电力监控系统推进新型电力系统构建

安科瑞虞佳豪

当今世界，百年未有之大变局加速演进，我国发展环境面临深刻复杂变化。准确认识当前电力行业发展面临的新形势和新问题，是做好“十四五”时期电力工作的前提和基础，也是保障经济社会高质量发展的必然要求。

​碳达峰碳中和目标稳步推进，非化石能源并网日益增多，电力可靠供应面临挑战。电力行业碳排放量比较大，承担了重要的减排任务，也是交通、制造等行业降碳脱碳的重要依托。在“双碳”目标引领下，高间歇性、波动性的新能源发电占比逐年升高，特高压交直流输电通道建设加快，主网架及系统运行特性发生重大变化，叠加系统灵活调峰调频调压和备用能力不足、部分时段部分区域面临电力电量双缺等情形，电力可靠供应面临挑战。

新型电力系统加速构建，“源网荷储”协同共治存在不足，电网安全运行风险增大。电源侧方面，部分地区高峰时段存在电力缺口的形势仍在持续，顶峰发电能力不足。电网侧方面，随着并网主体大量增加且涉网性能参差不齐，多回直流同送同受的电网格局不断强化，现有的电网运行控制理论和建模分析方法亟待革新。负荷侧方面，现有的调控手段尚无法对海量负荷接入做到全面可观、可测、可控，需求侧响应机制仍需完善。储能侧方面，当前储能配置依然不足，低成本、大容量、长时间、跨季节调节的储能技术还有待突破。

进入新发展阶段，我国发展的内外部环境发生深刻变化，电力信息网络安全面临突出威胁。随着科技不断发展，各类数字化技术全面融入电力生产经营各环节，各类调度监控系统、生产信息系统的网络安全边界不断延伸，电力系统网络安全暴露面加大、攻击路径增多，电力行业网络安全面临的形势更加复杂、挑战更加严峻。近年来，国际间网络空间对抗趋势日益明显，针对电力基础设施的攻击在世界各地接连不断，我们必须提前防范、积极应对。

​电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一，也是全世界普遍的能源形式，而且多数资源都被人类运用各种方式转换为电能而加以利用，经济的高速运行也使各领域的用电负荷急速上升，各种疏漏和故障层出不穷，电力监控系统可以发现涉及千万用户的各项用电疏漏。我司提供的电力监控系统方案具有成熟化、模块化、监控软件和核心联网采集产品自主研发的特点，易于实施和扩展，易于根据客户的需求定制化调整，并具有很强的性价比特点。在推出市场十年多的时间，收到了用户的亲睐，多个行业和环节进行了应用，创造了良好的社会和经济效益。

电力监控系统的设计

数据采集与处理

通过间隔层单元采集来自生产过程的模似量、数字量、脉冲量及温度量等，生产过程设备包括CT、PT、配电装置保护、直流系统、所用电系统等。对所采集的输入量进行数字滤波，有效性检查，工程值转换、故障判断、信号接点抖动消除、刻度计算等加工。从而产生出可供应用的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、功率因数等各种实时数据，供数据库更新。在可能时，形成分布式的数据库结构，在就地控制单元中保留本地处理的各种实时数据。间隔层单元对保护模拟量和遥测模拟量的采集应相对独立，遥测量的精度应满足有关标准的要求。

电力监控系统网络构成

监控层包括工程师站和远动通信站，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电能管理软件，其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取通讯管理机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，搭建完整的计量体系，用户只需查找打印即可，方便了操作，提高了工作效率。

通讯网络层包括通讯管理机、网络交换机等设备，网络结构如下图所示：

电力监控系统软件功能设计
 

系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。

系统功能

上位机软件采用ACREL-2000电力监控系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电力监控的功能。

功能特点

ACREL-2000电力监控系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠的特点。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统具有人机界面友好，显示数据直观，方便用户查阅。

软件功能

①画面显示

软件的界面可以根据项目的特点和客户的要求来设计。初始界面为“登录界面”，客户需通过用户名，输入相应密码，方能进入本系统。界面如图2所示。

图2登陆界面
 

②通讯示意图
 

通讯示意图为拓扑图，显示系统与仪表的通讯是否正常。通过界面模块颜色的变化来反映整个系统各个监控点位的运行状态。界面如图3所示。

图3 通讯示意
 

③监测详图

监测详图反应了整个系统配电回路名称，相应的配电体系以及回路的主要电参量。通过实时数据的显示，直观反映本项目各个监测回路的运行数据，便于管理者实时了解系统运行状态。界面如图4所示。

图4 监测详图

④参数抄表
 

参数报表反映了本项目监测回路的在过去某时间点的运行数据，通过当前或者过去某时间点的实时参量数据反映回路状态。主要的数据包括：三相电压，三相电流，电能，有功功率，无功功率，功率补偿因数，频率。界面如图5所示。

图5 参数抄表
 

⑤电能报表
 

电能报表是对用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以实现系统运行期间的任意时间段内的月抄表，日抄表，小时抄表等功能，且可以Excel形式导出或打印。界面如图6所示。

图6 电能报表
 

⑥报警处理

报警处理分两种方式，一种是事故报警，另一种是预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。

结束语

电力监控系统，由遥测、遥信、遥控、通讯、显示、设置等各项智能化集成功能组合而成的监控系统，使千万用户各项用电疏漏变得可查、可视、可控、可防，为用户创造良好的工作生活环境。

　审核编辑：汤梓红