基于远程控制的电力通信电源分布式监控技术

白文亮，杨 峰

（1.国网宁夏超高压公司，宁夏 银川 750004；2.国网孝感供电公司，湖北 孝感 432000）

0 引 言

电力通信电源分布式监控作为新兴技术，旨在实现集中化管理和分布式监控电力通信电源。该技术基于远程控制技术实时监控与远程维护电力通信电源设备，大幅提高电源系统的可靠性与稳定性，为电力通信系统的可靠稳定运行提供有力的技术保障。研究电力通信电源分布式监控技术具有重要的现实意义，不仅能够有效降低运维成本、提高监控效率、增强电源系统安全性、提高电源系统稳定性，还有助于促进电力通信电源的智能化发展。

1 远程监控架构

通信电源作为电力通信网络的核心组成部分，其运行状态的可靠性和稳定性至关重要。为了满足实时监控与远程控制通信电源设备的要求，基于远程控制技术设计一种远程分布式监控架构。该架构包含现场监测单元和远程控制单元两大部分[1]。电力通信电源的远程监控架构如图1 所示。

图1 远程监控架构

现场监测单元主要包括指令接收模块、主控模块、无线通信模块以及分布式监测装置，负责收集电力通信电源的实时监控数据，而后利用无线通信模块将监控数据传输至远程控制单元。现场监测单元还能够接收和执行来自远程控制单元的指令。远程控制单元设置在监控室，主要包括控制器模块、指令发送模块、显示器模块以及报警模块等，负责分析与处理来自现场监测单元的监控数据，并利用显示器模块将处理结果实时展现给相关工作人员和管理人员，使得相关人员能够通过电力通信电源的监测数据实时了解和掌握电源设备的运行情况。当出现异常情况时，可以采取有效的远程控制措施[2]。另外，当监测的电源负荷数据达到一定的警告值时，报警模块会发送相应的远程报警，以有效降低通信电源的故障率。这种远程分布式监控方法可以实时监控与远程控制电力通信电源设备，大幅提高了电源设备的使用效益和管理效率。此外，这种远程分布式监控方法具有较好的可扩展性与灵活性，能够根据实际需要缩减或扩大监控范围。

2 分布式监控技术

分布式监控技术作为一种综合性技术，包括远程控制技术、数据采集技术、监控技术、报警系统技术以及数据库技术等。远程控制技术使用无线通信技术或有线通信技术来远程维护和控制通信电源设备，能够同时控制多台电力通信电源设备，采集实时监控数据，远程设置电源设备的参数。数据采集技术综合使用多种采集设备或传感器采集电源设备的电流、电压、电阻等参数，而后由监控中心分析和处理这些监控数据，以及时发现电源设备运行中的异常情况和故障，并采取有效的处理措施。监控系统由多个监控终端和一个监控中心组成，其中监控终端负责采集现场监控数据，而监控中心负责存储、分析监控数据并展现处理结果。当发现异常情况时，由报警模块向相关工作人员发送报警。报警系统技术负责分析和处理报警信息，同时可以根据不同的级别采取相应的处理措施，从而提高电源系统的可靠性与安全性。数据库技术负责存储电力通信电源设备的报警信息、故障信息、运行数据等，为后续的数据分析、处理、展现提供可靠准确的数据支持，同时提供数据共享、查询等功能，提高了电力系统的信息化和智能化水平[3]。

3 远程控制程序执行方式与分布式监控方案

3.1 远程控制程序执行方式

以往使用远程控制技术远程控制电力通信电源时，常常因出现时间延迟而导致监控数据存在误差。探讨和设计一种远程控制程序的执行方式，以保证远程控制过程中数据的传输速率能够满足通信电源实时监控的要求。现场监测单元发送监控数据和远程控制单元发送控制命令都依靠控制程序的执行，因此远程控制程序的执行方式是通信电源分布式监控方法的核心与关键。远程控制单元在多控制程序执行方式中会结合通信电源设备的实际运行情况确定远程控制指令的发送时间。当第一组指令发出后，由现场监测单元执行控制程序，并且不需要考虑前一组指令的执行进度，可以随时下发后一组远程控制指令并执行[4]。这样远程控制程序的执行时间因发生重叠而大幅缩短，从而达到高效执行远程监控程序的目的，可满足实时监控电力通信电源的要求。

3.2 分布式监控方案

设计分布式监控方案，通过收集通信电源的电压、电流、电阻等实时监控数据，由远程控制单元统计分析分布式监控数据[5]。对于电流监控数据，在通信电源的输入与输出端安装电流传感器，以实时监测电流的方向和大小，同时将电流数据传输到远程控制单元。对于电压监控数据，在通信电源的输入与输出端安装电压传感器，实时检测电压变化，同时将电压数据传输到远程控制单元。对于电阻监控数据，使用电阻测量仪器测量通信电源的输入与输出电阻，由控制单元综合分析电阻等监控数据，得到通信电源的负载情况与实际工作状态。经不断调试，最后选用Rogowski 线圈作为电流测量装置，并在得到电流信号后，使用积分器修正处理误差，以提升通信电源的实时电流监控数据的准确性。考虑通信电源的自身特点，选用具有绝缘性质和电气隔离的电压检测装置，同时采用隔离采样的方式保证分布式监控方法的精确性。监测到的通信电源是多路电源信号，因此需要使用有效值转换器计算电压有效值。考虑到仅依靠电压、电流检测数据不能直接完全反映通信电源的实际状态与性能，因此设计的分布式监控方案增加电源内阻检测，以全面判断电力通信电源的实际运行状态。远程控制单元通过分析、处理和统计电压、电流及电阻的监控数据，能够实时监控和掌握电力通信电源的具体运行情况，做到及时发现和排除故障[6]。另外，通过统计分析这些实时监控数据可以有效预测故障与维护管理设备，从而提高通信电源的可靠性与稳定性。

4 仿真实验

为验证提出的分布式监控方案的合理性，设计仿真实验。实验使用Windows 10 操作系统，选用Matlab 仿真软件和3 台编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制的电力通信电源，使用设计的方案来分布式监控，同时利用管理机调节通信电源的电压，获得的电压监控结果见表1[7]。

表1 电压监控数据对比 单位：V

通过表1 数据发现，使用设计的监控方法得到的电源输出与输入电压监控值与实际值均一致，表明通信电源连线正确，能够实时监测电力通信电源的负荷。为进一步验证设计的监控方法的性能，对比基于物联网技术、基于嵌入式Web 技术以及设计的监控方法的监控时间，结果见表2。

表2 电源设备监控时间对比 单位：ms

表2 数据表明，设计的监控方法的电源设备总监控时间为182 ～235 ms，明显低于基于物联网技术和基于嵌入式Web技术监控方法的总监控时间。可见，设计的分布式监控方法具有较好的性能，可以满足远程监控通信电源的实时性要求。

5 结 论

设计的监控方法高效、先进，结合远程控制技术不仅能够实时监控电力通信电源设备的实际运行状态，还能够使用远程控制的方式远程维护与管理通信电源设备，性能良好，且符合远程监控通信电源的实时性要求。未来将持续研究和创新，不断完善和优化基于远程控制的电力通信电源分布式监控技术，促进电力通信事业持续健康发展。