变电站电力集中监控系统构建与设计

变电站电力集中监控系统构建与设计

许淼

齐丰科技股份有限公司   南京210000

摘要：在电力集中监控管理平台作用下，切实增强公司供电系统管理水平，实现智能化、信息化管理，构建出具有高级功能性变电站，进而达到高质量、安全、平稳供电目的。为此，文章在明确变电站电力集中监控系统总体框架设计思路基础上，分析出变电站电力集中监控系统技术特点，并对通信系统基本设计进行探讨，而后结合实际情况总结出变电站电力集中监控系统应用经济效益。

关键词：变电站；电力集中监控系统；自动化；设计

引言：本文研究的公司，其厂区内大部分变电站建设时间久远，其中大部分装置设备投入使用，一直应用到现今，但随着信息化、数字化时代发展，变电站设备数字化水平已经无法满足企业现代化发展需求，其中多数还在沿用传统人工操作方式，直接影响了设备检修效率和质量，无法保证安全隐患问题及时发现并解决，特别是恶劣天气、夜间等特殊时间段，很难保证24小时实时监控设备运行情况，以致于工作效率不高，设备安全隐患问题得不到及时处理。为此，必须积极引入智能化、网络化、数字化技术，构建高质量变电站电力集中监控系统，切实提高工作质量与效率，实现安全可靠供电。

一、变电站电力集中监控系统总体框架设计思路

（一）主站层

    在变电站电力集中监控系统中，主站层的主要任务就是采集变电站综保、获取相关电气数据，进而实时监控变电站电气数据。在实际应用中，电力集中监控中心工作人员可以充分利用主站系统，针对各子站运行情况进行实时数据监视，同时也可以实现远程控制，进而更好管控所有变电站，依托主站系统，可以更好采集电能量，准确统计、分析出相关数据，在此过程中，也可以采集到现场保护装置相关保护信息，进而为电力调度工作人员提供合理建议[1]。

（二）变电站采集层

    可以根据变电站情况，在内部增设相应的采集通信柜，该通信柜涵盖了规约转换器、站内交换机、远传交换机等，完成独立组屏。需要注意的是，部分设备（交换机）需要预留出总数30%的冗余量，主要目的就是满足后续通信设备增加所需增容空间。在规约转换器作用下，可以利用网线或RS485线，获得采集站内电气设备数据，并将数据上传给总变电站电力集中监控系统。

（三）通信层

主站层需要与变电站层进行数据交换，而实现交换需要经过通信层作用，其中通信系统设计主要按照星型光纤架构进行光纤铺设，在此过程中，对于通信光纤设计，建议采用环网设计，或者进行冗余配置，在此过程中，仍需要应用原有工业网。

（四）现场电气设备

在变电站电力集中监控系统构建中，需要设置相关电气设备，其中涵盖了变电站已有装置，如中央信号系统、综合保护单元、直流、变频器、UPS设备、无功补偿装置，还有一些具有通信功能的其他设备。此外，还需要新安装一些设备，比如电池在线监测巡检仪、母线在线监测装置、视频监控装置，以及高压柜综保改造、小电流接地装置、温湿度监测装置。这些新增设备主要运用RS485总线或者网口，与规约转换器接入。

二、变电站电力集中监控系统技术特点分析

1、该电力集中监控系统的构建可以实现管理控制一体化。因为控制系统可以与下层控制设备建立良好链接，与此同时，也可以与上层管理系统集成建立联系，其扩展性可以满足后续系统升级改造需求。

    2、在该系统作用下，可以实现电力集中化管理，并针对性的控制，这种管理方式有助于分散风险影响因素，进而提高监控系统安全可靠性。此外，由于系统内部可以实现科学配置、灵活调整，具备一定弹性，所以能够根据具体工艺处理要求、用户需求等进行综合优化处理。

    3、电力集中监控系统在实际应用中，具有良好开放性、兼容性特点，所以为各类品牌软硬件应用提供了良好空间，进而使得不同时期建设的系统相互融为一体。同时，该系统具有一定冗余与容错能力，可以保证系统长时间安全、稳定运行。

4、在电力集中监控系统应用下，可以对各类数据进行高效处理，进而根据数据反馈信息，随时进行故障报警，处理各类事件，并且也可以制定出科学的用户权限管理机制，充分利用移动终端进行故障信息推送。同时，该监控系统能够远程浏览、查询现场设备数据，进而充分发挥管理功能[2]。

    5、在构建监控系统过程中，由于预留了接口，所以可以与变电所内关键系统建立联系，进而实现信息交互，确保各类数据互通，实现联动操作。此外，该监控系统也可以与公司上层后台系统建立有效连接，这对设备、系统后续维护管理具有重要作用，可以很大程度上防止资源浪费问题发生，进而更好节约企业供电成本，提高企业经济利润。

    6、通过构建电力集中监控平台，依托数字化技术，可以实现全景数据采集，并在可视化技术作用下，全面监视供电运行信息、保护信息、开关状态运行情况，并实现综合展示。如图1所示，为该公司电力集中监控系统基本架构。

图1电力集中监控系统架构

三、通信系统基本设计

（一）关键硬件设备

    在电力集中监控系统，主要包含了一些硬件设备，如监控工作站、维护/报表工作站、SCADA服务器、规约转换器，此外，还有主网交换机、通信管理机、卫星钟、视频监控系统。

（二）基本构架

    为满足电力集中监控系统通信需求，需要在公司原有工业网基础上，接入电气设备传输链路，而后按照点对点的单网链接方式，借助光纤作用，促使厂区6 kV变电站可以集中到监控室中。在此过程中，也需要应用到一些电气设备，比如UPS设备、综合保护单元、多功能表、其他具备通信功能等设备，这些现场设备也是利用RS485、网口等通信口，与规约转换器建立联系，并利用交换机，使得规约转换器获取到的数据可以传输给集中控制中心。

（三）通信系统功能

    第一，在通信系统作用下，可以呈现出多种报警方式，如电话、语音、屏幕画面、声光等，在实际应用中，可以按照用户实际需求，合理设定不同报警级别，而后依托通信系统作用，完成分组报警。需要注意的是，若是发生严重情况，则报警提示需要借助浮动消息窗口，自动及时弹出，同时弹窗会进行报警信息提示，帮助电力公司管理人员可以及时准确掌握发生警情位置、状态，与此同时，也可以为不同设备报警提供专家处理方法参考，并第一时间出具应急处置方案和操作方法。

    第二，该通信系统还可以满足移动客户端需求，可以按照不同级别，完成故障信息的推送，从而不断强化公司故障应急处理信息化、智能化管理水平。在实际应用中，工作人员可以借助移动终端，实现对变电站设备实际运行状态、设备启停信息的远程查询，更好掌控变电站变化，同时也可以提高管理人员电力相关工作信息化、智能化管控水平。

    第三，在该系统作用下，借助在线监测、画面显示功能，可以获取不同级别开关、刀闸、断路器变化情况，也可以掌握各类变位信息，更好了解电源切换运行状态，进一步提高运行监视及时性、准确性、可靠性。

第四，借助通信系统作用，可以实时获取变电站运行情况，进而掌握电压、电流、有功/无功电能、有功/无功功率、功率因数变化情况，并监视供电运行信息、保护信息、开关状态实际情况，与此同时，也可以呈现出来，为工作人员提供可视化全景监控画面，进而提高监管水平，确保问题发生后可以第一时间处理解决。

    第五，变电站电力集中监控系统可以借助通信系统作用，对各回路相关报警信息进行在线监测，包括直流、EPS、保护器动作事件、UPS，还有中央信号、变频器等相关报警信息，有助于提高故障监管信息化、自动化水平。

    第六，变电站运行状况可以通过该系统实现实时监测，并反馈出曲线图，在此过程中，系统会自动获取并统计供电系统电能消耗具体情况，并自动打印出日报表、月报表、年报表，改变以往人工手动抄表、计算工作模式，为工作人员节约大量时间，用于监管维护系统中[3]。

四、变电站电力集中监控系统应用经济效益

一方面，可以从直接效益层面分析。以本文研究的公司为例，其工厂内设置了一定数量的高压变电所、低压变电所。其中7座高压变电所，属于无人变电所，与电气运行规程运行不能少于10人要求不相符，对此，可以引入智能集中监控系统，改善这一问题。改造后，电气运行方式主要呈现出集中运维中心模式，在智能化、数字化运行下，可以减少一半的巡检运行人员，根据该公司工作人员统计，以年为单位，人工费用可以降低1490万元。同时，通过计算可知，电气车间每年人均人工成本为21.3416万元，则改造项目回报年计算为：1737万元/(21.3416万元/人x70人)=1.16年。因此，构建智能化、数字化集中监控系统，在1.16年左右便可回收成本。

另一方面，从间接效益视角分析可知。综合分析变电站电力集中监控系统应用情况，不难发现，系统关键设备参数显示率达到了百分之百，可以在监控系统范围生成对应的电压报表、电流报表、电量报表。此外，电气报表准确率也达到了百分之百，工作人员可以借助曲线数据库，并参考历史趋势曲线分析出相关模拟量、电度量实际运行情况，进而最大程度上降低以往人工手动统计、计算下低效、失误发生概率，使得运行维护效益更加信息化、智能化、自动化。除此之外，关键设备保护器、直流、UPS、变频器报警信息可以及时传输给网络监控系统，并发出声光报警，而后借助移动终端作用，通过微信、短信、即时通的作用，按照不同级别故障进行相关信息推送，进而提高故障报警效率，促使应急处理更加高效智能。

结束语：

综上，本文在研究变电站电力集中监控系统构建与设计过程中，主要结合某公司电气系统实际情况，利用数字化建设实现电气系统智能化改造升级。在实际构建中，主要应用通信技术、信息技术、控制技术，构建出智能化供电网络，凸显出数字化、网络化、智能化等特征。

参考文献：

[1]王志磊，李华魁.基于泛在电力物联网的无人值班变电站消防远程集中监控系统[J].电工技术，2022（08）：132-133+141.

[2]孙伟娟.浅谈变电站集中监控信号优化处置办法[J].中国高新技术企业，2015（31）：32-33.

[3]梁芝贤.通信动力和环境集中监控系统的设计与应用[J].供用电，2009，26（06）：40-43.