关键词：电力设备；变压器；智能化；变配电；监控
引言：
随着国民经济的快速发展，人们的各种社会生活与工业生产对电力的需求与依赖愈发严重，对供配电系统安全、可靠性提出了更高的要求。积极升级改造电网结构，提升电力系统自动化、智能化的可靠性与有效性等问题越发紧迫，而传统的继电器机械点控制技术问题较多，已不能满足当前需要。近几十年来，随着计算机技术、网络通讯技术，尤其是综合自动化监控系统和微机保护装置的飞速发展，为变配电综合自动化监控系统的研究提供了广阔的空间。本文采用计算机技术、网络技术并结合PLC控制技术及合理组态的变配电所综合自动化监控系统，可对配电所内的设备进行有效的监测和控制，具有可靠性高，安全性强等特点，可有效节约资源并显著提高工作效率，在我国当前的供配电系统中快速发展，应用前景广阔。
1智能供配电监控系统简介
智能供配电监控系统属于电气设备以及电源系统统一管理的重点部分,智能供配电监控系统不仅能保证电力设备的安全运行,还能大幅度降低工作成本,提高工作效率。该系统基于现场总线模式,能实现数据的交换与传输,并通过网络技术与计算机系统实现电力运行数据的实时统计、实时监控、实时管理以及电气设备的“四遥”功能。
2智能化变配电监控系统设计与实现
2.1系统功能模块设计
基于整体的系统设计思路，还需要统一的监测与监控高低压设备和第三方监控设备。通过实际的分析，将整个监控系统的不同功能实现，其主要的功能模块包含用户管理模块、功能操作模块、编辑配置模块、高级功能模块、工程配置模块。因为篇幅的限制，本文的研究主要是集中在用户管理模块与功能操作模块的设计。用户管理模块：用户的管理模块主要包含了用户登录、注销、设置权限等。其功能主要是统一的管理与分配系统用户与操作权限。系统之中不同级别的用户，其对应的操作权限也有所差异。考虑到不同级别，主要是指用户划分为管理员、运行人员、高级用户以及开发人员，每一组用户的操作权限范围都有所不同。系统管理员可以进行角色的自定义添加，并且赋予角色页面方位、数据修改、数据查看等权限，进而确保系统权限分配的灵活性。在管理子模块中还有用户增删改或添加。因为系统采用的是单点登录，所以，子模块提供用户自己注册审批的功能，当通过管理员审批之后，方可成为合法用户。
2.2人机交互
智能供配电监控系统采用全中文界面,并严格按照正C规定的符号图形显示整个配电系统的主接线图以及不同分支之间的有效切换示意图,具有大画面快速操作、画面漫游等导航功能。具体来说:①动态刷新显示,严格按照电力部门相关规定,显示不同电压等级的不同颜色,通过颜色区分不同线路的运行参数、电力测量参数等,具备带电自动变色的功能。②模拟量显示。主要包括不同模拟量的对应开关号,对应意义以及电压、功率、频率、电度、功率、电流等实时测量数据。③开关量显示。主要包括不同开关量的对应开关号,对应意义,当前运行情况(装置故障、位置信号等)等信息。④连续记录显示。功率、电压、电流的实施曲线、电压棒图以及负荷曲线。⑤事故顺序记录。按照动作顺序对开关跳、合闸、保护动作等进行记录,与此同时,在报警窗口中显示模拟量越限值、断路器变位等情况。
2.3组态软件选择
选用西门子视窗中心WinCC作为基于PLC的变配电综合自动化监控系统的组态软件，可提供操作画面、监视画面、控制画面等，在“人机界面管理”、“组态、编程”、“数据处理”等方面功能强大。在供配电系统运行过程出现问题时能及时报警，记录事故的相关数据，并且自动生成报表等。该监控系统主要包括用户管理、变配电系统运行参数监控、配电房内温度检测等功能。（1）配电系统运行参数监控功能：用于监控配电系统的输出的相电压、相电流、线电压、线电流、输出功率等参数进行监控，数值偏高或者数值偏低都会进行报警提示。（2）用户管理功能：可进行管理员登录、密码修改以及添加新用户等操作，实现所有用户信息的统一便捷管理。（3）配电房内温度的检测功能：通过传感器检测各项电力设备的运行温度及配电房的整体温度，并将检测的信号送到PLC中进行处理，并传送到上位机显示，当检测到的温度值不能保证设备进行正常运转时，发出报警提示，操作人员可控制风机进行降温。
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2.4配电网设备故障的抢修解决
配电管理工作中重要故障抢修任务的得知，其主要来源于监控系统调度中心的故障信息传递以及客户服务系统中用户的报障。针对一般性的低压故障，抢修技术人员在接收到故障抢修任务之后，必须按照标准化的故障处理流程来进行抢修工作，在完成故障处理后，要对故障排除现场来采取拍照方式，将照片、故障资源等进行归档处理。针对中压线路的故障，配电监控系统自动统计线路停电影响负荷以及用户数量和范围，生成事件快报并依据电力事故事件定级标准生成事故事件预警报送至安全生产运维、管理人员。同时，依据线路的TOP接线关系、环网点设置情况、备用线路负载率情况以及配网自动化设备动作等情况，缩小或确定设备故障范围，自动生成快速复电方案。抢修人员依据故障信息开展故障设备巡视，并按照抢修复电预案优先恢复电力供应或派发电车进行现场保电。通过GPS技术来确认故障的具体地理信息以及抢修人员所在位置的实际信息进行确定。通过人脸识别技术进行生产场所（开关站、配电房）场地准入授权、监控系统同时依据配网调度系统中复电操作记录以及现场巡查人员上传信息，生成事件处理信息流，供客户服务人员现场或电话解答用户咨询，避免投诉事件发生。件处理信息流也可用作舆情监控及危机公关的参考和发布。
2.5运行操作模块的实现
针对运行操作模块，其主要功能是配置运行系统资料，如图纸、元器件清单等。这一部分资料可以利用系统统一的管理界面来实现查看，也可以通过电力监控界面的单线图、系统接线图等相关设备来加以调用。第一，在系统图纸中包含了单线图与控制原理图。第二，系统每一个回路元器件或者是配电柜都需要按照一定的格式来加以统计，从而提供用户浏览与查询。第三，数据备份，主要是备份保存重要的配置表和历史数据信息，避免因为数据的稀释，对系统的正常运行造成影响。第四，单击“图形监控\拓扑图”的菜单选项，就可以将网络拓扑图打开，显示出网络拓扑结构。针对拓扑图，其实现的功能：将前端机、监控主机、通信交换机等通信设备的分布与网络连接方式体现出来。满足系统通信监视与网络诊断的实现。每一个系统设备左上方都设置有通信状态指示灯，利用颜色变化情况，就可以了解通信系统是否正常。单击“图形监控\系统图”之中的系统图按钮，就可以打开系统图。利用系统图，就可以对系统的电力流向与能量分配加以了解，并且按照实际的需求，做好系统接线图的配置，不同工程，其配置也会有所差异。在系统图的主界面之中，就会直接进入接线图与单线图。曲线，作为电参量数据最直观、最有效的显示，也可以呈现出历史数据区县、实时动态曲线等。单击“图形监控\监控”菜单，可以直接进入到曲线的主页面。在其主页面中包含了分成实时曲线和历史曲线，并且主页面之中可以查看各种采集量曲线。单击曲线联接按钮，就可以代开对应的曲线。单击“查询\实时数据”菜单项，就可以打开实时数据查询窗口，其数据主要包含了标准遥信、组合遥信、遥测等。在实时数据窗口中，主要是按照实际的需求，从而查询不同类型的实时数据。
2.6通信层设计
通信层是将现场监控层采集的数据信息传输至管理层，包括底层通信、顶层通信等。通信层的数据信息实时交换，数据信息包括现场监控层检测到的实时数据信息和管理层的数据信息。通信层的设备采用串口服务器，以提供光电隔离的保护作用。采集现场监控层数据后由通信层进行传输，完成数据转换。同时，以太网网关、交换机、通信电缆等设备，设计、组装通信接口层，完成现场监控层与管理层的实时连接，进而实现数据的实时交换。
3结语
随着计算机和通信技术的发展，变配电监控系统必定能够得到广泛的应用。因此，希望通过本文对智能化变配电监控系统的设计与实现研究，能够对其有清楚的认识，从而推动其得到更加广泛的应用。
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论文作者: 王军和,,, 马小洁,
论文发表刊物:《中国电业》2020年1期
论文发表时间:2020/4/24
标签：监控系统论文; 系统论文; 数据论文; 用户论文; 实时论文; 功能论文; 故障论文; 《中国电业》2020年1期论文;