要对电力线上的电压、电流和功率等各种参数进行实时或频繁的测量和监控。同时,随着科学技术的迅速发展,电力系统也正在不断向自动化、无人化方向发展,因此,智能电力监控系统在近年来得到了较快地发展,具有越来越高的可靠性和连续性。

一、智能电力监控系统发展历史及现状

电力系统监控技术在我国的研究和应用已经有50多年的历史。20世纪50年代,对电力系统的监控主要是模拟式监控,遥测装置与遥信、遥控分开。远动装置使用的元器

件主要是电子管、电磁继电器和继续式步进选线器等,工作速度低、容量小、维护工作量大、可靠性差。20世纪60年代,我国研制了以半导体元器件为主的无触点式的远动装置,采用数字式技术将遥测、遥信、遥控和遥调综合于一体,称为数字式综合远动装置,其工作性能有了明显的提高。但这种装置按布线逻辑方式构成,电路一经确定难以更改,在功能和容量方面受到限制。70年代后期,工程人员在数字式综合远动装置的基础上研制成功可编程式的远动装置,具有适应性强、扩展方便等优点。

80年代末,微型计算机的发展为远动提供了强有力的技术支持,采用微机使远动技术进入了一个崭新的时代,其主要优点是适应性强、功能和容量扩展方便、便于通信等优点。1987年,清华大学电机工程系研制成功我国第一个变电站综合自动化系统,在山东威海望岛变电站投运。从20世纪80年代中期开始,电力负荷控制系统在我国得到了广泛的推广和应用,曾为缓解我国90年代中期以前的电力供需矛盾起了关键性的作用。

进入21世纪以来,随着计算机技术、通讯技术和人工智能技术的快速发展,智能电力监控系统在电力行业及其他相关行业得到了越来越广泛的应用。所谓智能电力监控系统,是指利用计算机、计量保护装置和总线技术,对配电系统的实时数据、开关状态及远程控制进行集中检测和集中管理的软、硬件设备。智能电力监控系统具有硬件、软件模块化,通信网路化,通信信道专用化和界面图形化等特点。如南瑞集团的ISA一1及DISA、北京哈德威四方的CSC2000、山东大学的ES60、和东方电子的DF3003系列在国内均具有较大影响。

这些智能电力监控系统一般由管理层(站控层)、通信层(中间层)、间隔层(现场监控层)三部分组成。

在数据采集处理方面,监控系统一般可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态(包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等),将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示(总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等),并对重要的信息量进行数据库存储。

在用户管理和报表管理方面,监控系统一般可对不同级别的用户赋予不同权限,从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作,需操作员级用户输入操作口令外,还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。监控系统一般具有标准的电能报表格式,并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式。系统可自动统计和自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等,可以查询和打印系统记录的所有数据值,自动生成电能的日、月、季、年度报表,根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表,查询打印的起点、间隔等参数可自行设置;系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。

在事件记录和故障报警方面,监控系统一般对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能,包括事件发生的时间位置,当前值班人员事件是否确认等信息,对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能,同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。

二、智能电力监控系统的发展趋势

首先,随着嵌入式技术的发展和成熟,智能电力监控系统的数据采集系统将更加完善。传统的数据采集一般是基于微处理器的设计,用汇编语言编写。当系统受到干扰时(室

外数据采集最易受干扰),程序就会跑飞,瞬时采集数据就会丢失,系统就会瘫痪。利用嵌入式操作系统作支持就可以有效地解决此类问题,避免因“死机”引起的各种问题、开销和经济损失。同时还可以灵活的对系统的各项功能进行扩展,而无需改动以前的程序,为系统的升级提供了方便。另外还可以引入嵌入式GUI技术改善人机接口,提高采集系统的可视性,同时提供数据网络上传功能等。

其次,智能电力监控系统将不仅能实现常规的遥信、遥控、遥测和遥调功能,还可以实现遥设功能。使用遥设功能可以远程修改分散继电保护装置的定值、控制字,以及调整各种仪表的工作状态。从目前的技术手段来看,遥设功能可以通过3G网络的数据通信来实现。随着科学技术的不断发展,将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统3G网络时代已经来临。在3G的网络平台下能够处理图像、音乐、视频形式,提供网页浏览、电话会议等大流量的数据传输。系统能实现与监控子站双向通信,既能从各监控子站接收各种电气参数数据、又能为用户提供一个可视化界面,使用户足不出户即可了解远方子站实时运行状况,并可根据实际需要向监控子站发送各种操作命令,控制监控子站的运行情况,并且当设备出现异常或被盗时能自动发出报警信号。

第三,电力监控系统要求要有较高的安全性能,必须能够避免黑客的破坏和病毒的侵入,防止系统崩溃。智能电力监控系统设计者和建设者在网络安全和数据库安全方面将给予更多的重视。

参考文献:

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