智能化低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能化低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：目前我國科技水平和信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，也逐漸無法滿足當(dāng)前供電監(jiān)控方面的要求，需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行有效改進(jìn)與完善，從而使低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行需求得到有效滿足。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，低壓電力系統(tǒng)的智能化和安全性也得到了有效提高。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為低壓電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和微處理器技術(shù)應(yīng)用也提供了重要保障。現(xiàn)如今，更多的項(xiàng)目開始嘗試在低壓配電監(jiān)控中運(yùn)用智能低壓計(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置，希望可以通過此技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程運(yùn)行設(shè)備，從而有效運(yùn)用低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分散式監(jiān)控目標(biāo)，充分保證低壓供電安全性，使巡檢人員的工作量得到有效降低。針對(duì)市場(chǎng)上低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，多數(shù)低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要是在SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立，并有效進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)。關(guān)鍵詞：智能化監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集；低壓配電引言圍繞具體的業(yè)務(wù)需求，本文進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研究配電設(shè)備采集監(jiān)控、預(yù)警分析、故障閉環(huán)管理以及輔助決策等主要應(yīng)用，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)配電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)管控方式中存在的不足，提高配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及故障預(yù)警效率，提供有效支撐于配電設(shè)備的可靠運(yùn)行。今后，技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大配電設(shè)備大數(shù)據(jù)來源，制定更為詳細(xì)與完善的監(jiān)控與預(yù)警方案，與配電設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維支持相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化配電設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)及管理水平。1概述1.1電力監(jiān)控系統(tǒng)概述對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，它具有較強(qiáng)的復(fù)合性，可以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)還可以與整個(gè)供電力系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，確保相互間可以進(jìn)行信息的傳遞，整個(gè)供電力系統(tǒng)才能得以穩(wěn)定運(yùn)行。電力監(jiān)控系統(tǒng)具有很多的功能，還具備安全性、穩(wěn)定性等多種優(yōu)點(diǎn)。它的功能性可以在供電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有效擴(kuò)展出去，通過應(yīng)用系統(tǒng)中的各種先進(jìn)技術(shù)，遠(yuǎn)距離實(shí)施監(jiān)控，對(duì)用戶的相關(guān)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程采集，分析并按照事件發(fā)生的順序進(jìn)行記錄，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，全面監(jiān)控電能質(zhì)量，一旦系統(tǒng)中有故障出現(xiàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行處理。電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)中，可以有效控制好整個(gè)系統(tǒng)，將供電力系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)連接起來，供電力系統(tǒng)的功能得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的安全隱患，監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出警告，相關(guān)工作人員可以及時(shí)處理好故障，避免電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量受到影響。1.2電力監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀電力監(jiān)控系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、測(cè)控設(shè)備等，為發(fā)輸變電力系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制等輔助運(yùn)行手段，尤其是在各行業(yè)的電力系統(tǒng)中發(fā)揮了核心作用，可以有效提高各企業(yè)管理監(jiān)控能力、降低運(yùn)作成本、提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)過程中異常工況的反應(yīng)速度。近年來，隨著電力系統(tǒng)中自動(dòng)化水平的提高，越來越多的各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接入電力系統(tǒng)，越來越多的信息交互渠道建立，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜且破綻百出。為有效保障電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全，國家發(fā)改委發(fā)布了《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，國家能源局發(fā)布了《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》，提出了“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”部署的大原則。對(duì)于各企業(yè)而言，電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)工作既要構(gòu)建有效防護(hù)措施應(yīng)對(duì)外部惡意入侵，也要加強(qiáng)制度管理杜絕內(nèi)部的權(quán)限濫用、隔離防護(hù)不到位、人員安全意識(shí)差等問題。2低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集。針對(duì)新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行分析，通過對(duì)PLC程序自動(dòng)編程控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以數(shù)據(jù)管理配電信息，而且通過應(yīng)用自動(dòng)化采集技術(shù)，還可以結(jié)合不同電力系統(tǒng)電力應(yīng)用情況，有效控制電力信息，確保能夠同步處理32bit數(shù)據(jù)，使電力輸送過程中電力應(yīng)用管理程序的數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性得到提升。與此同時(shí)，新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)通過對(duì)多元化體感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以智能化分類檢測(cè)得到的供應(yīng)信息，并智能化檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證碼，確保有效結(jié)合二次換元技術(shù)和智能化端口數(shù)據(jù)需求，從而有效實(shí)現(xiàn)智能化檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。通過自動(dòng)化應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用與管理程序，可以采集配電監(jiān)控信息管理數(shù)據(jù)，而且隨著數(shù)據(jù)監(jiān)控準(zhǔn)確性的逐漸提高，配電監(jiān)控管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用靈活性也會(huì)有所上升。數(shù)據(jù)處理。在配電監(jiān)控人員開展電力分析工作時(shí)，數(shù)據(jù)處理是十分重要的一項(xiàng)步驟，相關(guān)管理人員需要運(yùn)用智能化監(jiān)控系統(tǒng)開展系統(tǒng)監(jiān)控工作，結(jié)合程序分析得到的數(shù)據(jù)信息，從而及時(shí)處理配電過程中存在的問題與隱患，確保能夠順利開展低壓配電工作。對(duì)比傳統(tǒng)配電監(jiān)控管理系統(tǒng)，新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)可以通過自動(dòng)化管理程序，保證電力輸送監(jiān)控的有效開展。在智能化程序芯片當(dāng)中，32bit立體結(jié)構(gòu)程序可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和初步分配，使32bit數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化周期處理循環(huán)。這樣，一旦電力供應(yīng)系統(tǒng)有輸送故障存在時(shí)，PLC程序可以對(duì)故障處理數(shù)據(jù)循環(huán)體系進(jìn)行啟動(dòng)，并再次分析錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)亂碼，對(duì)配電輸送過程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效處理，為配電故障處理制定出最佳解決方案。2.2采集監(jiān)控采集監(jiān)控模塊對(duì)數(shù)據(jù)的采集頻率為5min/次，模塊采集的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息包括基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)2種類型，前者由各類配電設(shè)備、數(shù)據(jù)庫以及中間件的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)構(gòu)成；后者則主要包括配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障系統(tǒng)各主要頁面的響應(yīng)數(shù)據(jù)以及響應(yīng)時(shí)長等指標(biāo)。針對(duì)實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使用Flume實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)行收集，此方式可將最新數(shù)據(jù)發(fā)送至分布式集群執(zhí)行實(shí)時(shí)處理操作，快速生成分析結(jié)果；針對(duì)歷史數(shù)據(jù)，使用Storm對(duì)其進(jìn)行分析，通過Kafka消息生成器對(duì)歷史數(shù)據(jù)流進(jìn)行逐條讀取，并將其發(fā)送至分布式集群作進(jìn)一步的分析，該模式可復(fù)現(xiàn)與回溯以往發(fā)生的故障案例，有利于故障的復(fù)核及問題歸因。采集監(jiān)控模塊的功能在于監(jiān)控并采集各類數(shù)據(jù)信息，對(duì)內(nèi)外部數(shù)據(jù)進(jìn)行高效傳輸與匯聚，為上層應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。2.3監(jiān)視和記錄電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視功能包括兩方面，分別是監(jiān)視電網(wǎng)安全和電能質(zhì)量，電能質(zhì)量包括的內(nèi)容較多，比如：人為誤操作、電力設(shè)備故障等。自控裝置運(yùn)行狀態(tài)和電壓、電流的模擬量等都由電力監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行中對(duì)其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視，對(duì)于供配電設(shè)備中出現(xiàn)的故障可以及時(shí)預(yù)警，技術(shù)人員可以立即展開維修，為檢修工作提供了極大便利。記錄功能也包括兩方面的內(nèi)容：故障記錄和時(shí)間順序記錄，對(duì)供配電監(jiān)控系統(tǒng)各程序的輸入和輸出狀態(tài)進(jìn)行有效記錄是時(shí)間順序記錄的主要內(nèi)容；故障記錄主要指的是記錄和故障相關(guān)的各類信息數(shù)據(jù)，檢修人員的工作效率因此得到極大提高，不用挨個(gè)查找故障發(fā)生的地點(diǎn)和故障原因，檢修成本大幅減小。此外，通過記錄的數(shù)據(jù)可以擬定相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施。2.4強(qiáng)化終端驗(yàn)收投運(yùn)管理力度技術(shù)人員在對(duì)終端失效原因進(jìn)行梳理與總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，終端質(zhì)量問題是導(dǎo)致終端失效的主要原因。因此，提出須對(duì)新購入終端設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的抽檢、批檢程序，確保各批次終端設(shè)備質(zhì)量滿足實(shí)際應(yīng)用需求。同時(shí)加大對(duì)調(diào)試環(huán)節(jié)的重視程度，確保終端設(shè)備正常在線并進(jìn)行發(fā)信。在質(zhì)量驗(yàn)收合格后，相關(guān)部門還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)投運(yùn)流程的質(zhì)量驗(yàn)收重視程度，通過制定完善的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收制度體系，切實(shí)確保終端在現(xiàn)場(chǎng)正常運(yùn)行，同時(shí)通信功能可以有效發(fā)揮其應(yīng)用的價(jià)值功能。2.5避雷器在線檢測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)營狀態(tài)在在線檢測(cè)系統(tǒng)中，避雷器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的重要性較高。特別是氧化鋅避雷裝置可獲得高于閥式避雷裝置的防護(hù)特性，使被防護(hù)裝置的絕緣水平降低，增加運(yùn)行安全性，減少成本投入。大部分電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由氧化鋅避雷裝置所組成，但因?yàn)榕c當(dāng)前的氧化鋅避雷裝置之間不再會(huì)有間隙，輸出電壓在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中從氧化鋅閥片上經(jīng)過，從而提高了閥片的差劣化速度和程度。當(dāng)無并聯(lián)間隙避雷裝置產(chǎn)生故障時(shí)，嚴(yán)重程度往往更大于有并聯(lián)間隙避雷裝置，為降低故障的出現(xiàn)與危害，應(yīng)該重視對(duì)氧化鋅避雷裝置檢測(cè)。較大的電容量是氧化鋅閥片的主要特征，而電容電流則是在正常運(yùn)行電流下經(jīng)過閥片的電流，氧化鋅閥片在正常工作流程中，經(jīng)過電流R的最微小電壓為數(shù)十微安，因而有數(shù)百微安以上的全輸出電壓經(jīng)過閥片電容，電磁阻分量在一般情形下可以達(dá)到5%?20%的全輸出電壓所占比量。因此氧化鋅避雷裝置在線檢測(cè)的重點(diǎn)目的就是對(duì)泄漏全輸出電壓的檢測(cè)，以防止因氧化鋅閥片老化而產(chǎn)生過大的運(yùn)行電壓電流，確保設(shè)備運(yùn)行整體安全。[1]2.6適應(yīng)性更高的訪問控制對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)中的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用，要從物理接入、數(shù)據(jù)流動(dòng)管控、第三方實(shí)體管控等角度建立覆蓋終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)層面的訪問控制能力。在電力監(jiān)控系統(tǒng)廠站管理層面，建議分別在電力監(jiān)控系統(tǒng)各部門建立虛擬子網(wǎng)絡(luò)，增加訪問控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)安全隔離，減少四大安全分區(qū)之間的耦合程度。此外，在重點(diǎn)發(fā)電廠和變電站實(shí)行雙通信模式，即正常使用調(diào)度數(shù)據(jù)通信方式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)發(fā)出高級(jí)別警告時(shí)，切換為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線模擬通道傳輸重要信息，此方法有助于進(jìn)一步提升電網(wǎng)容錯(cuò)率，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。2.7低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)通過對(duì)低壓配電智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用，可以使電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行得到有效保護(hù)，并對(duì)電能輸送質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，使低壓配電環(huán)節(jié)得到有效控制，進(jìn)一步提升監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)低壓電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展。（1）通過對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用，可以使系統(tǒng)運(yùn)行獨(dú)立性得到提升，防止監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)過于依賴，并通過對(duì)獨(dú)立技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以保證系統(tǒng)的單獨(dú)運(yùn)行，使低壓配電監(jiān)控具有相應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì)。（2）可以使系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)得到提高。在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要將低壓配電監(jiān)控作為相應(yīng)的研究對(duì)象，避免在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中模塊設(shè)計(jì)不夠到位，有效結(jié)合各項(xiàng)技術(shù)和系統(tǒng)，使系統(tǒng)的監(jiān)控水平得到提高，確保標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。所以，相關(guān)電力企業(yè)需要有效運(yùn)用監(jiān)控系統(tǒng)，從而充分保證低壓電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)語在電網(wǎng)調(diào)控實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化和一體化的同時(shí)，電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加，電網(wǎng)調(diào)控一旦出現(xiàn)問題，既會(huì)影響電力的正常供應(yīng)，給生產(chǎn)生活帶來不便，又會(huì)增加電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，因此，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障和風(fēng)險(xiǎn)，電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)在線監(jiān)控尤為重要。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障和安全隱患，本文設(shè)計(jì)了基于人工智能的電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)在線監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得以不斷完善，監(jiān)控質(zhì)量不斷提升，且運(yùn)行效率較高，可更加全面、安全、可靠地監(jiān)控電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。參考文獻(xiàn)：陳興華，李峰，陳睿，等.計(jì)及安全穩(wěn)定二，三道防線的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2020，48(4):159-166.豐穎，員志皓，周瓊，等.考慮風(fēng)電接入的在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)防控制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2017，37(2):61-68.?？担焯┥?，郁琛，等.自然災(zāi)害下電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制策略探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019，47(10):79-87.王琰，張志儉，張敏，等.實(shí)時(shí)在線風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)器瞬時(shí)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算研究[J].核動(dòng)力工程，2017，38(2):161-164.趙勤學(xué)，楊俊杰，樓志斌.智能變電站安全在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電測(cè)與儀表，2017，54(7):34-40.新型低壓配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)分主控層、通信管理層、C。主控層一般由監(jiān)控服務(wù)器、綜合電能管理平臺(tái)、Web客戶端等設(shè)備組成，主要負(fù)責(zé)對(duì)所有數(shù)據(jù)做分析、處理。通訊管理層一般由通信管理機(jī)、通信采集控制器、智能網(wǎng)關(guān)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖收發(fā)器等設(shè)備組成。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層一般由智能電表、第三方設(shè)備等設(shè)備組成。下面以某管廊項(xiàng)目為例：1、工程中設(shè)置智能電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)管廊配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。低壓檢測(cè)內(nèi)容包括但不僅限于：設(shè)備配電間進(jìn)線開關(guān)、電源切換開關(guān)、主要饋線開關(guān)狀態(tài)；設(shè)備配電間進(jìn)線電量和失壓、過電壓、過電流報(bào)警；UPS電源運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警信號(hào)；EPS電源運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警信號(hào)2、在低壓總配電柜的進(jìn)線和所有出線