电力通信电源监控系统的设计分析

赵春雷

（河北村村友售电有限公司，河北 衡水 053000）

0 引 言

随着我国社会经济的不断发展，各行业对于电力的需求越来越大，人们对电力通信系统的安全稳定性提出了更高的要求。近年来，随着科学技术的发展，我国的电力通信行业发展比较迅速，建设水平在不断提升。电力通信系统是确保电力系统安全稳定运行的基础，而电力通信系统的运行离不开电源这个能源支持设备。电源是通信系统的核心部件，也是通信系统运行的动力基础[1]。离开通信电源，通信系统就无法正常运行，系统中的设备及模块都将处于停止工作状态。但是，在实际的系统运行过程中，受外界复杂因素的影响，通信电源不可避免会出现故障，导致通信系统的运行水平得不到提升、服务能力不能得到提高，影响了人们的日常生活。所以，需要加强对通信电源运行状况的监控。电力通信电源监控系统的设计要遵循科学的原则，从主要功能与总体结构入手，做好监控功能、管理功能及交互功能等设计，同时优化电源的监控系统结构，整体上提高通信电源监控系统的运行能力。

1 电力通信电源监控系统的设计原则

电源监控系统是规模较大的管理系统，涉及很多现代的科学技术，如计算机通信技术、监控技术等，而且系统中涵盖了不同的设备。要想将这些设备科学地同各种技术结合在一起，就要科学合理地进行系统设计，设计的原则主要有以下几点。

1.1 实用性原则

实用性是电源监控系统设计的第一原则。系统的功能设计要满足系统的管理要求，同时满足相关工作人员的使用要求；系统的操作要简单易学，让工作人员通过培训即可掌握；系统的设计要符合新的电力通信管理体制，能实现集中操作和管理。

1.2 可靠性原则

监控系统要想长期稳定运行，其设计必须可靠稳定，主要表现在两个方面。一方面，相关的硬件设备性能要可靠。要选用高质量的传感器及工控机等设备，确保设备长期稳定运行；要采用双备份的传输线路，确保电力传输稳定[2]。另一方面，软件系统要可靠，操作系统、编程方式及容错等技术要可靠、稳定。

1.3 安全性原则

监控系统的设计必须确保安全性高，防止由于系统故障发生安全事故。首先，硬件系统设计要采用电气隔离的方式，即使硬件系统出现故障，也不会影响被监控对象的运行安全。其次，软件系统的设计要对管理人员及维护人员进行权限分级，有效地限制各级别人员对于系统的访问及操作，确保操作系统安全[3]。最后，监控系统要及时记录用户对系统开展的管理及操作内容，一旦系统在后续运行过程中出现故障，可以为追究相关人员的责任提供辅助的分析功能。

1.4 可维护性原则

监控系统的设计要从多方面入手，提高自身的可维护性。在结构上，采用软、硬件分层的模块化结构，便于系统维护。在功能上，系统软件要具备自诊断、自恢复功能，还要具备在线升级功能，便于操作人员可以及时升级软件，降低工作量。在施工布置上，要安全整齐，布线系统及线缆的布置要有条理，而且标识要明显，与施工图纸相符。

1.5 先进性原则

监控系统的设计要具备先进性，能满足当前现代电力系统运行的要求。一方面，采用先进的硬件设施。利用国内或者国外最新的且经过检验具有很强实用性的产品，确保系统的基础设施更加先进、稳定。另一方面，利用先进的软件系统。操作系统及数据库都要采用最新的，让系统可以满足大量数据的实时处理，具备强大的互联功能[4]。

2 监控系统的监控对象

监控系统的监控对象主要是电源设备、空调设备、机房环境以及监控系统的软、硬件等。其中，电源设备主要包括高压设备（变压器）、低压配电设备（主要包括配电柜、补偿柜等）、整流配电（直流屏、交流屏、蓄电池组等）及交流设备等；空调设备主要包括机房专用空调、中央空调及分体空调等；机房环境主要包括机房的温度、湿度以及消防、门禁等。监控系统的监控内容主要如下：（1）变压器的温度及工作状况，主要配电柜的电压及电流数据、补偿柜的补偿电流等；（2）整流配电中直流屏的直流输出电压及电流、交流屏的输入电压、蓄电池组的总电压及总放电电流等；（3）交流设备中逆变器的直流输入电压及交流输入电压等；（4）空调设备中专用空调的工作参数，包括主机工作电流、吸气压力、排气压力、送风温度及回风温度等，中央空调的工作参数，包括主流输入电压、主机工作电力及交流输入电流等，分体空调的主机工作电流等[5]。

3 电力通信电源监控系统的功能设计

通信电源监控系统要具备监控、交互、管理及智能分析功能。监控，可以实时监测设备的运行状况，并能根据运行指标对设备进行遥控。交互，要能有效实现人机对话。管理，可以实现对数据、配置、人员及档案资料等进行管理。智能分析，可以实时对设备运行的数据进行整理分析，进而为优化系统的性能提供数据支持。

3.1 监控功能设计

监控功能是电源监控系统的基础，也是核心功能，主要对电源设备的运行状况实施有效的监控。监控的主要内容是对电源设备的运行状况及运行环境进行连续监测，将监测获得的数据信息进行上传，为电力系统的数据分析提供数据支持。监控系统具备控制功能，可以及时转换业务台中发出的指令，让电源设备及时识别，对运行参数进行优化调整，这一控制过程也被称为遥控[6]。通过遥控过程，相关工作人员可以实现对设备的远程控制，提高电源监控系统的精准性和实时性。

3.2 交互功能设计

电源监控系统的交互功能，也被称为人机交互功能，主要从以下4个方面入手。第一，要合理利用计算机技术，尤其是地图、布局图、设备运行状态图等计算机图形操作系统，以便让操控界面更加友好。运用图形界面，可以简化操作流程，有效提高系统操作效率。第二，要结合电力通信电源系统的发展实际，引用无线界面，可以实时传送报警信息。合理连接人接界面与移动设备，可以及时向工作人员发送报警信息。第三，提高监控系统的应用性能。设计人员要创新设计理念，在传统的文字、报表的显示基础上，合理利用图形结合的显示技术，构建多样化数据显示体系，提高电源监控系统的功能。比如，可以显示某台设备的所有监测量，也可以显示不同设备的相关监测量，设备的报警信息可以利用不同的颜色或者指示灯进行显示[7]。利用多元化数据显示方式，提高系统的实用性。第四，图像监控功能设计中要充分考虑机房的安全可靠性，优化图像监控功能。可以利用远程现场、监控区域及监控中心三级系统机构，通过高速的通信线路连接。在监控的现场，设计人员可以设置多台摄像机，以便有效监控现场。通过告警联动，可以随意切换监控现场，及时接收信息，还可以对监控现场进行录像。

3.3 管理功能设计

管理功能主要是对数据信息、数据记录及档案信息等进行管理。数据管理系统要具备数据显示、存储、查询、备份恢复及处理统计功能。第一，数据显示功能。该功能通过多样化的数据显示方式可以准确反映设备的运行状况，让相关工作人员可以了解设备的运行特性，更好地掌握设备运行情况。第二，数据存储功能。在设备的长期运行过程中，很多数据可以及时反映设备的性能，可以为设备的维护工作提供支持，因此需要存储这些数据。第三，数据查询功能。电源设备的运行数据被处理后会进行存储而成为历史数据。在实际工作中，为了解设备的运行状况，可以通过对历史数据的查询，从中找出设备的运行规律。通过快速搜索引擎及逻辑运算，让相关工作人员可以查询到自己需要的设备运行数据。第四，数据备份及恢复功能。监控系统在长期运行过程中会产生大量的数据，这些数据长期保存在磁盘中，如果保存期过长，对于当下的设备维护工作意义不大，但又具备留档价值，这时就需要将数据备份到光盘或者磁盘中。当需要这些数据的时候，可以将这些数据导入系统中，这个过程就是数据的备份和恢复。经常备份系统内的数据信息，可以提高系统的安全性，一旦系统由于外界因素突然崩溃时，可以确保系统内的数据信息不受损失[8]。第五，数据处理及统计功能。该功能是利用计算机技术，对原始的复杂数据进行分类、总结，得出对工作有价值的数据，根据实际需求将数据以曲线及报表的形式显示出来，让数据的显示更加直观。由于数据表比较庞大，可以利用先进的数据库结构将端局表合并为一个，增加数据库的表的检索能力，提高检索速度。此外，管理功能还包括告警管理、配置管理、安全管理及自我管理等功能。

3.4 智能分析功能设计

该功能是利用专家系统、模糊控制等人工智能技术，学习设备运行的相关知识及故障处理方法，及时对设备的运行数据进行归纳分析，优化系统性能，为相关人员的决策提供依据。智能分析功能主要包括告警分析、故障预测及运行优化3个功能。首先，告警分析功能是系统根据学习相关的知识，对于系统曾经产生过的告警记录进行分析，并查找导致告警出现的原因，给出排除故障的建议。其次，故障预测功能。可以根据实时监测到的设备运行数据，科学分析设备的运行状况，并能预测设备可能发生的故障，以便提前应对，及时排除故障[9]。最后，运行优化功能是系统根据监测到的数据，自动分析设备的性能及能耗状况等，为相关工作人员开展维护工作提供依据，或者可以自动对设备的一些参数进行调整，使设备平稳运行，满足实际工作要求。

4 电力通信电源监控系统的结构设计

4.1 监控网络传输方式

监控系统需要传输大量的数据，因此传输线路的传输效率要高。利用数字数据传输方式，可以提高系统的稳定性。该传输方式具有传输速率高、可靠性高及连接灵活等特点，可以一线多用，不仅可以实现数据传输，而且可以进行虚拟专网的组建。这种传输方式主要应用于区监控中心与监控局站间的传输。在区监控中心及总监控中心间采用全国电信管理中心数据通信网，这样的布置既提高了传输效率，又利用了网络资源，可更有效地管理及维护电信网络。

4.2 网络结构设计

针对当前监控数据量庞大的实际，系统的设计利用三级优化设计方式，分为监控中心、监控站及监控单元，主要组成结构如图1所示。在这个结构中，监控中心是级别最高的，与各监控站进行实时的互联，还具备设置告警等级的权限。监控站是监控系统中数据处理的重要环节，与各监控单元相互连接，以便及时接收监控单元传输的数据，进行处理后传输给监控中心。监控单元与被监控电源连接在一起，实时采集被监控电源的运行参数及工作状态数据，进行处理以后发送到监控站。此外，监控中心下达的监控命令也是通过监控单元来接收的[10]。如果在运行过程中突然发生通信中断现象，监控单元会保存重要的数据，待故障排除、通信恢复后，及时上报通信中断期间的重要数据，做到重要的监测数据不丢失。

图1 通信电源监控示意图

4.3 体系结构的确定

体系结构是区监控中心各项基本功能得以实现的基础，对于监控系统的实用性及可靠性有重要的影响，因此要确定好体系结构。设计采用客户机/服务器体系结构，可以弥补传统的终端多用户方式的不足，将应用程序分为前端和后端两个部分。前端的客户机可以提供高度的人机交互界面，后端服务器提供数据管理及安全防护功能，让数据更加完整，让设备的使用寿命更长，让系统升级及扩容更加便捷。

5 结 论

科学技术的不断发展，使得电力通信电源监控设备不断更新，监控性能也在逐渐提高，对于通信电源的运行状况实现了有效的监督与维护。电源监控系统具有实时监控运行状态、预测故障、收集并处理数据等多种功能，提高了电源设备运行的可靠性，保障了电力通信网络畅通。电源监控系统通过遥控、遥测等功能，可实现对大多数设备的日常维护及运行状况监测等。监控系统可以提供设备运行参数的变化趋势及故障发生的顺序等信息，以便工作人员根据监测到的数据信息，排除难以发现的故障隐患。