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時(shí)間：2023-12-08 17:14:53
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇電力系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0156-01
1 電力系統(tǒng)通信中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)存在的不安全
因素
1.1 干擾引起的信號(hào)湮沒(méi)問(wèn)題
信號(hào)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性對(duì)電力系統(tǒng)通信中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行的影響巨大。但是，其工作環(huán)境中卻存在著很多干擾源，例如：電阻熱噪聲和放大器正反饋引起的自振蕩、自然界閃電和當(dāng)?shù)匦盘?hào)和儀器地間產(chǎn)生的干擾等。這些干擾都會(huì)將信號(hào)湮沒(méi)，使得數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法正確收集到待處理的信號(hào)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差。
1.2 通信協(xié)議中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)
在電力系統(tǒng)通信中，循環(huán)遠(yuǎn)動(dòng)（CDT）規(guī)約、IEC 60870-5-101/104和IEC 61850是當(dāng)前較為常見(jiàn)的三種通信規(guī)約。然而，這三種通信協(xié)議仍不可避免地存在有一些安全方面的問(wèn)題或者漏洞。以下就此三個(gè)協(xié)議一一進(jìn)行分析。
1）CDT規(guī)約。CDT數(shù)據(jù)傳輸方式中的系統(tǒng)時(shí)間對(duì)時(shí)機(jī)制只適用于低速通道。在這種運(yùn)行機(jī)制下，不免會(huì)引發(fā)通信協(xié)議安全問(wèn)題。除此之外，由于CDT規(guī)約還缺乏對(duì)傳輸控制協(xié)議一因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（TCP/IP）傳輸層接口的應(yīng)用規(guī)約控制信息（APCI）的詳細(xì)定義，所以應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸也相應(yīng)地不能進(jìn)行起停控制、抗報(bào)文對(duì)視或者重復(fù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)。
2）IEC 60870-5-101/104規(guī)約。雖然IEC 60870-5-101/104規(guī)約的傳信量大，多用于專網(wǎng)。但是IEC 60870-5-101/104規(guī)約卻沒(méi)有專門的安全防護(hù)措施，因此收到外界攻擊很可能對(duì)其造成非常嚴(yán)重的威脅或損失。
3）IEC 61850規(guī)約。IEC 61850規(guī)約包括了客戶端一服務(wù)器模式和一訂閱對(duì)等通信模式這兩種通信服務(wù)模式。對(duì)于客戶端一服務(wù)器模式而言，雖然它以TCP/IP協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)，但是TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)性和開(kāi)放性特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)入侵行為有規(guī)律可行，而TCP/IP協(xié)議本身卻未具備安全防范能力。另一方面，一訂閱對(duì)等通信模式下，各項(xiàng)數(shù)據(jù)大多都以明文形式傳輸，安全性根本沒(méi)有保障。一旦SMV或GOOSE因誤發(fā)而導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)，通信協(xié)議將受到前所未有的威脅。
1.3 控制中心中存在的不安全隱患
數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中安全最薄弱的環(huán)節(jié)之一就是控制中心站。導(dǎo)致控制中心出現(xiàn)安全問(wèn)題的原因主要包括三方面：使用的軟件、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和操作人員。首先，使用軟件安全。現(xiàn)階段，控制中心使用的軟件主要還是基于Windows、Unix和Linux等操作系統(tǒng)。而由于技術(shù)的限制性，這些操作系統(tǒng)必然會(huì)存在著一些漏洞。所以，一些惡意攻擊者變可以通過(guò)已知的漏洞入侵Web服務(wù)器，獲取數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的訪問(wèn)權(quán)，并篡改或破壞存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。此外，由于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)自身糾錯(cuò)能力較差，所以即便收到惡意者的攻擊，控制中心也很可能無(wú)法識(shí)別錯(cuò)誤信息或數(shù)據(jù)，從而不能及時(shí)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告，給控制中心的內(nèi)部埋下安全隱患。其次，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架安全。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行中及其關(guān)鍵。雖然，采用路由器或防火墻分段隔離內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)可以在很大程度上杜絕安全隱患。但是，防火墻的設(shè)置也不可避免地會(huì)讓無(wú)授權(quán)的非法訪問(wèn)有機(jī)可乘，惡意攻擊者很容易便可以找到開(kāi)放式服務(wù)器的數(shù)據(jù)隱蔽隧道或軟件缺陷，并進(jìn)行攻擊導(dǎo)致防火墻失效。而且，防火墻并不能阻止或避免內(nèi)部工作人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的有意或無(wú)意破壞。再次，操作人員的責(zé)任意識(shí)薄弱或是工作能力欠佳，都會(huì)增加控制中心的安全隱患。例如，系統(tǒng)操作人員的誤操作會(huì)影響錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通信的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2 電力系統(tǒng)通信中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)安全問(wèn)題的改進(jìn)和防護(hù)措施
2.1 消除干擾
一方面，針對(duì)電網(wǎng)頻率和電壓對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾的情況，可采用隔離變壓器進(jìn)行消除。另一方面，由于數(shù)字濾波具有可靠性好、穩(wěn)定性高和不存在阻抗匹配等優(yōu)勢(shì)，可以針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、干擾源較多的現(xiàn)狀，采用數(shù)字濾波器的方法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，從而有效降低干擾。
2.2 建立新標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)通信協(xié)議安全
為了建立通用的新型標(biāo)準(zhǔn)，從而真正保障好通信協(xié)議的安全性。可以著重從以下兩個(gè)方面進(jìn)行。其一，在國(guó)家智能化電網(wǎng)的建設(shè)和改造過(guò)程中，將舊的CDT規(guī)約使用新一代通信協(xié)議IEC 60870-5-101/104和IEC 61850規(guī)約來(lái)代替，同時(shí)也可以有效避免使用CDT規(guī)約而導(dǎo)致的一些安全問(wèn)題。另一方面，通過(guò)建立專門的IEC 62351建議標(biāo)準(zhǔn)對(duì)IEC 60870-5-101/104和IEC 61850通信規(guī)約的安全性進(jìn)行防護(hù)：首先，如果事先就知道將使用的通信規(guī)約存在安全風(fēng)險(xiǎn)，則安全套接層就應(yīng)該選擇TLS 1.0及以上版本，而不選擇SSL 1.0或2.0，以增強(qiáng)通信規(guī)約的安全性。其次，嚴(yán)禁杜絕直接使用未加密的密碼套件。再次，為了使輕載網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因長(zhǎng)期連接而喪失認(rèn)證，應(yīng)該以時(shí)間和分組數(shù)為基礎(chǔ)，使用透明的密鑰進(jìn)行通信規(guī)約再協(xié)商等等。
2.3 提升信息技術(shù)安全，規(guī)范人員及操作
控制中心安全的維護(hù)，首先應(yīng)該全面提升信息技術(shù)的安全性：通過(guò)防火墻，保護(hù)控制中心免受攻擊；通過(guò)虛擬專用網(wǎng)（VPN），實(shí)現(xiàn)公共信道上數(shù)據(jù)的可信傳遞；通過(guò)安全服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)局域網(wǎng)資源的管理和控制等等。其次應(yīng)該嚴(yán)格管理配置端口、帶鑰匙的鎖和支持程序的使用，從而保證只有通過(guò)授權(quán)的設(shè)備和用戶才能使用端口。最后，控制中心安全的維護(hù)，還應(yīng)該通過(guò)制定相應(yīng)的政策及法律法規(guī)，嚴(yán)格規(guī)范信息技術(shù)人員的行為和操作。并且通過(guò)管理和培訓(xùn)，提升信息技術(shù)人員的安全意識(shí)，明確每個(gè)人的職責(zé)，最大程度地降低人為風(fēng)險(xiǎn)。
3 結(jié)論
進(jìn)入21世紀(jì)，世紀(jì)經(jīng)濟(jì)獲得了快速的進(jìn)步與發(fā)展，社會(huì)的各個(gè)方面都獲得了巨大的進(jìn)步，這些發(fā)展都是由于科學(xué)技術(shù)的不斷革命所引起。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步同樣促進(jìn)了電力系統(tǒng)的巨大飛躍，從發(fā)電到輸送再到使用都發(fā)生了根本性的改變。尤其在供電設(shè)計(jì)方面獲得了系統(tǒng)性的革命，電力監(jiān)控就是現(xiàn)代電力設(shè)計(jì)中最具代表性的一個(gè)系統(tǒng)，其重要作用和意義引起了越來(lái)越多人的重視，本文就是針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用進(jìn)行系統(tǒng)的論述，希望人們可以更為科學(xué)的掌握其實(shí)際價(jià)值。
1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的定義
電力監(jiān)控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，在變配電監(jiān)控中發(fā)揮了核心作用，可以幫助企業(yè)消除孤島、降低運(yùn)作成本，提高生產(chǎn)效率，加快變配電過(guò)程中異常的反應(yīng)速度。
電網(wǎng)智能化，現(xiàn)有電力網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是由設(shè)備本身的工作指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而與電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)，此為被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行不僅由本身的工作指令來(lái)實(shí)現(xiàn)還要由配電網(wǎng)絡(luò)在自我診斷后，再根據(jù)電網(wǎng)能力，負(fù)荷重要性，發(fā)出設(shè)備運(yùn)行指令，按負(fù)荷重要性等級(jí)順序控制運(yùn)行時(shí)為主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)。正常工作狀態(tài)，首先要使系統(tǒng)工作合理，負(fù)荷分配合理，充分地消峰填谷：充分利用變壓器的過(guò)負(fù)荷能力：充分地采用各種技術(shù)措施節(jié)能。
2.供電設(shè)計(jì)中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用
2.1 事件順序記錄
供電過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，由于電能的特殊性質(zhì)決定了供電過(guò)程之中不允許出現(xiàn)錯(cuò)誤，尤其是斷路器的合閘與分閘順序必須予以保障，在實(shí)際的供電過(guò)程之中對(duì)于這些事件與操作必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)的順序。電力監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的幫助我們對(duì)這些事件的順序進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)內(nèi)存只有足夠大，就可以幫所有事件的順序進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，確保電力數(shù)據(jù)的完整性。
2.2 故障記錄
電力供給設(shè)計(jì)雖然是一個(gè)十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程，但是，在實(shí)際的工作過(guò)程之中難免會(huì)遇到這樣或者那樣的問(wèn)題，這些故障的出現(xiàn)順序與實(shí)踐等信息對(duì)于后期的維修等工作有著極為重要的價(jià)值與意義，應(yīng)該予以準(zhǔn)確的記錄，為電力搶修提供更為科學(xué)準(zhǔn)確的資料并為電力搶修提供完整的資料
電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)供電過(guò)程中的故障記錄，幫助我們完成對(duì)供電各種情況下出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，這就為我們的電力維修工作帶來(lái)了極大的價(jià)值與意義。
2.3 遠(yuǎn)程操作
電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程之中利用并植入了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，這就為電力的遠(yuǎn)程控制提供了相應(yīng)的可能性。在實(shí)際的工作之中我們可以利用電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，完成對(duì)隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，通過(guò)這種方式提高電力管理的效率，節(jié)省大量的人力與物力。
遠(yuǎn)程操作是電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用之一，但是在實(shí)際的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程之中不能完全依靠電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作，也應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的手動(dòng)設(shè)備這樣才能保證電力輸送的萬(wàn)無(wú)一失。總而言之，無(wú)論采取遠(yuǎn)程操作還是采取進(jìn)程操作，在實(shí)際的電力管理工作之中應(yīng)該充分的認(rèn)識(shí)到電力監(jiān)控系統(tǒng)的重要作用，在條件允許的條件下盡量使用遠(yuǎn)程操作，這樣可以有效的提高電力管理的效率，降低管理成本，降低危險(xiǎn)發(fā)生的幾率，為我國(guó)電力管理的發(fā)展保駕護(hù)航。
2.4 安全監(jiān)視
電力管理工作與普通的管理工作有著很大的不同，這是由于電能自身的特點(diǎn)所決定的。在電力管理的過(guò)程之中我們應(yīng)該充分的注重安全管理，電力管理一旦出現(xiàn)事故，其后果將不堪設(shè)想。電力監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助我們對(duì)電力管理的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行安全監(jiān)視，一旦出現(xiàn)意外情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)在記錄系統(tǒng)上記錄下出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)間與區(qū)域，為后期的電力搶修工作提供最為完善的資料。
2.5 數(shù)據(jù)處理
電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅可以將電力管理過(guò)程之中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的記錄，其更大的意義在于可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在實(shí)際的過(guò)程之中，電力監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存，這樣方便用戶和工作人員進(jìn)行查詢，并通過(guò)報(bào)表的形式呈現(xiàn)在工作人員面前，為電力管理工作提高最為科學(xué)的資料。
3.結(jié)束語(yǔ)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代供電設(shè)計(jì)之中最為基礎(chǔ)也是最為重要的系統(tǒng)之一，對(duì)于保障電路通暢，促進(jìn)電力輸送等方面都有著極為重要的意義和價(jià)值。在實(shí)際的供電設(shè)計(jì)過(guò)程之中，我們應(yīng)該對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，以此來(lái)保障供電體系的有條不紊。
1引言
電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用戶的用電設(shè)備等組成，并由調(diào)度控制中心對(duì)全系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一的管理。電網(wǎng)監(jiān)視和控制的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是為電網(wǎng)運(yùn)行管理服務(wù)的特殊的信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。它是電力系統(tǒng)中一個(gè)功能比較專一的系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)不可缺少的現(xiàn)代化手段。
以計(jì)算機(jī)為中心的電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，在電力系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中，信息收集系統(tǒng)的作用是確定系統(tǒng)的運(yùn)行條件，提供每個(gè)控制功能所需要的信息輸人，同時(shí)信息收集系統(tǒng)也將加強(qiáng)運(yùn)行人員和系統(tǒng)間的聯(lián)系，根據(jù)需要向信息人員提供電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。
針對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控的特點(diǎn)和要求，本文研制的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以嵌人式CPU板為核心，開(kāi)發(fā)了多串口電路、模擬量輸人與開(kāi)關(guān)量輸人/輸出電路和友好的人機(jī)接口，配合功能豐富的軟件，能實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行工況，并能與電力系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)或發(fā)電廠、變電站監(jiān)控系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控和“遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)”。
2監(jiān)控硬件模塊
從組成來(lái)看，嵌人式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分，是兩者的緊密結(jié)合。整個(gè)系統(tǒng)可以看成由微處理器、內(nèi)存、軟件系統(tǒng)、輸入和輸出四個(gè)部分組成，如圖2所示。嵌人式電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分主要包括數(shù)據(jù)采集控制部分、嵌人式CPU板、液晶顯示器、觸摸屏等。
嵌人式系統(tǒng)的核心部件是嵌人式處理器。嵌人式系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與外界聯(lián)系，接收外界數(shù)據(jù)并在處理后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳出。本系統(tǒng)中采用以太網(wǎng)接口與電力系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)通信，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控和“四遙”功能。
人機(jī)接口采用液晶顯示和觸摸屏輸人。與通用計(jì)算機(jī)相類似，嵌人式系統(tǒng)有時(shí)候也需要鍵盤或者鼠標(biāo)一類的輸人設(shè)備。但不同的是，嵌人式系統(tǒng)需要的是有限定的小鍵盤。為了控制方便起見(jiàn)，本文研制的監(jiān)控系統(tǒng)采用觸摸屏。
開(kāi)關(guān)量輸出板采用光藕和繼電器二級(jí)隔離，工作可靠。開(kāi)關(guān)量輸人板采用光藕隔離，考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的惡劣性，在硬件和軟件上都采取了一些抗干擾的措施。
3監(jiān)控模塊軟件
軟件部分是整個(gè)嵌人式系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序兩部分，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、智能決策與控制、數(shù)據(jù)庫(kù)的操作、人機(jī)圖形界面、基于Web的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。應(yīng)用程序的主要構(gòu)架如圖3所示，操作系統(tǒng)采用基于RTLinux內(nèi)核的自定制操作系統(tǒng)。
程序各進(jìn)程間的通信主要通過(guò)共享內(nèi)存的機(jī)制來(lái)進(jìn)行。遠(yuǎn)程測(cè)控(基于Web的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，向數(shù)據(jù)庫(kù)的控制表寫(xiě)控制規(guī)則，再由程序?qū)⒖刂菩畔⒆x到共享內(nèi)存區(qū)，經(jīng)輸出控制模塊進(jìn)行智能處理、決策后實(shí)現(xiàn)測(cè)控操作。歷史數(shù)據(jù)查詢顯示直接通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.1操作系統(tǒng)的定制
許多簡(jiǎn)單的嵌人式系統(tǒng)并不需要嵌人式操作系統(tǒng)(如單片機(jī)控制)。但是，隨著嵌人式系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，操作系統(tǒng)顯得越來(lái)越重要。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，它是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。操作系統(tǒng)必須具有兩方面的功能:一是為用戶提供各種簡(jiǎn)便有效的訪問(wèn)計(jì)算機(jī)資源的手段，二是要合理地組織系統(tǒng)工作流程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效地管理。為了實(shí)現(xiàn)上述的基本功能，需要編制不同的功能模塊，按層次結(jié)構(gòu)將各個(gè)功能模塊有機(jī)地組織起來(lái)，建立各種進(jìn)程，以完成處理器管理、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理和作業(yè)控制等主要功能。
和一般的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不同，由于電力系統(tǒng)具有發(fā)電、輸電、變電、配電和用電一次同步完成的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)是一個(gè)“非搶占式”的系統(tǒng)，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被系統(tǒng)調(diào)用并處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，是不允許進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的。這就意味著一旦系統(tǒng)調(diào)用中有某個(gè)任務(wù)正在執(zhí)行，那么該任務(wù)就會(huì)控制處理器，直到系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束，而不管其使用處理器時(shí)間的長(zhǎng)短，很容易導(dǎo)致一些更重要的任務(wù)(如報(bào)警)在等待系統(tǒng)調(diào)用完成的過(guò)程中被延誤，系統(tǒng)不具備實(shí)時(shí)性。因此，選用了具備“搶占式”運(yùn)行的RTLinux內(nèi)核，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)自定制，很好地滿足了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。
如圖4所示，嵌人式RTLinux的全部設(shè)計(jì)思想基于實(shí)時(shí)應(yīng)用的劃分。在這里，一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)用被劃分成了一個(gè)運(yùn)行于實(shí)時(shí)核心之上的實(shí)時(shí)進(jìn)程及運(yùn)行于Linux核心上的分時(shí)進(jìn)程;RTLinux并沒(méi)有對(duì)Linux內(nèi)核作大的改動(dòng)，而是利用Linux內(nèi)核模塊機(jī)制，采用插人模塊的方式，通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)核來(lái)管理實(shí)時(shí)任務(wù)。在加載了RTLinux內(nèi)核之后，原來(lái)的Linux內(nèi)核就作為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的一個(gè)空閑任務(wù)，僅當(dāng)沒(méi)有實(shí)時(shí)任務(wù)要運(yùn)行時(shí)才執(zhí)行。
定制操作系統(tǒng)的關(guān)鍵是根據(jù)內(nèi)存與CPU處理器的速度、DOC (Disk On Chip)等方面的限制，減少系統(tǒng)所需的資源。為此從發(fā)行版著手，裁減了不需要的模塊，保留了引導(dǎo)工具、Linux微內(nèi)核(包含內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、事務(wù)處理等)、初始化進(jìn)程，添加了相應(yīng)的硬件驅(qū)動(dòng)程序、實(shí)時(shí)內(nèi)核、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧等。實(shí)現(xiàn)步驟如下:
3.1.1重新編譯Linux內(nèi)核，去除不需要的模塊，添加需要模塊。
3.1.2重新編寫(xiě)觸摸屏驅(qū)動(dòng)，使其運(yùn)行不需Xfree86的支持，從而實(shí)現(xiàn)把系統(tǒng)定制得更小。
3.1.3重新編寫(xiě)以太網(wǎng)和串口驅(qū)動(dòng)程序。
3.1.4定制后移植并編寫(xiě)init程序。
中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（b）-0070-01
在電力系統(tǒng)調(diào)控一體化中，電力傳輸與其監(jiān)督管理互相結(jié)合，這就要求監(jiān)督控制信號(hào)工作的開(kāi)展要以電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)施操作情況為基礎(chǔ)。因此，該文以一體化監(jiān)控信號(hào)對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控的管理作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)監(jiān)控信號(hào)的名稱規(guī)范與監(jiān)控類別進(jìn)行劃定，在結(jié)合相關(guān)信號(hào)監(jiān)控工作的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控中，一體化監(jiān)控信號(hào)的顯示方式及其對(duì)異常信號(hào)的處理進(jìn)行了詳細(xì)分析。
1 監(jiān)控信號(hào)的名稱規(guī)范與類別劃定
就現(xiàn)階段而言，我國(guó)電力系統(tǒng)中監(jiān)控信號(hào)的名稱的表示方法為：N+V+E+S+I，其中N代表電力系統(tǒng)中的變電站名稱，V為電壓級(jí)別，設(shè)備名稱和信號(hào)規(guī)范分別以E和S表示，I則表示間隔名稱。監(jiān)控信號(hào)名稱的規(guī)范為：監(jiān)控信號(hào)名稱要與電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況的表達(dá)反應(yīng)相符，進(jìn)而使信號(hào)監(jiān)控的相關(guān)工作人員可以系統(tǒng)地掌握當(dāng)前電力運(yùn)行的具體情況。
以方便信號(hào)監(jiān)控工作人員對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控工作為原則，可將監(jiān)控信號(hào)劃分為如下三類：（1）由于操作不規(guī)范或設(shè)備自身出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的電網(wǎng)運(yùn)行不正常的監(jiān)控信號(hào)；（2）反應(yīng)電網(wǎng)內(nèi)部的一二次電氣設(shè)備運(yùn)行不正常以及設(shè)備自身運(yùn)行狀況出現(xiàn)變動(dòng)的監(jiān)控信號(hào)；（3）體現(xiàn)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的運(yùn)行模式與運(yùn)行情的監(jiān)控信號(hào)[1]。
2 信號(hào)監(jiān)控工作簡(jiǎn)述
監(jiān)控信號(hào)的分析與處理是電力系統(tǒng)調(diào)整與控制一體化的關(guān)鍵性工作，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)控一體化的重要保障。由于監(jiān)控信號(hào)管理設(shè)備每天會(huì)從電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備中獲取數(shù)以萬(wàn)計(jì)的監(jiān)控信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)全部信號(hào)的監(jiān)控與管理是不現(xiàn)實(shí)的[2]。因此，如要確保體化監(jiān)控信號(hào)管理效率的高效性，就應(yīng)對(duì)系統(tǒng)所獲取的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行科學(xué)劃分，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
2.1 即時(shí)信號(hào)監(jiān)控
所謂即時(shí)信號(hào)監(jiān)控是指在負(fù)責(zé)信號(hào)監(jiān)控的工作人員對(duì)電網(wǎng)的全部監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行類別劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)部分關(guān)鍵和緊急的第一、二類信號(hào)進(jìn)行及時(shí)分析并處理。然后，通過(guò)所收集到的一、二類信號(hào)判斷出當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)安全隱患部分進(jìn)行全面收集和分析后，將相關(guān)結(jié)果傳遞給系統(tǒng)維護(hù)人員，進(jìn)而為電網(wǎng)調(diào)度方面工作的開(kāi)展提供可靠的信息來(lái)源。
2.2 后臺(tái)信號(hào)監(jiān)控
通過(guò)一體化監(jiān)控信號(hào)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史信息監(jiān)控信號(hào)的后臺(tái)處理與分析。監(jiān)控信號(hào)管理在電力系統(tǒng)中后臺(tái)信號(hào)的監(jiān)控，在保證了監(jiān)控信號(hào)真實(shí)性和廣泛性的同時(shí)，也通過(guò)對(duì)以往電力系統(tǒng)的安全隱患進(jìn)行的綜合分析，提高了故障防護(hù)和應(yīng)對(duì)措施的針對(duì)性。
3 一體化監(jiān)控信號(hào)在電力系統(tǒng)監(jiān)控中的顯示區(qū)域及方式
對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控中一體化監(jiān)控信號(hào)的顯示區(qū)域及信號(hào)在各區(qū)域中的顯示方式進(jìn)行綜合分析是提高整個(gè)電力系統(tǒng)調(diào)控監(jiān)管效率的必要手段。下文就一體化監(jiān)控信號(hào)在電力系統(tǒng)各區(qū)域中的顯示方式展開(kāi)了詳細(xì)說(shuō)明。事故信號(hào)區(qū)：在該區(qū)域內(nèi)通過(guò)將電網(wǎng)設(shè)備因故障而跳閘以及影響變電站安全運(yùn)行的信號(hào)進(jìn)行顯示，以便為監(jiān)控人員提供系統(tǒng)故障成因的合理分析。開(kāi)關(guān)事故跳閘區(qū)：該區(qū)域主要顯示電力系統(tǒng)中各項(xiàng)開(kāi)關(guān)的位置在非法操作時(shí)的變位信號(hào)。狀態(tài)信號(hào)區(qū)：電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)在此區(qū)域得以顯示。遙測(cè)越限區(qū)：若線路負(fù)荷、電壓、電流以及功率和溫度等遙測(cè)信息超出了正常使用限度，則監(jiān)控信號(hào)便會(huì)在遙測(cè)越限區(qū)域顯示出來(lái)，以便為系統(tǒng)維護(hù)人員提供相關(guān)的越限信息。最后便是一體化監(jiān)控信號(hào)顯示的綜合區(qū)域，即綜合信號(hào)區(qū)。整個(gè)電網(wǎng)的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)、試驗(yàn)信號(hào)以及AVC（高級(jí)視頻編碼）事項(xiàng)信號(hào)均會(huì)經(jīng)由該區(qū)域顯示到電子屏幕當(dāng)中，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的綜合維護(hù)提供可靠而有力的綜合信號(hào)信息。
4 電力系統(tǒng)監(jiān)控中一體化監(jiān)控信號(hào)對(duì)異常信號(hào)的管理
4.1 操作伴生信號(hào)
所謂操作伴生信號(hào)是指當(dāng)相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行情況出現(xiàn)變化時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)隨之出現(xiàn)的一種隨設(shè)備運(yùn)行情況的變化而變化的類別信號(hào)。由于此類信號(hào)具有復(fù)位較快的特征，因此，在實(shí)際監(jiān)控中具有較大困難。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，需要采用過(guò)濾伴生器來(lái)對(duì)此類信號(hào)進(jìn)行屏蔽和隔離，具體的隔離原理為：若監(jiān)控系統(tǒng)接收到具有伴生信號(hào)的相關(guān)電力信號(hào)，則主程序便會(huì)將此類信號(hào)先置于緩存區(qū)，如果系統(tǒng)在較短的時(shí)間里（一般為3～5 min）獲取到了信號(hào)的歸復(fù)事宜，便不會(huì)將此信號(hào)送出。若在短時(shí)間內(nèi)未獲取到此信號(hào)的歸復(fù)事宜，則會(huì)將該信號(hào)顯示在系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)區(qū)，以便為工作人員對(duì)此類信號(hào)的處理提供可靠的信息支持[3]。
4.2 設(shè)備定值不科學(xué)的信號(hào)
由于電力系統(tǒng)部分保護(hù)裝置自身所具備的返回值以及啟動(dòng)定值同監(jiān)控信號(hào)參數(shù)規(guī)范化運(yùn)行值出現(xiàn)重合，使得相關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)出異常信號(hào)。針對(duì)這一問(wèn)題，在充分了解監(jiān)控信號(hào)的基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)的監(jiān)控管理人員需要與保護(hù)設(shè)備定值調(diào)整的工作人員進(jìn)行協(xié)商，并就設(shè)備當(dāng)前的定值進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從整體上預(yù)防并解決設(shè)備由此產(chǎn)生的異常信號(hào)的問(wèn)題。
綜上所述，在電力系統(tǒng)中做好對(duì)相關(guān)電力信號(hào)的監(jiān)控工作，并以此確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性是推動(dòng)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展并滿足人們用電需求的前提。電力系統(tǒng)應(yīng)在保證其自身供電質(zhì)量的前提下，通過(guò)一體化監(jiān)控信號(hào)管理的實(shí)施提高其自身的安全性能，并通過(guò)監(jiān)控信號(hào)管理的相關(guān)措施，提高系統(tǒng)對(duì)各個(gè)異常信號(hào)的處理能力，確保用電安全。
5 結(jié)論
該文通過(guò)劃定監(jiān)控信號(hào)的名稱規(guī)范與類別，并結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)監(jiān)控與后臺(tái)信號(hào)監(jiān)控，從開(kāi)關(guān)事故跳閘區(qū)、事故信號(hào)區(qū)以及異常信號(hào)區(qū)和遙測(cè)越限區(qū)等方面對(duì)一體化監(jiān)控信號(hào)管理對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控區(qū)域和顯示方法進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，又對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控中一體化監(jiān)控信號(hào)對(duì)操作伴生信號(hào)與設(shè)備定值不科學(xué)信號(hào)的處理方法展開(kāi)深入探討。可見(jiàn)，未來(lái)加強(qiáng)一體的監(jiān)控信號(hào)管理在電力系統(tǒng)監(jiān)控中應(yīng)用的研究力度，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的歷史作用和現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
近年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展已逐步向著完善化和科技化的方向發(fā)展。到目前為止，我國(guó)絕大部分電網(wǎng)公司已經(jīng)建立起了遠(yuǎn)程遙控變電站，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)發(fā)電機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程遙控。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得遠(yuǎn)程遙控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)成為了可能，為了進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和平穩(wěn)性，不斷提升系統(tǒng)工作效率，必須正確對(duì)待計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)。順應(yīng)著時(shí)展的主流，研究、運(yùn)用好電力監(jiān)控系統(tǒng)，將其應(yīng)用到各行各業(yè)中對(duì)電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著十分重要的意義。
一、電力監(jiān)控系統(tǒng)
電力監(jiān)控系統(tǒng)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)以及別的通訊器件，對(duì)電力數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及電力系統(tǒng)工作狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的一種新興的電力控制檢測(cè)體系。電力系統(tǒng)有很多的功能，例如它可以對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和存儲(chǔ)。在許多的設(shè)計(jì)當(dāng)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)不但可以起到顯著提升系統(tǒng)的工作效率的作用，而且可以起到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，提高工程經(jīng)濟(jì)效益的作用。
電力監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新興的、現(xiàn)代化的高新技術(shù)，它不但有著高級(jí)的技術(shù)理念的支持，還有著與實(shí)際結(jié)合的工作優(yōu)勢(shì)，在穩(wěn)定的狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、電力系統(tǒng)安全程度以及電力系統(tǒng)的基本狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。作為新時(shí)展下的帶頭技術(shù)，合理地將電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，可以明顯提升工作效率，避免浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。明確電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，了解電力系統(tǒng)的使用要點(diǎn)可以促進(jìn)人們意識(shí)到電力監(jiān)控的意義和地位，從而促進(jìn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。
二、電力監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能
第一，數(shù)據(jù)收集功能。大部分的電力系統(tǒng)都是采用數(shù)據(jù)查詢的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)收集，使用這種數(shù)據(jù)收集方式，可以有效降低電力處理的時(shí)間，提高電力處理的工作效率。數(shù)據(jù)收集包括模擬量的收集、開(kāi)關(guān)量的收集以及電能的計(jì)算三個(gè)部分。
其中，模擬量的收集指的是在電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，需要對(duì)每個(gè)區(qū)段的電壓電流、電阻以及電阻率等的大小進(jìn)行收集和記錄。模擬量收集數(shù)據(jù)使用的直流采樣以及交流采樣的采樣方式。直流采樣的操作比較簡(jiǎn)單，并且抗干擾的能力也比較強(qiáng)，但直流采樣的實(shí)時(shí)性不大好，容易存在誤差，除此之外，直流采樣的穩(wěn)定性也需要進(jìn)一步改善。因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的操作程序比較繁雜，其內(nèi)部包含的結(jié)構(gòu)很多，電力監(jiān)控系統(tǒng)要及時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)電力系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)開(kāi)閉狀況、刀閘開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及系統(tǒng)的安全報(bào)警數(shù)據(jù)等進(jìn)行記錄。及時(shí)、有效地掌握開(kāi)關(guān)的閉合狀況，不但有利于工作人員對(duì)電路的安全狀況進(jìn)行正確的判定，保證電力系統(tǒng)的安全性，而且對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全起到了一定的保護(hù)作用。通過(guò)對(duì)電能進(jìn)行計(jì)算可以得到整個(gè)電路的工作效率。以往的電能計(jì)算方式十分單一，電能表不能和相關(guān)的通訊設(shè)備相連接，致使電能浪費(fèi)。而新的電能計(jì)算方法就這一點(diǎn)做了改動(dòng)，將以往的電能計(jì)算方法變?yōu)榱藘煞N，雖然這兩種計(jì)算方式在處理數(shù)據(jù)方法上是不同的，但他們的設(shè)計(jì)原理是相同的，并且都在一定程度上提升了電能計(jì)算的工作效率，保證了電能計(jì)算的準(zhǔn)確性。
第二，順序記錄功能。電力系統(tǒng)的順序記錄功能不但可以記錄、監(jiān)控整個(gè)電路的工作順序，而且還能夠?qū)φ麄€(gè)電路線路起到一定的保護(hù)。但是順利實(shí)行電力監(jiān)控系統(tǒng)的這一功能是需要一定的環(huán)境要求的，它需要在確保計(jì)算機(jī)或者是其他的通訊設(shè)備內(nèi)存量足夠大的情況下才可以有效運(yùn)行。因?yàn)橹挥袃?nèi)存足夠大的時(shí)候，才能夠順利記錄事件的數(shù)量和時(shí)間，從而確保電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和安全性，便于工作人員對(duì)以前的信息進(jìn)行查詢。
第三，故障記錄功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)的故障記錄功能可以清晰記錄整個(gè)電力系統(tǒng)中的故障，便于在后續(xù)的處理工作中，工作人員的故障檢測(cè)和維修排查。實(shí)驗(yàn)表明，在整個(gè)電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的區(qū)域就是電路開(kāi)關(guān)、閘刀等區(qū)域。通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)，電路的運(yùn)行效率得到了有效地保障。
第四，遠(yuǎn)程操控功能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，電路和計(jì)算機(jī)的聯(lián)系越來(lái)越密切。到目前為止，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電路和計(jì)算機(jī)的一體化結(jié)構(gòu)。這就是說(shuō)，相關(guān)的電力工作人員不再需要到電路現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)的檢測(cè)等工作。相關(guān)操作人員可以在辦公室里通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的故障排查，電力數(shù)據(jù)的收集以及日常的系統(tǒng)維護(hù)。這樣做不但可以極大地節(jié)約工作時(shí)間，提高工作效率，而且避免了以往因人工檢測(cè)的不及時(shí)而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障等問(wèn)題的發(fā)生，為電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行和安全運(yùn)行提供了可靠的保障。但是將計(jì)算機(jī)和電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)也有著一些弊端，例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)電路中的問(wèn)題就沒(méi)辦法得到及時(shí)的反饋和解決，針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以在電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中增添一項(xiàng)閉鎖功能。在實(shí)施閉鎖功能的時(shí)候一定要遵守電力的基本準(zhǔn)則，按部就班地完成閉鎖操作，以確保電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
第五，安全監(jiān)測(cè)功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)中的安全監(jiān)測(cè)功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)施監(jiān)控，它可以把電力系統(tǒng)中存在的安全隱患和故障問(wèn)題及時(shí)報(bào)警，并且會(huì)把相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果反饋給中央處理機(jī)構(gòu)，便于工作人員對(duì)系統(tǒng)故障的排查，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的有效性和穩(wěn)定性。安全監(jiān)測(cè)的報(bào)警方式有兩種：一個(gè)是事故報(bào)警。另一個(gè)是預(yù)報(bào)警。事故報(bào)警是指在電路跳閘以及電力的保護(hù)設(shè)備遭到破損時(shí)發(fā)出報(bào)警。預(yù)報(bào)警則是指在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況發(fā)生異常，電流、電壓長(zhǎng)期超出額定限度的時(shí)候發(fā)出報(bào)警，除此之外，預(yù)報(bào)警還可以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生異常的時(shí)間，以及發(fā)生異常時(shí)電流電壓的大小進(jìn)行相應(yīng)的記錄。
三、電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
（一）系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面
首先，現(xiàn)場(chǎng)層的主要目的是收集和處理各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中的各類參數(shù)，與此同時(shí)，還要把收集、檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳送到相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。相關(guān)的工作人員要根據(jù)實(shí)際的工程要求，選擇合適的電力設(shè)備。要保證各個(gè)設(shè)備在不依賴中心控制計(jì)算機(jī)的狀態(tài)下，可以獨(dú)立完成各自的工作，發(fā)揮各自的功能。因此，可以使用現(xiàn)場(chǎng)總線把各個(gè)電力現(xiàn)場(chǎng)所收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)、有效地輸送到中間層，以此協(xié)助數(shù)據(jù)處理工作的完成。在此過(guò)程中，還要使用電力監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)完成一些相應(yīng)的操作。
其次，是主控層。通常來(lái)說(shuō)，電力監(jiān)控系統(tǒng)的主控層一般是在中控室以及值班室，除此之外還需要有計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等高性能設(shè)備的輔助。因此，在中心處理計(jì)算機(jī)上裝上相關(guān)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，與此同時(shí)還要依照所安裝的軟件實(shí)行界面管理等一系列管理功能，以此實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理功能。
（二）網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)方面
由于電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都是以電力現(xiàn)場(chǎng)的總線技術(shù)為依仗的，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制。在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的過(guò)程中，可以把它直接放到總線當(dāng)中，再通過(guò)相關(guān)的高性能設(shè)備形成完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這樣一來(lái)，既可以方便、簡(jiǎn)單、低耗能地組成電力網(wǎng)絡(luò)，而且還可以高效解決電力現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集的問(wèn)題。從而可以及時(shí)、有效地將中央計(jì)算機(jī)的命令傳送到各個(gè)電力現(xiàn)場(chǎng)，最大限度地保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效運(yùn)行。
第一，對(duì)那些較為分散的大型電力系統(tǒng)而言，因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)智能檢測(cè)的設(shè)備有很多，所以其分散的范圍也比較廣。所以在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要把現(xiàn)場(chǎng)總線都接到電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備當(dāng)中，然后再把電力監(jiān)控系統(tǒng)的每條總線按照次序接到網(wǎng)關(guān)當(dāng)中，完成設(shè)計(jì)。
第二，對(duì)于那些相對(duì)比較集中的小型電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的配制方法和那些分散式的大型系統(tǒng)是不一樣的。因?yàn)榧行偷男⌒拖到y(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)量比較少，而且分布都很集中，所以就可以把所有的智能監(jiān)測(cè)設(shè)備連接在一條總線上，然后通過(guò)專門的轉(zhuǎn)換器和電力監(jiān)控主機(jī)連接起來(lái)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換。
第三，對(duì)于那些有很多個(gè)子變電站的大型的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于電力監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高，因此，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要重視對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。所以，可以給所有的子變電站都配備上一個(gè)主監(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而確保電力系統(tǒng)中任一信號(hào)數(shù)據(jù)的完整性和有效性。與此同時(shí)，主監(jiān)控計(jì)算機(jī)不但要對(duì)電力現(xiàn)場(chǎng)的智能監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的管理和維護(hù)，而且還要對(duì)相應(yīng)站內(nèi)的信號(hào)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算和處理，這個(gè)時(shí)候只需要把一些重要的信息傳送給中心計(jì)算機(jī)，中心計(jì)算機(jī)則會(huì)相應(yīng)地處理子變電站所反饋的信息，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些反饋信息進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán)操作，這樣一來(lái)會(huì)極大提升電力監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，保證電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的有效性和可靠性，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。
中圖分類號(hào)：TM76 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0034-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.018
1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與通信構(gòu)成
1.1 站控層網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于站控層網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，其在使用過(guò)程中通常發(fā)揮著兩大作用：一是可以當(dāng)作通信設(shè)備來(lái)使用，進(jìn)而把站控層和控制層設(shè)備連接起來(lái)；二是可以使站控層當(dāng)作每一個(gè)節(jié)點(diǎn)得以聯(lián)系，也使通信功能作用得以發(fā)揮。在系統(tǒng)內(nèi)，出現(xiàn)兩個(gè)既互相冗余，卻又對(duì)數(shù)據(jù)處理發(fā)揮作用的服務(wù)器，說(shuō)明服務(wù)器在正常運(yùn)行時(shí)，不僅能夠通過(guò)以太網(wǎng)、站級(jí)通信規(guī)約等常見(jiàn)的一些途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理工作，還能夠與裝置進(jìn)行直接接觸，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)處理工作。此外，若是把數(shù)據(jù)庫(kù)與站控層連接在一起，便會(huì)使得服務(wù)器淪為兩個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)關(guān)，對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，使用的便是以速度為優(yōu)勢(shì)的以太網(wǎng)。
1.2 間隔層網(wǎng)絡(luò)
通常，連接間隔層和通信控制層之間的網(wǎng)絡(luò)，便是間隔層網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)如今，該網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用時(shí)，所應(yīng)用到的網(wǎng)絡(luò)形式分為L(zhǎng)ON、CAN、以太網(wǎng)等。通常，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)一般都會(huì)選擇LON網(wǎng)絡(luò)，對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，所選的介質(zhì)，屏蔽雙絞線占得較多。在傳輸通道相距不遠(yuǎn)時(shí)，一般選擇使用五類線作為傳輸介質(zhì)，反之，則選擇光纖作為傳輸介質(zhì)。
1.3 DCS系統(tǒng)接口
因?yàn)殡姀S是將DCS當(dāng)成主要生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以至于在電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，DCS通信可采取兩種措施來(lái)進(jìn)行：一是借助站控層轉(zhuǎn)發(fā)給工作站，然后再由工作站轉(zhuǎn)發(fā)到DCS網(wǎng)卡上，這種方式傳遞的數(shù)據(jù)，能夠容納DCS所需的大部分信息，其中通信方式可采取串口或者以太網(wǎng)兩種方式；二是將少量對(duì)響應(yīng)速度有需求的信息，借助主控單元與DCS的DPU通信進(jìn)行傳遞，其中通信方式一般采取串口方式，但是以太網(wǎng)也可以運(yùn)用，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向交換。
2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)站控層設(shè)備構(gòu)成
站控層是由電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)主站系統(tǒng)所構(gòu)成，同時(shí)也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制管理中心，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)監(jiān)視及最終的設(shè)備控制一系列環(huán)節(jié)中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。站控層應(yīng)用到的設(shè)備包含服務(wù)器、工作站等計(jì)算機(jī)硬件，同時(shí)還應(yīng)用到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等各種專業(yè)軟件。
2.1 系統(tǒng)服務(wù)器
作為電力監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警SOE等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理的設(shè)備，系統(tǒng)服務(wù)器在運(yùn)行過(guò)程中，展現(xiàn)出高度靈活、高速、高效等優(yōu)勢(shì)，其可以高效、高速完成數(shù)據(jù)的掃描與處理，且能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)、重要信息向工程師站、維護(hù)人員、操作人員那里進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)服務(wù)器還兼?zhèn)渫ㄐ欧?wù)器的相關(guān)作用，利用站級(jí)網(wǎng)絡(luò)、通信控制層內(nèi)的主控單元或者是其他相關(guān)設(shè)備，來(lái)完成數(shù)據(jù)交換的過(guò)程，進(jìn)而使數(shù)據(jù)可以與網(wǎng)絡(luò)實(shí)施連接，完成數(shù)據(jù)向主站的傳遞任務(wù)，這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)也是系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施處理的關(guān)鍵性工作內(nèi)容。
2.2 工程師站與操作員站
工程師站通常均是在高分辨率的畫(huà)質(zhì)條件下，來(lái)實(shí)現(xiàn)編輯、操作及維護(hù)工作的開(kāi)展過(guò)程。工程師站所給出的全套工具，不僅能夠編輯、創(chuàng)建圖像、數(shù)據(jù)與邏輯控制，還可以能通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)及維護(hù)，將數(shù)據(jù)文件在服務(wù)器中得以保存下來(lái)。同時(shí)，還有分散控制系統(tǒng)和運(yùn)行人員圖形交互界面存在，用戶在使用時(shí)只需要通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)操作員站的訪問(wèn)，便實(shí)現(xiàn)對(duì)組態(tài)畫(huà)面顯示、趨勢(shì)曲線等各項(xiàng)過(guò)程的控制。
2.3 轉(zhuǎn)發(fā)工作站
電力監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，還可以向DCS等第三方系統(tǒng)完成遙測(cè)、電量、計(jì)算量的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)還能夠與第三方運(yùn)用不同規(guī)約完成對(duì)各類信息的實(shí)時(shí)交換，能夠借助串行口通道與網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)施，另外，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)多種模擬屏接口功能。
3 電力監(jiān)控系統(tǒng)通信控制層與間隔層構(gòu)成
3.1 通信控制層的構(gòu)成
通信、控制為通信控制層所包含的兩大功能，其中通信功能是把間隔層當(dāng)中的通信接口、通信規(guī)約等相關(guān)信息，轉(zhuǎn)變?yōu)檎究貙觾?nèi)統(tǒng)一的通信規(guī)約，并把較為重要的信息與DCS系統(tǒng)內(nèi)的DPU信息實(shí)施互換，實(shí)施互換的信息，包含模擬量與開(kāi)關(guān)量?jī)煞N信息方式。而對(duì)于控制功能來(lái)講，主要是將和廠用電存在關(guān)聯(lián)的控制邏輯，放置在同一層來(lái)實(shí)現(xiàn)，這時(shí)通信控制層會(huì)利用通信規(guī)約、綜合保護(hù)測(cè)控裝置、接口與各類設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)類型的規(guī)約，通過(guò)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換格式和接口，對(duì)站級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用統(tǒng)一系統(tǒng)規(guī)約的制定，這樣站控層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其格式均是統(tǒng)計(jì)的，進(jìn)而使得站控層內(nèi)所有主站軟件均可維持穩(wěn)定。
3.2 間隔層的構(gòu)成
一般來(lái)說(shuō)，電力監(jiān)控系統(tǒng)所采用的間隔層裝置，通常其構(gòu)成包含了兩個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置。對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)，其所制造的測(cè)控裝置，能夠在主控單元的配合下，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中得以集成。在這里，應(yīng)用到的接口方式存在CAN、以太網(wǎng)等各類形式。另外，還可以利用廠商所給出的管理機(jī)，利用站控層當(dāng)中的通信服務(wù)，把它在系統(tǒng)中做到有效接入。
4 電力監(jiān)控系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介與應(yīng)用
在電力監(jiān)控系統(tǒng)方案當(dāng)中，通常對(duì)于中間層通訊管理機(jī)來(lái)說(shuō)，均是結(jié)合生產(chǎn)工藝來(lái)實(shí)施配置，另外，所用到的管理間隔層設(shè)備，也是結(jié)合生產(chǎn)工藝完成組網(wǎng)的。對(duì)于通信管理機(jī)來(lái)說(shuō)，其能夠并列運(yùn)行，同時(shí)有和DCS系統(tǒng)內(nèi)DPU通信接口相對(duì)應(yīng)的配置，進(jìn)而能和DPU間完成信息和數(shù)據(jù)的交換，在通訊管理機(jī)當(dāng)中，都存在冗余配置的與DCS系統(tǒng)中的DPU通信接口，只要任意的通信接口出現(xiàn)問(wèn)題之后，便能夠完成無(wú)憂切換。對(duì)于主廠房中的汽輪機(jī)、鍋爐等工藝負(fù)荷通信管理機(jī)，也會(huì)根據(jù)電廠工藝流程的不同，來(lái)和DCS系統(tǒng)中的DPU按照1∶1比例進(jìn)行冗余配置。低壓電源以及PC-MCC饋線內(nèi)的通信管理機(jī)是根據(jù)段來(lái)完成冗余配置，而發(fā)變阻當(dāng)中的測(cè)控通信管理機(jī)則是在單元組的基礎(chǔ)上來(lái)完成配置的。380V的公用系統(tǒng)通訊管理機(jī)是按照工藝流程的差異，與DCS內(nèi)的DPU進(jìn)行1∶1冗余配置。
通常，對(duì)于單機(jī)電力監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的通訊管理機(jī)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)設(shè)配置有6臺(tái)鍋爐、4臺(tái)汽機(jī)、9臺(tái)電氣、3臺(tái)500kV的測(cè)控部分、2臺(tái)冷空部分及1臺(tái)備用設(shè)備。而對(duì)于站控層后臺(tái)來(lái)說(shuō)，其存在的配置包含2臺(tái)服務(wù)器、1臺(tái)操作員站、2臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。在接線時(shí)，對(duì)于#1～#10通信管理機(jī)的管理機(jī)來(lái)說(shuō)，其在運(yùn)行時(shí)，所用到的接線方式為硬接線聯(lián)合通訊的方法，而對(duì)于#11～#21通信管理機(jī)所用到的接線方式，便是全通訊方法。在間隔層當(dāng)中，從任何一個(gè)綜合保護(hù)裝置，到通信管理機(jī)柜的通用方式，都是借助LON網(wǎng)來(lái)連接到一起，同時(shí)就500kV升壓站通信管理機(jī)和空冷來(lái)講，依舊是采取光電轉(zhuǎn)換裝置，來(lái)把站控層當(dāng)中的電氣通信管理機(jī)柜包換的交換機(jī)，來(lái)對(duì)光纜進(jìn)行連接在一起，同時(shí)將500kV的站控層公用通信管理機(jī)柜與啟動(dòng)/備用變壓器測(cè)控交換機(jī)來(lái)實(shí)施連接，繼而完成信息共享。對(duì)于機(jī)組測(cè)控柜來(lái)說(shuō)，是借助硬接線或者是變送器，完成開(kāi)關(guān)量與模擬量的直接送入，對(duì)于發(fā)電機(jī)、主變壓器等系統(tǒng)內(nèi)的開(kāi)關(guān)量、溫度等相關(guān)信息，需要做好采集工作，同時(shí)借助以太網(wǎng)把這些信息向#18通信管理機(jī)內(nèi)完成傳輸。對(duì)于柴油機(jī)等相關(guān)設(shè)備來(lái)說(shuō)，要求利用RS485接口，使其與網(wǎng)關(guān)柜#20、#21通訊管理機(jī)連接在一起。而站控層到通信管理機(jī)內(nèi)，所運(yùn)用的通信方式，便是借助以太網(wǎng)的方式，來(lái)使其連接得以實(shí)現(xiàn)。從管理機(jī)到DCS系統(tǒng)之間，所用到的數(shù)據(jù)傳輸方法，是借助RS485接口來(lái)進(jìn)行傳輸；對(duì)于網(wǎng)關(guān)柜向DCS數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，則是借助TCP/IP的方式來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在此需要表明，因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)流較為龐大，同時(shí)對(duì)于電氣通信管理機(jī)柜與網(wǎng)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，均是利用兩個(gè)交換機(jī)來(lái)實(shí)施分屏安裝，在此情形下，存在任意情況，都可使得數(shù)據(jù)流量得到有效降低，進(jìn)而防止因其中任意一個(gè)交換機(jī)數(shù)據(jù)量超出，而使通道出現(xiàn)堵塞、服務(wù)器出現(xiàn)死機(jī)或者系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)的
情況。
此外，還需要弄清楚的是，系統(tǒng)對(duì)時(shí)，為GPS對(duì)時(shí)主機(jī)柜來(lái)對(duì)站控層服務(wù)器實(shí)施軟對(duì)時(shí)，然后再向每個(gè)主控單元、服務(wù)器與保護(hù)裝置實(shí)施下發(fā)。這樣的話，便可以使得GPS的對(duì)時(shí)系統(tǒng)有且只使用一種，從而能夠保持企業(yè)中出現(xiàn)的保護(hù)裝置、DCS系統(tǒng)、信息子站等各類與其相連接保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的統(tǒng)一性，進(jìn)而便于對(duì)故障展開(kāi)分析。
5 結(jié)語(yǔ)
干擾對(duì)通信裝置會(huì)起到很大的影響，所以對(duì)于抗干擾來(lái)說(shuō)，其關(guān)鍵在于完成各類干擾耦合途徑的切斷，進(jìn)而避免干擾流入到通信裝置當(dāng)中。因此，運(yùn)行單位需根據(jù)我國(guó)電力調(diào)度中心所指定的相關(guān)文件及相關(guān)技術(shù)要求，來(lái)對(duì)接地系統(tǒng)做到檢查與完善，進(jìn)而使得接地與連接較為可靠，使外部干擾的竄入問(wèn)題得到有效解決，進(jìn)而使通訊裝置得以穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行下去。
電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)中的網(wǎng)、廠及站實(shí)施控制，此類控制措施具有十分廣闊的應(yīng)用空間及前景。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的快速發(fā)展，會(huì)使高參數(shù)、大容量的機(jī)組進(jìn)一步增長(zhǎng)，也會(huì)使得工作人員的素質(zhì)得到不斷提升，更多的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及各系統(tǒng)的通信和聯(lián)網(wǎng)顯得日益重要起來(lái)。筆者認(rèn)為，二次系統(tǒng)安全防護(hù)問(wèn)題將是今后必須考慮和研究的方向之一。
參考文獻(xiàn)
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隨著電力系統(tǒng)的逐步擴(kuò)大，單機(jī)容量的不斷提高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也要求越來(lái)越嚴(yán)格。低頻振蕩會(huì)引起聯(lián)絡(luò)線過(guò)流跳閘或系統(tǒng)與系統(tǒng)、機(jī)組與系統(tǒng)之間的失步而解列，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。解決低頻振蕩問(wèn)題已成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要課題。電力智能監(jiān)控系統(tǒng)是上述建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的各種電力參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，可優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理，極大地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
一、電力智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
電力智能監(jiān)控系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)形式可分為集中監(jiān)控系統(tǒng)模式、區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式和光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式。集中監(jiān)控系統(tǒng)模式適用于供電范圍集中、監(jiān)控對(duì)象數(shù)量不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層分布式機(jī)構(gòu)，分為間隔層設(shè)備、通信層設(shè)備、站控層設(shè)備。系統(tǒng)間隔層設(shè)備采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能配電儀表以及其他智能電子設(shè)備(IED)裝置。所有間隔層設(shè)備均帶有RS-485通信接口，以Modbus通信協(xié)議通過(guò)屏蔽雙絞線接入通信管理機(jī)。通信管理機(jī)和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)通過(guò)站級(jí)以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)可在HMI上顯示整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)的控制，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、修改和配置。
二、電力智能監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用
某特大型商業(yè)廣場(chǎng)整體供電容量及供電范圍很大，共設(shè)置兩座 10kV高壓開(kāi)關(guān)站及9座 10／0．4kV變配電站。若采用傳統(tǒng)的管理運(yùn)行方式，不僅需要投入大量的人力和物力，而且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理電網(wǎng)運(yùn)行中可能發(fā)生的故障，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。為優(yōu)化變配電站的運(yùn)行管理，設(shè)計(jì)中采用了電力智能監(jiān)控系統(tǒng)。
（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)共安裝58臺(tái)Ps系列可編程微機(jī)保護(hù)管理單元，837臺(tái)QP系列智能配電儀表。各個(gè)子站就地安裝通信控制箱，然后用串口服務(wù)器將RS-485轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)，再采用電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成光纖上傳至主站。主站安裝一面通信控制屏，采用雙機(jī)熱備的方式監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
（2）監(jiān)控子站內(nèi)的所有裝置由通信管理機(jī)進(jìn)行集中管理。管理機(jī)提供RJ-55接口，接人以太網(wǎng)交換機(jī)，將數(shù)據(jù)處理后與監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。監(jiān)控子站與監(jiān)控中心之間通過(guò)光纖進(jìn)行通信，光纖經(jīng)轉(zhuǎn)換后接人以太網(wǎng)交換機(jī)，形成全區(qū)光纖以太網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)選用的電力智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新周期可控制在10S以內(nèi)，可在小于1S的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)一級(jí)數(shù)據(jù)的更新處理。
（3）實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種不同廠家設(shè)備的接人及通信控制人機(jī)界面簡(jiǎn)單、易操作；與設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)了遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、SOE信息采集、事件記錄、報(bào)警記錄等電力監(jiān)控功能。確保了監(jiān)控系統(tǒng)與間隔層繼電保護(hù)裝置和智能儀表之間的無(wú)縫結(jié)合。
(4)系統(tǒng)接地采用聯(lián)合接地方式，控制中心機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)端子箱，與聯(lián)合接地系統(tǒng)接地端可靠連接，接地電阻要求不大于1Q。在線路進(jìn)出建筑物處加裝電涌保護(hù)裝置。
（二）電力智能監(jiān)控系統(tǒng)功能特點(diǎn)
(1)極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)的工作效率。通過(guò)對(duì)此電力智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置，工作人員可以在最短的H~f．q內(nèi)做出正確的判斷并進(jìn)行操作。基于該“透明化”的配電系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)人員可以同步了解電能的流量狀態(tài)，如檢查電網(wǎng)運(yùn)行是否平衡。在全面了解電網(wǎng)狀態(tài)的情況下，工作人員能及時(shí)、準(zhǔn)確地處理故障；即使工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，也可以通過(guò)系統(tǒng)配置的無(wú)線發(fā)送模塊及時(shí)獲得故障的信息；根據(jù)系統(tǒng)反映的設(shè)備實(shí)際使用情況，便于工作人員合理地安排相關(guān)維護(hù)工作。
(2)降低能源成本。使用該電力智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以優(yōu)化能源成本。系統(tǒng)可作為各區(qū)域之間檢測(cè)反常用電量的基準(zhǔn)，跟蹤意外的用電量，針對(duì)可優(yōu)化管理的負(fù)載，制訂簡(jiǎn)單的用電負(fù)荷方案。也能夠?qū)τ捎陔娏緜鬏斄速|(zhì)量不合格的電能造成的損耗要求賠償?shù)取?/p>
(3)使資源最優(yōu)化。通過(guò)該監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，能夠反映出電力資源的實(shí)時(shí)使用情況，可以對(duì)電網(wǎng)或配電盤、配電柜、變壓器等設(shè)施的后備用量做出精確的評(píng)估，便于業(yè)主合理調(diào)配電力資源和相關(guān)決策，以滿足配電系統(tǒng)的不斷發(fā)展變化。
(4)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的使用情況提供準(zhǔn)確的信息，便于對(duì)相關(guān)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。系統(tǒng)的諧波監(jiān)控也會(huì)對(duì)保證變壓器等的使用壽命產(chǎn)生積極的影響。
(5)有效縮短斷電時(shí)間。系統(tǒng)可以顯示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的總覽圖，有助于辨別故障區(qū)域；通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊，工作人員即使不在現(xiàn)場(chǎng)也可以了解具體的故障信息，遠(yuǎn)程掌握引起現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障的詳細(xì)信息，準(zhǔn)確、及時(shí)地處理故障，有效地幫助縮短斷電時(shí)間，提高生產(chǎn)力。
(6)有利于改善電能質(zhì)量。某些負(fù)載可能對(duì)于劣質(zhì)的電能非常敏感，通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電能的質(zhì)量可以預(yù)防此類事件的發(fā)生，并使工作人員可以及時(shí)處理相關(guān)問(wèn)題。該系統(tǒng)現(xiàn)已通過(guò)相關(guān)驗(yàn)收，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并已體現(xiàn)出系統(tǒng)自身的優(yōu)勢(shì)，極大地提高了工作人員的效率。操作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的可靠性。
三、電力智能監(jiān)控系統(tǒng)的可拓展性
電力智能監(jiān)控系統(tǒng)在通信方面的開(kāi)放性，使它與管理系統(tǒng)(BAS)可以非常可靠地通過(guò)以下3種方法進(jìn)行連接：
提供標(biāo)準(zhǔn)的Modbus―RTU協(xié)議，直接接入BAS的DDC裝置，適用于小規(guī)模的BAS。
提供符合 IEC標(biāo)準(zhǔn)的OPCSe~er給BAS，適用于中規(guī)模BAS。
直接在Ethernet上通過(guò)Web或TCP／IP與BAS互連，適用于大規(guī)模BAS。通過(guò)上述方法，可將電力智能監(jiān)控系統(tǒng)集成到BAS系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息共享及聯(lián)動(dòng)控制，提高工作人員的效率，降低建筑物的能耗及運(yùn)行成本，提升建筑物的硬件標(biāo)準(zhǔn)。
電力智能監(jiān)控系統(tǒng)是一種智能化、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，以微機(jī)繼電保護(hù)裝置、智能配電儀表、智能電力監(jiān)控裝置、計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)、電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，把供配電系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備和運(yùn)行狀況置于毫秒級(jí)、周波級(jí)的連續(xù)精確的監(jiān)視保護(hù)中，提供變、配電系統(tǒng)詳盡的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、事故預(yù)警、事故記錄和分析、電能質(zhì)量監(jiān)視和控制、自動(dòng)控制、繼電保護(hù)等功能。并依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使工作人員在現(xiàn)場(chǎng)的任何位置都可以接收相關(guān)信息，大大地提高了工作效率。電力智能監(jiān)控系統(tǒng)以較少的投資，能極大地提高供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、自動(dòng)化水平。它能夠帶來(lái)減少運(yùn)行值班人員、故障迅速切除和恢復(fù)、優(yōu)化用電管理等諸多好處，使電力的使用更可靠、更安全、更經(jīng)濟(jì)、更潔凈。
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中圖分類號(hào)：O434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、前言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力監(jiān)控系統(tǒng)也需要進(jìn)行不斷的改造升級(jí)，經(jīng)過(guò)改造升級(jí)之后的系統(tǒng)更有助于我們進(jìn)行電力的監(jiān)控，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
二、電力監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.電力智能監(jiān)控系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)形式
可分為集中監(jiān)控系統(tǒng)模式、區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式和光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式。其中，集中監(jiān)控系統(tǒng)模式適用于供電范圍集中、監(jiān)控對(duì)象數(shù)量不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。
2.電力監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
系統(tǒng)軟、硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟、硬件設(shè)計(jì)選擇工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性非常高。
(1)整個(gè)系統(tǒng)的ICU（智能控制終端）、RTU（遠(yuǎn)程智能通訊控制器）全部由16 位微機(jī)組成，這樣的集散型監(jiān)控系統(tǒng)，速度快，實(shí)時(shí)性好，同機(jī)種通訊可靠。
(2)ICU 自帶CPU，采集周期短，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)冗余度高，通訊幀數(shù)少，可大大減少通訊誤碼率。
(3)各系統(tǒng)都是獨(dú)立工作，互不干擾，實(shí)現(xiàn)了控制的硬件系統(tǒng)模塊化，采用總線方式可節(jié)省纜線和工程費(fèi)用。
(4)各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊化，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的安全及可靠性。
3.電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
(1)控制中心安裝的設(shè)備：主控機(jī)、顯示器、打印機(jī)、備用電源、UPS、報(bào)警設(shè)備等。操作臺(tái)上有電源開(kāi)關(guān)、遙控開(kāi)關(guān)、遙控按鈕、模擬盤電源、開(kāi)、關(guān)指示燈面板等。
(2)本樓控制主機(jī)可設(shè)在樓內(nèi)值班室，總控制室在變電所內(nèi)。傳感器信號(hào)通過(guò)總線傳至本樓控制主機(jī)及總控制主機(jī)。對(duì)電量進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙控。
(3)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備為ICU，電流變送器，電壓變送器等傳感器將信號(hào)送至ICU，ICU 通過(guò)RTU 與ZTK（智能通訊卡）相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。ICU 通過(guò)設(shè)在配電系統(tǒng)內(nèi)的接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定程序中對(duì)電源的控制。
圖1
三、電力監(jiān)控系統(tǒng)改造優(yōu)化措施
1.電力監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化原則
監(jiān)控主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用UNIX系統(tǒng)，通過(guò)雙網(wǎng)服務(wù)器完成對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理，建立雙工程師站及雙操作員工作站，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)落實(shí)效果進(jìn)行強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控力度的提升。電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控站可以對(duì)商用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行引入，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該部分設(shè)備要設(shè)立專門的獨(dú)立屏柜，確保設(shè)備能夠滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)散熱要求。
遠(yuǎn)動(dòng)工作站在進(jìn)行工作的過(guò)程中可以選取雙機(jī)互備形式，通過(guò)可靠性較好的直角角度完成對(duì)裝置的處理，提高遠(yuǎn)動(dòng)信息的處理質(zhì)量，達(dá)到“直采直送”的要求。在遠(yuǎn)動(dòng)工作站工作的過(guò)程中，相關(guān)人員可以直接從網(wǎng)上進(jìn)行系統(tǒng)信息采集，通過(guò)雙網(wǎng)獲取測(cè)控裝置所需信息。
監(jiān)控裝置內(nèi)部監(jiān)測(cè)過(guò)程中要根據(jù)狀況適當(dāng)安裝間隔組，保證內(nèi)部信號(hào)與電源裝置之間相互獨(dú)立。要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)賬號(hào)的各部分交換機(jī)進(jìn)行站內(nèi)直流供電，對(duì)站內(nèi)計(jì)監(jiān)控后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行UPS電源供電。
2.電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
在進(jìn)行電力系統(tǒng)監(jiān)控的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要將站內(nèi)的大量設(shè)備全部包含在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，對(duì)設(shè)備規(guī)劃中出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行控制；要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)方案進(jìn)行合理選取，對(duì)數(shù)據(jù)存貯進(jìn)行設(shè)置，從本質(zhì)上提高電力系統(tǒng)的監(jiān)控效果。
(一)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選取
（1）集中式結(jié)構(gòu)
集中式結(jié)構(gòu)能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行集中采集，對(duì)計(jì)算機(jī)不同功能進(jìn)行分析。該系統(tǒng)具有非常好的自診斷、自恢復(fù)，完成對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的改造，具有非常好的安全性。但是該結(jié)構(gòu)二次電纜數(shù)量較大，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較差、可靠性較弱，一旦接線狀況改變即需要對(duì)系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行修改。
（2）分布式結(jié)構(gòu)
分布式結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)CPU 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行控制，可以有效提高對(duì)多發(fā)性事件的處理效果，在很大程度上提高系統(tǒng)安全性。但是該結(jié)構(gòu)抗磁電干擾的能力較差，信息傳輸途徑容易出現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效果較差。
（3）分層分布結(jié)構(gòu)
分層分布結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)不同層次的設(shè)計(jì)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)任務(wù)進(jìn)行分配、完成。在該結(jié)構(gòu)運(yùn)行的過(guò)程中，二次電纜數(shù)量較少，調(diào)試操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性、開(kāi)放性、可拓展性等均非常好。
(二)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存貯構(gòu)建
在進(jìn)行電力監(jiān)控系統(tǒng)改造的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以在單機(jī)直接方式上增加兩臺(tái)配置、功能完全相同的兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)。三臺(tái)監(jiān)控機(jī)可以通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)及網(wǎng)線進(jìn)行連接，對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)信息進(jìn)行監(jiān)控。
在監(jiān)控的過(guò)程中要對(duì)三臺(tái)監(jiān)控機(jī)上數(shù)據(jù)進(jìn)行分別備份。總變電控制室內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)監(jiān)控層設(shè)備，對(duì)三立高性能工控機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)、UPS電源等設(shè)備進(jìn)行合理安置。將三臺(tái)監(jiān)控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)通訊管理設(shè)備相連接，使用組態(tài)軟件，配置一次設(shè)備接線監(jiān)控畫(huà)面，完成數(shù)據(jù)存貯的集中管理。
3.報(bào)警信號(hào)處理
(一)簡(jiǎn)化保護(hù)動(dòng)作信號(hào)
在對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)設(shè)備狀況、保護(hù)動(dòng)作狀況等進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)電路中的雙微機(jī)保護(hù)元件進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，降低系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。設(shè)計(jì)人員可以將兩套裝置信號(hào)進(jìn)行合并，對(duì)監(jiān)控后臺(tái)及保護(hù)管理機(jī)的保護(hù)進(jìn)行分層監(jiān)督，提高監(jiān)控效果。一旦出現(xiàn)不良狀況由可以通過(guò)動(dòng)作跳閘實(shí)現(xiàn)信號(hào)切斷，推出事故畫(huà)面，完成事故預(yù)警處理。
(二)刪除相近信號(hào)
在進(jìn)行別報(bào)警信號(hào)改造的過(guò)程中，操作回路部分信號(hào)、出口跳閘信號(hào)、斷路器位置三相不一致信號(hào)等都可以進(jìn)行一定程度簡(jiǎn)化，對(duì)信號(hào)中的相似、相同作用信息進(jìn)行優(yōu)化刪除，對(duì)信號(hào)進(jìn)行合并。設(shè)計(jì)人員可以對(duì)內(nèi)涵相同的反應(yīng)異常信號(hào)、性質(zhì)相同的信號(hào)等進(jìn)行刪除、合并，對(duì)后臺(tái)信號(hào)處理進(jìn)行簡(jiǎn)化，提高電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效果。
(三)設(shè)置提示信號(hào)
設(shè)計(jì)人員可以對(duì)特殊運(yùn)行方式設(shè)置相關(guān)提示信號(hào)，確保在一定程度上提高運(yùn)行效果。例如在對(duì)遠(yuǎn)方遙控站進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)“就地操作”信號(hào)進(jìn)行運(yùn)行提醒，保證運(yùn)行人員能夠注意該信號(hào)，防止出現(xiàn)監(jiān)控問(wèn)題。
(四)信號(hào)命名規(guī)范
在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行命名的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)保護(hù)位置發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行“保護(hù)”命名，例如命名為“901 保護(hù)”、“11 保護(hù)”等；對(duì)“斷路器為位置三相不一致或非全相運(yùn)行”、“斷路器三相不一致”、“TV斷線”等信號(hào)命名原則進(jìn)行規(guī)范，將相近信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一性命名，提高新命名信號(hào)的使用質(zhì)量和效果。
四、SCADA雙流電力系統(tǒng)的應(yīng)用
遍觀整個(gè)電力系統(tǒng)，SCADA雙流電力監(jiān)控系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的電力系統(tǒng)，其技術(shù)的發(fā)展也成為了最成熟最完善的的雙流電力系統(tǒng)。它是能量管理系統(tǒng)里面很主要的一個(gè)子系統(tǒng)。它不但有著完整的信息而且具備效率高、診斷故障快速的特點(diǎn)，系統(tǒng)的控制安全、性能高也成為了它的一大優(yōu)勢(shì)。此改造實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的有機(jī)整合、生產(chǎn)信息管理的共享，使它的實(shí)用得到更加完善。雙流電力監(jiān)控系統(tǒng)在管理用戶的信息、運(yùn)用高層軟件方面邁出了全新的一步。SCADA系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)具備了實(shí)時(shí)高效計(jì)算、方便高效應(yīng)用的條件。此次改造也完全可以通過(guò)遙控進(jìn)行操作，這樣就可以進(jìn)行更為靈活的調(diào)整，使得停送電的時(shí)間掌控得到大大的縮短。配電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)即使發(fā)生故障也會(huì)自動(dòng)的對(duì)故障作出靈活的調(diào)整，及時(shí)對(duì)故障做出判斷，實(shí)現(xiàn)快速隔離，并通過(guò)計(jì)算選擇合適的方案迅速恢復(fù)非故障地段的供電，這也在很大程度上縮短停送電的操作時(shí)間。這種SCADA的管理模式的改變，也就使得變電運(yùn)行各司其職，為自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)度發(fā)展起了很大的作用，從而保證了電網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的安全性。
五、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，我們對(duì)于具體的電力監(jiān)控系統(tǒng)改造措施有了詳細(xì)的了解，同時(shí)對(duì)于其中的一種電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用有了了解，這樣更有助于我們提高監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性和運(yùn)行穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1]顧興霞 電力監(jiān)控系統(tǒng)的改造及應(yīng)用研究 [J] 《電源技術(shù)應(yīng)用》 -2013年10期-
為了加強(qiáng)時(shí)間同步系統(tǒng)的設(shè)備建設(shè)與配置，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦裕阌谑鹿试虻姆治觯岣唠娔苜|(zhì)量，電網(wǎng)調(diào)度操作等。電力監(jiān)控系統(tǒng)中的時(shí)間同步系統(tǒng)以及時(shí)間同步裝置的部署就成為了一項(xiàng)重要課題。
1 時(shí)間同步網(wǎng)的介紹
自1995年以來(lái)，時(shí)間同步系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中開(kāi)始推廣使用，它為電力系統(tǒng)提供了比較方便的全網(wǎng)統(tǒng)一時(shí)鐘信號(hào)，其定時(shí)精確度小于1μs。并給實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加上時(shí)間標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)在相同的時(shí)間參考坐標(biāo)系中進(jìn)行比較。
電力系統(tǒng)時(shí)間同步網(wǎng)由設(shè)在各級(jí)電網(wǎng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)、變電站（發(fā)電廠）等的時(shí)間同步系統(tǒng)組成。在滿足技術(shù)要求的條件下，網(wǎng)內(nèi)的時(shí)間同步系統(tǒng)可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接收上一級(jí)時(shí)間同步系統(tǒng)發(fā)出的有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，也能對(duì)下一級(jí)時(shí)間同步系統(tǒng)提供有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)有關(guān)設(shè)備的時(shí)間同步。時(shí)間同步網(wǎng)的組成如圖1。
2 時(shí)間同步裝置的介紹
時(shí)間同步裝置接入時(shí)間同步網(wǎng)，除接收無(wú)線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)之外，還接收上一級(jí)時(shí)間同步系統(tǒng)下發(fā)的有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。兩類時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)輸入都有效時(shí)，無(wú)線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為系統(tǒng)的優(yōu)先授時(shí)源；在無(wú)線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)異常時(shí)，以有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為系統(tǒng)的授時(shí)源。時(shí)間同步裝置的基本組成見(jiàn)圖2。
目前，電力監(jiān)控系統(tǒng)中使用的時(shí)間同步裝置授時(shí)源的外部基準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)電纜、光纜、網(wǎng)絡(luò)在地面上直接傳送的稱為有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)無(wú)線電波在空中傳送的稱為無(wú)線基準(zhǔn)信號(hào)。現(xiàn)在，最常用到的無(wú)線基準(zhǔn)信號(hào)就是衛(wèi)星同步時(shí)鐘，它可以通過(guò)接受天線接受衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的授時(shí)信號(hào)作為外部時(shí)間基準(zhǔn)，其中GPS衛(wèi)星鐘和北斗衛(wèi)星鐘是兩種通用無(wú)線基準(zhǔn)信號(hào)的授時(shí)源。
時(shí)間同步裝置的時(shí)間同步輸出信號(hào)有脈沖信號(hào)、IRIG-B碼、串行口時(shí)間報(bào)文、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文等幾種。其中網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文使用的最為普遍，網(wǎng)路時(shí)間報(bào)文的工作模式有客戶端和服務(wù)器兩種，其網(wǎng)絡(luò)接口可以使用電纜接口或光纜接口，可以支持NTP、SNTP兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。時(shí)間同步裝置工作在局域網(wǎng)的客戶端模式下時(shí)鐘準(zhǔn)確度要求小于10ms。輸出網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文的時(shí)間同步系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3所示。
3 時(shí)間同步裝置在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的部署措施
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，所采用的時(shí)間同步裝置是衛(wèi)星鐘，目前，一般會(huì)配置兩套衛(wèi)星鐘對(duì)時(shí)裝置，為冗余主備配置，備用方式是冷備用。其接入拓?fù)淙鐖D4所示。
電力監(jiān)控系統(tǒng)基本采用UNIX和LINUX操作系統(tǒng)，這兩種操作系統(tǒng)可以通過(guò)其自帶的NTP服務(wù)進(jìn)行對(duì)時(shí)，針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)中服務(wù)器的操作系統(tǒng)中的NTP配置文件進(jìn)行配置操作，可以通過(guò)配置IP地址以及子網(wǎng)掩碼的方式，把能夠與衛(wèi)星鐘進(jìn)行同步對(duì)時(shí)的服務(wù)器限定在1臺(tái)或者幾臺(tái)。下面介紹一下具體的配置過(guò)程。
以AIX為例，具體的配置步驟如下：
3.1 服務(wù)器端配置
#vi /etc/ntp.conf
server 127.127.1.0 prefer
fudge 127.127.1.0 stratum 1 （FES01-1 服務(wù)器上）
fudge 127.127.1.0 stratum 3 （FES02-1 服務(wù)器上）
driftfile /etc/ntp.drift
tracefile /etc/ntp.trace
（2）使用smitty xntpd進(jìn)入編輯狀態(tài)，選擇兩者（即立即生效，并且在啟動(dòng)機(jī)器時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)）。
（3）使用lssrc Cls xntpd檢查ntp服務(wù)狀態(tài)。
3.2 客戶端配置
#vi /etc/ntp.conf
server 服務(wù)器名稱
driftfile /etc/ntp.drift
tracefile /etc/ntp.trace
（2）使用smitty xntpd進(jìn)入編輯狀態(tài)，選擇兩者（即立即生效，并且在啟動(dòng)機(jī)器時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)）。
（3）使用lssrc Cls xntpd檢查ntp服務(wù)狀態(tài)。
4 結(jié)語(yǔ)
同步對(duì)時(shí)裝置是否能夠可靠有效的配置是一個(gè)十分重要課題，掌握清楚時(shí)間同步系統(tǒng)以及時(shí)間同步裝置的基本內(nèi)容，是處理電力監(jiān)控系統(tǒng)中同步對(duì)時(shí)故障的必要條件，尤其是對(duì)時(shí)間同步裝置在電力監(jiān)控系統(tǒng)中有一定的了解，就能進(jìn)一步在工作中提高效率，并保證自動(dòng)化工作更加高效穩(wěn)定的開(kāi)展。
參考文獻(xiàn)
[1]曹茂N，高伏英.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010（10）.
一、引言
電力是重要的動(dòng)力和資源，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性是保持電力供應(yīng)的保障。因此，電力系統(tǒng)包含了運(yùn)行和調(diào)度，而這兩個(gè)系統(tǒng)都是非常重要的系統(tǒng)，保障了電力的正常運(yùn)作。本論文在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)存在的運(yùn)用現(xiàn)狀和實(shí)際使用需求，并結(jié)合了作者所在的四川地區(qū)的實(shí)際情況后，設(shè)計(jì)了一套適用于電力系統(tǒng)的調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。
二、電力調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求分析
伴隨著社會(huì)的快速發(fā)展與信息化的不斷發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)大已經(jīng)成為一個(gè)必然趨勢(shì)，這也就對(duì)電網(wǎng)的全面綜合管理提出了更高的要求，傳統(tǒng)的綜合管理模式已經(jīng)無(wú)法滿足時(shí)代的發(fā)展，因此國(guó)網(wǎng)公司應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際發(fā)展情況對(duì)電網(wǎng)綜合管理進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃。在對(duì)電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)前，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，基本確認(rèn)在該系統(tǒng)投入運(yùn)行之后需要擁有哪些功能，比如在進(jìn)行計(jì)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋程度進(jìn)行預(yù)設(shè)，防止出現(xiàn)信息孤島。
對(duì)于大型項(xiàng)目，用戶往往對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制單元的穩(wěn)定性要求較高，控制單元能夠相互獨(dú)立，功能上不依賴于上層設(shè)備，以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和可用性。同樣對(duì)于負(fù)責(zé)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要能夠具備冗余能力，單點(diǎn)故障不影響全局應(yīng)用。最后則需要一個(gè)總控中心，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，完成系統(tǒng)的集中操控功能。
三、電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)
電網(wǎng)調(diào)度中心集控模式又稱調(diào)控一w化模式，即電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度合一，調(diào)度中心調(diào)控人員除負(fù)責(zé)電網(wǎng)調(diào)度外，同時(shí)負(fù)責(zé)變電站設(shè)備監(jiān)控、遙控操作等工作。該方式下調(diào)度SCADA，EMS系統(tǒng)集電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度指揮與變電站設(shè)備操作控制為一體，通過(guò)設(shè)置若干席遙控操作工作站，專門用于設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和遙控操作，對(duì)無(wú)人值班變電站實(shí)施“四遙”。該模式在國(guó)外電網(wǎng)應(yīng)用較為普遍，國(guó)內(nèi)（廣州、深圳、無(wú)錫等電網(wǎng)）也有大量的實(shí)際應(yīng)用。該模式下，集控中心（集控站）即可以設(shè)置在調(diào)度中心大樓內(nèi)，也可以分別設(shè)置在若干座變電站內(nèi)。
電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
通過(guò)站級(jí)監(jiān)控工作站的彩色液晶顯示器和人機(jī)聯(lián)系工具顯示變電站各種信息畫(huà)面，顯示內(nèi)容主要包括全部設(shè)備的位置狀態(tài)、變位信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)歸信息、直流系統(tǒng)及所用電系統(tǒng)的信息、各測(cè)量值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，各種告警信息、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)信息。
系統(tǒng)集成過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)是接口的設(shè)計(jì)，因?yàn)橄到y(tǒng)集成的實(shí)質(zhì)是讓不同產(chǎn)品、不同設(shè)備互連，讓不同網(wǎng)絡(luò)、不同系統(tǒng)互連。系統(tǒng)集成的技術(shù)關(guān)鍵不是對(duì)具體產(chǎn)品設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)，而是解決產(chǎn)品、系統(tǒng)之間的接口問(wèn)題。因此要完成系統(tǒng)集成，不僅要對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)或系統(tǒng)有全面深入的了解和分析，還應(yīng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)合適的接口。所有子系統(tǒng)采用共同的接口，使用相同或相近的開(kāi)發(fā)模塊。保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)單，各個(gè)部分容易配合，使系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。
四、電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)
