智能监控终端在配电网中的应用研究

2019-10-08龚智永

无线互联科技 2019年14期

龚智永

摘要：文章主要针对智能监控终端及其在配电网中的应用进行研究与分析，解析配电网智能化建设现状，指出智能配网在应用中面临的难题与困难，针对现状提出智能监控终端在配电网中的应用实证。

关键词：智能监控终端;配电网;应用

智能电网主要是在电力企业中引入智能化技术，包括网络通信技术以及高新技术和设备等，将电力企业运营、控制、生产有机联合在一起。和传统配电技术相比，智能配电网具有显著优势，不仅安全系数高，而且能有效保障電能质量，同时，智能技术的引入也提高了电力系统的自愈能力。作为电力系统的末端，配电网担负着向企业以及用户供电的职能，其可靠性与稳定性直接影响着企业生产以及人们生活。当前，为保证供电系统的稳定性，必须对系统运行状态和运行参数进行实时监控，这也是智能电网的重要任务之一。智能监控终端作为配电网数据实时采集、分析、控制的自动化终端设备，引入通信技术、计算机技术以及智能控制技术，对电力系统智能化、高度一体化融合发展具有重要意义[1]。

1 配电网智能化建设现状分析

1.1 配电网智能化建设现状

通过对当前配电网发展以及社会发展现状分析，能够发现，目前城市用电需求激增，并在未来几年之内仍会呈现出持续增长的趋势。但我国配电网整体运行质量和智能化水平还相对较低，和实际用电需求不相匹配。在这样背景下，配电网智能化工程建设将成为未来发展的关键内容，具有前瞻性需求。

我国当前配电网智能化建设的中心环节主要包括3部分：智能化配电台区建设、配电线路智能化建设以及以用户为核心的用电信息智能采集建设。为实现智能电网的智能化建设，信息系统统一运行平台的建设成为核心与关键，也是当前以及未来配网智能化建设的首要任务。为构建智能化电网信息系统统一运行平台，智能监控终端占据重要地位，直接影响着整个平台以及系统的运行质量。因此，本文主要对智能监控终端建设的需求进行分析，指出其在配电网中应用的具体功能和需求，最后，以智能监控终端实证来分析其在配电网中的具体应用。

1.2 需求分析

针对当前智能电网发展现状，加强智能电网建设势在必行，智能电网建设需求主要集中在以下几个方面。

（1）根据实际需求建立相匹配的用电企业配电网数据采集和监控平台，将电力企业生产营销管理系统、电网生产监控系统以及智能电表远程采集系统、实时监控系统等联合在一起，统一采集、监控、数据共享，实现整个电网信息资源的整合以及电网信息数据的统一处理[2]。

（2）有效整合电力企业的信息资源，在此基础上建立相应的一体化电力企业信息案例平台，将电力企业中的各大系统，包括地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统以及工程生产管理系统（Power Production Management System，PMS）等，将这些系统集成整合在一起，有效解决电力行业中的信息孤岛问题。

（3）在建立的智能配网数据平台系统的基础上，进行电力系统中人力资源以及财物资源相关信息的采集和监控，以此为基础构建区域性供电企业智能运行监控与管理中心，为区域性供电企业模式化、协调化发展奠定基础[3]。

2 智能监控终端在配电网中的应用及功能需求

我国地域辽阔也导致配电网环境呈现出多样性，不同地区、不同环境对监控终端具有不同要求，在进行配电网智能监控终端设计中需要和实际相结合，根据实际需求设计、研发功能（见图1）。尤其是对于农村配电网和城市配电网而言，二者具有显著差异。下面就农村配电网和城市配电网设备运行现状及存在问题进行简要说明。

2.1 农村配电网

农村配电网特点：（1）农村配电网中电力负荷相对较低，电网负荷密度和城市配电网相比，密度低，但在农村中，早晚电力负荷差异显著。（2）农村，尤其是偏远山区的电力环境比较恶劣、复杂，存在绝缘状况差的问题，这些问题导致漏电保护装置跳闸频繁问题突出。（3）在农村地区还存在低压线路损坏、变压器及相关设备被盗窃的现象。（4）目前，我国农村地区的极大一部分电力工作人员的文化程度低，专业素养有所欠缺，对于复杂的新型设备检修、维护经验不足[4]。

2.2 城市配电网

城市配电网特点：（1）和农村配电网相比，城市配电网的自动化水平较高。（2）城市配电网中用电量大，供电需求多，存在一级、二级负荷，因此，对供电质量、供电可靠性具有较高要求。（3）城市配电网发展建设水平较高，引入大量新型电力电子设备，而且具有大量的非线性负荷和感性负荷，需要频繁投切无功补偿装置。

基于配电网中发展的差异，配电网监控终端设计也必须要根据实际需求和特点进行差异化设计。针对农村配电网建设中存在的问题，进行针对性优化，提高操作人员和电力工作人员的文化水平和专业素养，加强GPRS通信建设，提高人机交互界面建设水平。城市供电网中，应该加强监控系统终端可靠性建设，增设更加灵活的投切无功补偿装置，提高监控终端应用质量。如图1所示，虽然不同地区对监控系统、监控终端功能需求具有一定差异，但基本功能具有一致性，能够实现电力网络系统运行状态实时监控，并具有应急报警、控制功能，具有“四遥”功能。信息采集模块的主要功能是实现电力系统中电压、开关状况以及电流等电力信息的采集，并将采集到的信息传递到控制芯片中进行深度分析处理，完成处理后的数据通过GPRS，RS485等通信系统传递到主站服务器当中。主站接收到数据之后会在进一步分析的基础上实现电力系统控制[5]。

3 智能监控终端在配电网中的应用实证分析

3.1 系统构架

配电网智能化建设项目是对传统配电网络系统的整合，将GIS系统、ERP系统、PMS系统以及目标管理系统（Object Management System，OMS）等整合在一起，形成智能一体化信息管理平台。各系统之间协调配合、统一角度，实现生产控制大区管理以及管理信息大区管理。生产控制大区的主要功能是进行系统实时控制，管理信息大区的主要功能是整合信息资源并进行企业数据共享。生产大区实时采集系统采集到的信息和数据，通过电力生产专网进行传输，在传输过程中增加相应的逻辑隔离、数据加密等，实现信息安全防护。同时，在系统构架中引入网络技术，智能化、信息化、自动化技术，进一步提高电力生产数据专网体系的安全性与可靠性，实现信息流、业务流、电力流的一体化融合。

3.2 配网终端设备节点及功能分析

（1）遥测功能：在配网终端中配备相应的传感器，传感器能够实时采集配电线路中的相关电力参数，包括电流、电压、功率因数等。

（2）遥控功能：配网终端设备遥控功能主要通过网路远程传输控制系统实现，终端能够通过该系统将控制信息传递到相应的智能终端，实现智能终端联络开关、自动跳闸、自动重合等操作，完成远程控制之后，还能够进行参数校核，保证控制命令已执行。

（3）遥信功能：配网终端设备的相关运行参数也需要进行传递，包括保护动作信号参数、开关状态参数等，将这些信息和参数传递到主站当中。

（4）对时功能：为保证系统的运行还必须要保证整个系统的时间统一性与准确性，对服务器和终端设备进行校对，保证在统一时序和统一时间下执行各系统命令。

（5）远程可修改可召唤保护设备定值功能：在智能配电网络中需要配备相应的保护设备，通过保护设备实施调取FTU中的实时定值命令，接收主站中传递的修改保护定值命令并执行，以此保证装置和系统具有正常的可维护功能，同时，还能为系统提供参数设置、实时监控及远程专家监控诊断功能。

（6）手动操作功能：手动操作主要应对系统故障情况以及特殊情形，当出现这些异常情况的时候，可以采用手动操作实现智能终端设备手动合、分闸。

（7）通信功能：在当前智能网络建设中需要辅助以相应的通信功能，本设计中采用的通信方式主要是RS485等标准通信规约和传输控制协议/因特网互联协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）以及以太网通信协议。

（8）设备自诊断及自恢复功能：在当前智能配网中，为提高其自动化水平，还需要为其配备自我诊断、自检以及可警告功能。

（9）故障识别功能：在智能配网当中，对获得的系统运行实时参数进行监控，同时，将监控到的参数和系统预设数据进行比对，判断故障情况，若发现故障，系統会直接提醒主站调控人员，尽早处理故障问题。

4 结语

作为智能电网的关键一环，智能监控系统以及智能监控终端的设计和使用尤为重要。本文主要针对系统构建以及智能终端功能实现进行了简要分析，希望未来相关研究不断发展与完善。