电力监控系统范文1
关键字：图像监控电力系统开发应用
1概述
图像监控系统在工业、邮电、银行等部门应用较多，在电力系统的应用尚处于初期和推广阶段。该系统将现场摄像机摄得的图像通过一定的通讯通道传到监视中心，即可以清楚地看到现场的实际情况。图像监控在电力系统中有以下功能和特征摘要：
（1）适用于无人值班变电所，监视变电所的设备运行和操作状况、发热情况，解决防火、防盗新问题，并逐渐和操作人员现场操作的远方监视相结合，必要时各监控中心的图像信息数据要上局计算机网络，供网络用户察看。
（2）由于变电所之间距离较远，通常几十公里，甚至上百公里，通讯是用光纤、微波或电话线等方式进行连接，图像信号传到监控中心必须经过压缩和解压缩，因此图像质量较之现场的模拟信号稍有损失，必须选择好的压缩和解压缩的方式以尽量减少图像的损失。
（3）变电所设备的图像监视以静态物体为主，
动态物体为辅（如操作、防盗等）；监视平时需登高或带电位置的设备情况，如渗油、发热、冒烟等状况；电力大楼的各管理、监视用户通过MIS网的终端进行监控。
（4）要有撤防和布防功能。当变电所有人工作时，要撤防，以免误报警。当变电所位于无人状态时，要布防。
（5）控制功能的主要对象是云台和镜头，包括云台的左右旋转、上下俯仰、镜头聚焦、光圈调整和变焦变倍功能。对于多个云台和镜头的控制，一般采用诸如89C51，8031等单片机加以选择和控制。
2电力系统图像监控的组成
无人值班变电所的图像监控主要由摄像机、云台、编码器、解码器、画面分割器、视频监视器等部分组成。另外，还需和照明系统和防火、防盗系统相结合，成为一个完整的监控系统。
2.1摄像机（包括云台）
摄像机可分为摘要：黑白、彩色、广角、调焦、一体化等多种，适用于不同情况，技术参数也各不相同，黑白摄像机适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，可选的分辨率通常高于彩色摄像机。彩色摄像机可以观察设备的红绿灯等情况。一般在变电所采用彩色摄像机，经费紧张或摄像机数目较多时，在电容器室、电缆层等地可采用黑白摄像机；门厅可采用广角镜头的摄像机；控制室、开关室宜采用连带镜头、自动光圈的摄像机，对准目标后能迅速自动调整，不会因支架的抖动或人工因素造成调整困难；球型一体化摄像机是将摄像机、光学镜头、全方位云台、解码驱动器以及附属的底座和防护罩，集成在一个单元中，可以嵌入天花板、吸顶安装或支架安装，适用于室外和主控室墙壁距监控屏较远的地区。室外摄像机还可内置自动温感排风和自动防霜装置，可进行64点全方位预置，随时对2～3台主变油位、中性点闸刀、电容器以及围墙外场景进行监视，总体上降低成本。
此外由于压缩方式对图像的限制，假如图像传递后清楚度最高只能做到640×480，则摄像机的只要选择480线水平清楚度即可，不必选择太高清楚度，以免增加造价。
2.2视频监视器
监视器可分多种摘要：工业监视器、电脑屏幕、电视机、数十台监视器组成的电视墙等，可以根据实际需求进行选择。一般采用计算机作为监视器的，易于操作和控制，由于要显示多画面图像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用电视机作为监视器，价格便宜，但图像线数较低，对图像要求较低的场合比较适用；工业监视器清楚度较好，但控制和调节参数的灵活度不如计算机，条件答应的情况下可以采用计算机和工业监视器并用的方式。
2.3画面分割器
使用画面分割器能同时显现前端多个摄像机输出的画面。它分为固定式的四画面分割器和4个以上的多画面分割器。在监控室用计算机进行监视时，易采用4画面分割设备，既使每个画面比较清楚，轻易观察，又可以观看多个图像；4个以上的画面比较小，且设备的价格比较高。
2.4编解码设备及相应的图像数据压缩技术
远程的图像传输涉及到图像的压缩和解压缩，一般编码器放置在变电所的控制室内，将现场的图像数据压缩为数字信号，传送到监控中心，解码器放置在监控中心，解开压缩的数据。编码器和解码器是互相对应的。有一对一的配置方式，也有一对多的配置方式。基于主机的视频图像压缩技术有面向硬件的和面向软件的（如Intel的In－deo）两大类。面向硬件的是基于DCT变换（离散余弦变换）等，有如下三种不同的算法摘要：
（1）视频图像压缩算法DVI（数字视频交互），压缩后图像数据率为1．5Mbps。
（2）用于综合业务数字网（ISDN）通信中的H．261算法。
（3）用于动态图像压缩的MPEG标准，目前有MPEG1，MPEG2，MPEG4三种算法。其中MPEG1的图像质量和家用电视系统相近，压缩后的数据率为1Mbps～2Mbps，亮度信号的分辨率为360×240，色度信号的分辨率为180×120，每秒30帧。MPEG2算法的原始目标是对每秒30帧的720×572分辨率的视频信号进行压缩，压缩后的数据传输速率为5Mbps～10Mbps。
目前应用较多的为H．261，MPEG1和MPEG2三种方式，由于变电所的图像是静态和动态相结合，以静态为主，因此三种方式都适合，当然，高倍率的数据压缩是以损失原始数据信息量为代价的，会影响到传输图像的质量。
3图像监控系统方案的比较
3.1监控和通讯
（1）监控方式
1）由调度或监控中心（在局大楼内）统一监视、控制，适用于变电所数量不多，分布较集中的电力局。
2）由若干监控中心分别监控变电所，再将图像上传到局大楼的方式，三级结构，适用于变电所数量较多，分布较广的地区。
3）监控中心和MIS网终端应有一定的优先级，一般来说，监控中心优先控制和操作，MIS终端只能监视和切换画面，两者不能有冲突．（2）通讯和传输方式
图像视频信号的传输途径有多种摘要：一点多址小微波、音频电缆扩频通讯传输、光纤2M数据口传输、电话电缆传输等方式。从实际应用效果来看，光纤传输效果最好。用电话线传输图像轻易产生断续现象，不利于观察防火、防盗现象，但观察静态事物，尚可应用。
图像监控系统的分布和通讯通道的布置有关，有以下几种方式摘要：变电所和监控中心有直接的通讯连接；变电所和局大楼有直接的光纤连接，监控中心再和局大楼有通讯连接，两种情况考虑的方案应有所不同。
信息传输通常采用TCP／IP和网络组波（Multicast）的技术，最大限度利用了网络的传输性能和网络带宽，避免网络的拥塞．
3.2信息压缩形式
（1）硬件压缩、软件解压的方式
用一个软件就能解决所有的解压缩新问题，且升级换代轻易，降低了成本，MIS网上的计算机只要安装相应的软件并授权，就可以成为一台功能齐全的监控主机，但稳定性较硬件为差，同一监控中心的变电所之间兼容性差。
（2）硬件压缩、硬件解压的方式
稳定性好，若采用一对多解码器，成本较低，但兼容性差；若采用一对一编解码器，只要总体设计原理相同，不受产品限制，但主站的控制软件也不具备兼容性，且监控中心的解码设备数量繁多，若监控中心的通讯通过调度中心转发，则电力大楼的硬件设备也很多，且需要两套编解码设备，上网需要两次压缩解压缩。
3.3控制界面操作
主站软件在控制云台方面的操作有两种方式摘要：
（1）界面提供专业控制面板，用鼠标点击相应的方向进行控制。
（2）直接在图形界面上引导云台的转动方向，鼠标指针向哪个方向滑动云台就朝相应方向转动。
后种方式对于监控人员来说，非常方便，易于操作。
可以在电子地图上直接用鼠标双击获得远程终端的图像和对应摄像机切换和控制权。地图可完全模拟相应变电所环境，方便操作人员寻找摄像机和快速切换。
3.4发热报警装置
变电所设备发热也是比较常见的新问题，时间一长，轻易造成事故。可以采用两种方法监视无人值班变电所的发热状况摘要：
（1）用红外摄像机进行监视报警，成本较高。
（2）用金属片发热变色，摄像机自动巡回检测后自动报警，比常规的红外测温仪要方便很多。金属片一般装设在开关或变压器的端头位置。
3.5无线摄像机和无线对讲设备
采用无线摄像机和无线对讲设备，当变电所有人巡视或操作时，随身携带以便于远方监视，防止走错间隔或误操作。为今后变电所单人操作监视的运行方式做好技术预备。
无线摄像机体积小，且通常镜头和发射天线均包含在其中，发射功率小，传送距离较近，大多在100m之内能接收。因此无线接收接口必须配置在适当的位置（一般在主控室），以保证信号的畅通。
无线摄像机可以做成帽式或手提式。由实践得知，帽式在头上运行人员走动时经常发生抖动，难以迅速聚焦，而手提式结构可视角度大，轻便便利，比较切合单人操作摄像。
3.6其他设备
（1）升降车。室外一体化摄像机由于架设位置比较高，天长日久玻璃面罩积灰，摄像质量严重下降，定期布置清扫又受到平安距离影响，因此可设计为升降机结构，只在第一次安装调试时需要停电，以后的维护极为方便。
（2）滑轨。开关室的结构一般成行排列，只设一个或少量的摄像头无法看清每个开关柜的状况，无法对运行提供依据。设多个摄像机既增加成本，也存在死角。因此设计和开发步进马达式的电动滑轨装置，操作人员在远方就能控制摄像机前后左右移动，灵活方便，又降低造价。
（3）组合电缆。电力系统对电缆有非凡要求摘要：阻燃、防火、防小动物，目前市场上还无铠装的视频电缆，因此可以设计将控制电缆、视频电缆、电源电缆三合一，制成铠装阻燃电缆，既对高压电磁场起到良好的屏蔽功能，又方便安装和施工。
4其他辅助系统的接入
4.1防火、防盗装置
在没有考虑变电所图像监控时，防火、防盗装置也是作为无人值班变电所的必要条件提出的，它结合综合自动化输出两个综合信号，存在的缺陷是经常出现误报，由于综合信号无法得知什么区域发生火警和盗警，工作人员赶到现场，可能为时已晚。
假如能将防火、防盗结合图像监控系统，就可以解决上述新问题。采用警情联动功能，当发生报警时，立即启动摄像机，可以得知是哪个区域发生报警，是否误报，重要情况还可启动自动录像装置，为事故分析提供条件。
目前绝大多数厂家生产的火灾、防盗报警控制器不具备报警规约的输出功能，或只有一个开关量接点输入，因此防火、防盗设备和图像监控的结合需要合作开发，且火灾报警控制器要经中国消防产品质量认证，控制器可采用RS232标准接口和上位机通讯。
和防火、防盗设备相连，探测报警信号源有以下几种摘要：烟感探测器、热感红外线控测器、微波物体移动感知器、开关、玻璃破碎感知器等等。一般无人值班变电所大多采用前三种探测器。若经济条件较好，可采用多种探测器相结合的方式。为减少单一探测原理装置易产生的误报，可以将红外、微波、超身等探测方法组合成双鉴式，即基于两种原理的复合式报警器。
4.2变电所照明系统
图像监控装置启动变电所照明有两种方案摘要：
（1）摄像机上安装射灯，可以随着摄像机的转动而转动，远方控制，灵活性高，但亮度范围有所限制。
（2）启动变电所的照明电源，当有警情或远方控制时，可以开启变电所相应位置的灯光，亮度范围广、效果好。
4.3长延时录像机
监控中心在采用计算机监控时，可用计算机硬盘录像，必要时采用双硬盘备份，但硬盘录像时往往计算机运行速度就很慢，不能同时调用图像或控制。但很多情况下可以在监控中心外接长延时录像机进行录像。24h的长延时录像机比较理想，每日只需更换一盘录像带。讯协议对于子站的技术、通讯接入以及MIS的联网都大有影响，因此一旦主站方案选定后，再采用另一家厂家的产品，很难兼容和接入，对系统的图像质量也很有影响。假如有多个监控中心，虽然不同主站各自可以采用不同的系统，但是假如要联入MIS网，又将会互相冲突。因此在考虑安装图像监控系统时，一定要有一个总体的方案。一般变电所内需要监视的位置有摘要：
（1）主变摘要：油位，中性点接地闸刀，端头的发热情况。
（2）开关室摘要：监视开关室的人员出入及开关操作的正确性，及面板上的微机保护或自动化装置的面板。
（3）门厅摘要：监视进出的人员。
（4）电容器室摘要：防盗、防火监视。
（5）主控室摘要：监视设备、直流系统、自动化装置等设备的读数，计算机等设备的防盗，运行人员的现场情况等。
（6）电缆层摘要：防火。
集各有关单位的人员进行讨论，非凡是运行人员对摄像头的布置，通讯人员对通讯的接入和设备调试，计算机人员对于MIS网的接入和设置，保卫人员结合防火、防盗等都要有一个综合的考虑，新建的变电所应在投产之前进行布线和设备安装等需要停电的工作，改造的变电所要结合检修一起施工。在施工中应注重摘要：
（1）图像监控系统的施工平安新问题相当重要，既要考虑安装时的平安间距，又要考虑维护的方便性。
电力监控系统范文2
随着电力需求的不断增加，在电力电缆运行过程中综合监控系统具有重要作用。电力电缆综合监控系统的设计，将电网一次设备有线网络监控转变为无线通信网络监控，大大降低了一次设备的监控成本，未来电力电缆综合监控系统的发展有很大市场前景，能够为我国电网的发展带来明显效益。因此，本文基于B/S软件架构，对电力电缆综合监控系统的架构、工作流以及功能进行设计，试图为之提供行之有效的可行性建议。
【关键词】电力电缆 监控系统 B/S 设计
随着我国电网的发展，国家开始重视电力电缆的设计，在电力电缆维护管理方面，综合监控系统具有重要意义。在电力电缆设计中，综合监控系统起到的作用是有效监控一次设备运行状态。研究得知，以往综合监控系统对电网一次设备的监控采用的有线网络技术，缺点是布线难、成本高、维护困难，综合监控系统的设计和使用将对一次设备的监测转变为无线网络，采用无线监控技术，有效提高了监控效率。
1 电力电缆综合监控系统的架构设计
1.1 系统组成
电力电缆综合监控系统由三个部分组成，分别为：前端系统、网络传输系统和监控中心系统。系统图如图1所示。
1.2 工作原理
前端系统摄像头将采集的信号经过模拟线缆传输到视频编码服务器中，信号在视频编码服务器中经过编码和压缩之后，经过网络传输系统，传输至监控中心系统。
2 电力电缆综合监控系统的设计
2.1 前端系统
电力电缆综合监控系统的前端系统，主要是由三个部分组成，网络视频编码器、信号采集摄像机和云台，主要作用是对重点区域进行视频监控。前端系统通过信号采集摄像机采集模拟信号，再将模拟信号传输至网络视频编码器中，模拟信号在网络视频编码器中会被压缩和编码处理，然后输出数字信号。通过数据通信网络，电力部门将数字信号传输至监控管理中心，监控管理中心将数字信号解压得到视频信号，并且通过信号转换在显示屏进行播放。
2.2 网络传输系统
网络传统系统采用是光同步数字传输网络。该网络的组成部分是不同类型的网元设备，组成载体是光缆路线。光同步数字传输网络通过这些不同类型的网元设备，可以实现不同的功能，比如：同步复用、交叉连接和网络故障自检、自愈等。长距离传输会使得光信号在传输过程中受到影响，但是光同步传输网络的自愈功能可以对光信号进行放大和整形处理，得到质量较高的光信号。如果光同步数字传输网络的某个传输通道出现故障时，交叉连接功能可以有效保护复接段的通道，并且将信号接入保护通道。
2.3 监控中心系统
电力电缆综合监控系统是由三个部分组成，分别为监控客户终端、监控管理系统和图像监控服务器。远端和近端现场监测设备的管理，由监控中心负责，为了确保还原后的信号能够准确传输至主控计算机中。主控计算机接收到还原信号后会在屏幕上显示相应的图像，并且自动详细记录下监测设备和仪表的运行情况，此时，监控中心的外置大屏幕会与主控计算机屏幕显示同样的图像信息。监控中心系统能够随意切换和控制前端系统的信号采集摄像机，一旦现场出现紧急情况，前端系统摄像头会在联动机制的作用下自动发出声光报警，并且将摄像头对准紧急情况发生区域，自动录像并进行光盘刻录。
3 可靠性及关键技术的评价
3.1 可靠性
该系统采用B/S架构，具有分布式特点，业务扩展及维护简单，具有良好的共享性。开发语言采用成熟的JAVA编程语言，数据库采用企业版SQL Server 2008，此外，综合监控系统的安全运行是监控工作的有利保障。电力电缆中继电保护系统是维护电网安全稳定工作的最后保护关口，因此，它需要具有极高的安全性和可靠性。这就要求在设计电力电缆综合监控系统过程中，将继电保护系统与综合监控系统分离，确保两者的独立性，严禁继电保护系统的控制回路与综合监控系统相连，从而有效提高系统运行的可靠性和稳定性。
3.2 关键技术
电力电缆综合监控系统，将过去监测一次设备的有线网络替换成无线网络，无线传感网络技术具有较好的灵活性，能够在监测区域合理布置节点，方便实现对一次设备运行状态的在线监测，彻底消除了有线监测网络布线难的问题，并且有效降低了电力电缆一次设备监测系统的建设成本和工作复杂程度。
4 总结
综上所述，电力电缆综合监控系统的运用，能够大大提高输电线路故障监测效率，具有显著效益。电力电缆综合监控系统设计是基于无线传感网络，因此，电力电缆综合监控系统与卫星通信技术结合，可以实现全国不同区域的电网运行状态的无线在线监控，以便在地方电网出现故障时，能够及时得到技术服务支持，及时消除电网故障，确保各地电网安全稳定运行。
参考文献
[1]唐忠，杨春旭.智能电网关键技术及其与物联网技术的融合[J].上海电力学院学报，2011（05）.
[2]戴金源.高压电力电缆绝缘在线监测[A].2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会[C]，2009.
[3]李华春.基于FPGA的XLPE电缆局部放电在线监测技术[J].电线电缆，2009（03）.
作者简介
耿芳远（1974-），男。大学本科学历。现供职于山东科华电力技术有限公司，从事电力自动化方向的研究。
电力监控系统范文3
关键词：电力监控系统；供配电设计；应用
中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510143-02
出于对有效控制运营成本、降低损失以及进一步提升效率的考虑，供电企业对配电设计予以了高度关注，并提出较高的设计标准。作为供配电设计中极为关键的一项内容，电力监控系统在控制电力运营成本，维持电网管理效率等方面发挥着不容忽视的重要作用。
1 电力监控系统基本功能
1）采集数据，主要是采集模拟量、开关量以及电能计量等。其中，模拟量采集方式有直流采样以及交流采样两种，前者主要是利用变送器将交流电压及电流信号转换为直流信号，便于A/D转换器输入；后者则利用互感器将输入到A/D转换器的信号转换为交流电压及电流信号；开关量主要包括断路器状态、接地刀闸状态、隔离开关状态、运行报警信号、断电保护动作信号以及同期监测信号等；电能计量主要指的是采集有功电能以及无功电能。电力监控系统在采集电能方面比较常用的方式主要有软件计算法以及电能脉冲计量法两种。2）记录事件顺序，主要内容包括记录断路器合闸及分闸记录以及保护动作的顺序等。需要保证拥有足够的内存空间，以便对事件顺序记录进行存储，防止在后台监控系统或远程控制主战通信出现故障的情况下事件信息遗失问题的出现。3）记录故障，主要是对继电保护动作前后和故障相关的电流量及母线电压进行记录。4）远程操作。借助计算机，操作人员可以操控断路器及隔离开关的分闸及合闸，为了避免由于计算机故障导致被控设备无法控问题的发生，需要设计人工分闸及合闸控制。5）安全性监控。系统运行中，监控系统要对电流及电压等模拟量进行严密监控，一旦发现越限情况，要在及时发出警报，并将越限时间及越限值记录下来；同时还要负责对保护装置和自控装置的工作状态进行监控。6）相关数据的处理，主要包括对相关数据进行分析、记录、保存，为用户进行信息查询提供便利，同时还要制作相应的报表。7）监视电能质量。所谓电能质量问题主要是指造成电力设备出现故障或者误操作的电流、电压或者是频率的静态偏差以及动态扰动等，比较常见的有电压有效值改变，电压出现波动、暂降或者是暂时中断等。
2 电力监控系统设计方案
设备层智能化是指通过居民小区智能化传感器来对各种物理信息及参数进行搜集，并向特定电量信号进行转变，来供电网系统加以辨认。同时，进一步向数字信号转化来方便计算机的相关处理。执行器经历了通信线路的传输和交换，不仅可以完成中心计算机指令向电信号的转化，也可完成与命令相对应的动作。设备层中所应用的技术为分布式控制技术，在居民小区进行独立控制器的分别安装，所安装的控制器在维持自身工作独立性的同时，又同计算机和其他控制器间维持着相应的联系，而设备层智能化也正是通过这样既独立又彼此联系的控制器来实现的。
管理层是通过监控计算机实施人机交换，来实现对设备运行状况的实时检查。同时，还可通过对系统运行参数的修改，来对设备运行状态进行改变。管理层中所应用的技术为集成技术，其通过网络通信及计算机技术来将居民小区内配电设备智能化子系统有效地融合在一起。利用信息共享与信息交换来协调各子系统间的运行状态。
电力监控系统主要包括系统管理层、通信接口层以及现场监控层。
2.1 监控组态软件基本功能
所谓监控组态软件，指的是以数据监控及采集为主要内容，拥有组态功能，可以生成目标应用系统的软件。对于操作人员而言，通过监控组态软件，可以十分便捷的取得现场数据，发出命令，进而实现实时监控。
电力监控组态软件的基本功能包括以下几方面：1）绘图，例如位图、按钮、滑动条、元图、标签或时钟等；2）编辑，即可以实现粘贴、复制、剪切或者是删除画图对象，此外还可以进行旋转、移动、对齐或者是翻转等操作；3）验证身份，即在启动以及退出程序时进行用户登录和退出；对用户所进行的诸如文件的修改或删除、数据读写等操作进行权限验证，防止出现非法操作的情况；4）曲线显示，也就是对实时曲线以及历史曲线进行显示，为用户及时了解数据信息提供便利；5）生成报表，也就是在汇总相关信息的基础上按照既定格式进行打印或保存；6）OPC接口，主要是为上级系统和电力监控系统间开展数据交换提供便利。7）报警，主要涉及报警服务器的确定、警报显示方式、报警数据源以及动态报警信号确认等。
2.2 网络方案
电力监控系统分散控制以及集中管理功能的实现主要依托于现场总线技术，并将总线上充当网络节点的智能设备组建成网络系统。网络方案设计对确保电力系统监控功能的有效实现具有重要意义。
方案一：如果现场智能监控设备数量不多，并且较为集中，对于这种系统可以通过一条总线将所有的智能设备连接起来，利用接口转换器实现与监控主机之间的数据交换。
方案二：如果现场智能监控设备的数量较多，并且分散分布，首先依照就近原则在就地现场总线连接现场智能监控设备，之后再将主线连接到网关。
方案三：如果系统涉及到数个子变电站，规模较大，处于确保系统稳定性的考虑，需要针对各个子站分别设置监控主机，主要任务是对本站中的现场只能监控设备进行管理，负责站内数据运算，此外还要对信息进行筛选，确保发送到监控中心主机的都是必要信息。在得到监控中心主机授权的前提下，可以对子站监控主机进行查询或控制，这样，系统效率及可靠性将会有很大程度的提升。
2.3 现场智能监控设备功能
对于供配电电力监控系统而言，各个现场智能监控设备都是独立存在的，主要任务是收集并传输相关数据，按照监控主机的指示执行具体的操作，除此之外，还可以对开关设备的工作状态、相关参数以及设备故障等相关信息进行实时显示。现场只能监控设备的独立性主要体现在其运行并不依赖于监控网络，也不受其影响，换句话说，即使是监控网络出现传输故障，现场监控设备依旧可以正常的进行收集数据以及对相关信息予以动态显示，其相关功能并不会受到任何影响。
当前市场上有很多种类型的智能监控设备可供选择。电力监控系统的功能以及系统的经济成本在一定程度上取决于现场监控设备。因此，在电力监控系统方案设计过程中，要从用户的实际需求出发，同时对电力网络结构以及负荷级别等相关因素予以全面考虑，在此基础上确定最适宜的智能监控设备。
2.4 监控系统要求
1）主中压进线回路或者关键低压进线回路监控要求为：遥测；遥信，主要涉及到开关的分合及故障状态；遥控，及控制开关的分合；预警输出设置；实时显示；标准的通信接口；监测电能质量，单次谐波分析（大于63次）、波形捕捉及报警以及监视电压骤升、骤降等；设备配置，选择CM4250；2）低压进线回路或关键出现回路的监控要求与前者大致相同，区别在于监测电能质量方面，单次谐波分析（低于63次）以及监视电压的骤升及骤降情况；设备配置选择PM800；3）出线回路监控要求为：遥测，主要针对单相或三相电流及母排电压，可以对报警进行设定；遥信，主要针对的是断路器的分合及故障状态；遥控，同样负责控制开关的分合；标准通信接口；设备配置，选择MC系列多回路监控单元，监控各单元数条馈出线回路。
电力监控系统范文4
【关键词】分布式；保护监控装置；电力监控系统；微机
目前我国所采用的微机保护监控装置大多自身都带有相应的RS485接口或者RS232接口，能够通过PT和CT就地安装在变电所一次设备的附近，同时还可通过工业现场总线较为方便的组成一个局域网络，利用计算机远程控制或者操纵这些装置，通过上位监控微机自身所具备的强大计算判断功能来监控变配电所实时运行的状况。相对于传统以人为作为核心的监控系统而言，微机电力监控系统是一种集数据通信、保护、控制和测量功能等为一体的一种系统，便于促进变电站综合自动化目标的实现。本文笔者就基于分布式保护监控装置的电力监控系统来进行详细地阐述。
1 系统基本功能结构的概述
该系统主要的任务就是完成在实际生产过程中其运动系统的四个基本功能，即遥调、遥测、遥控和遥信功能，通过变压器、进线和母线等的实时频率、电压、功率以及电流等来控制母线断路器的储能状态、分合状态以及开关柜手车位置等相关信息，并将其实时传送至上位监控主机，经过上位监控主机来下达断路器的分合命令，并对微机保护装置实施参数的设定等，在其整个电力系统的监控过程中，要求其数据的采集以及处理必须要具备一定实时性。
在枢纽站中早期的监控系统主要是以集中方式来实施监控管理，这种监控系统的费用较低，且简单实用。但是其也存在着不足之处，即机房的布线过多和过长，为施工带来了一定的难度，同时其模拟量的采集精度比较低，系统的扩容较差。
而本文所介绍的这种电力监控系统则是基于分布式所设计的一种监控系统，其结构主要如上图1所示。该系统是由监控主机、被监控对象以及微机保护监控装置所组成的，是一种分层系统，其中微机保护监控装置为三相综合电力监控仪器，是一种集显示、遥测、通讯、遥信以及遥控等各功能为一体的仪器，主要是用于继电保护中的ABB微机保护装置，以及用于接地保护中的直流屏系统或者小电流接地选线装置等，这些装置自身均带有RS485接口或者RS232接口。同时该电力监控仪具备光电隔离的RS485通讯口，能经过屏蔽双绞线组成为局域网，构成一个经济且高效的电力监控网。此外，ABB微机继电装置自身带有相应的RS232接口，经过RS232/485转换器后再经过屏蔽双绞线组成为局域网。这些仪表具备相应的远动功能，除了用于监控以外，同时还可向上位机发送相应的监控数据。这种分布式的监控系统容易扩容，在扩充一个监控设备或者工作单元的时候，只需将485总线局域网直接接入即可，该系统的反映速度较快，其编程较为容易，数据的实时性也比较强，其性能的价格较高。
2 系统软件模块
该系统的软件模块框架主要如图2所示，其监控系统的主界面开发平台为Visual C#.net，其系统数据库采用的是SQL Sever 2000，经过对数据库的读写来完成遥控数据以及遥测数据的显示，并下发遥控命令，对配置参数进行调整与保护，查询SOE事件与历史数据。而通讯程序以及协议分析部分则是通过 VC++来达到实时性目的，利用串口来发送与接收报文，对接收到的数据实施报文解析并将其写入到数据库中去，把要发送的这些数据组织成为报文，经过串口来进行下发。对于保护跳闸等一些突发事件，将会经过自定义消息和主界面程序来实施通讯。看门狗程序则是用于异常情况发生的监测，比如死机，系统主界面程序与通讯程序每隔1s向看门狗程序发送一个自定义信息，若没有发送则说明程序的运行中止。
系统主界面有电流棒图、监控系统主接线图、电压棒图以及保护装置图等，主接线图不仅可将各进线与馈线的功率、电压以及电流等实时电量信息实时的反映出来，同时各断路器、保护配置图、手车的分合状态以及分布式保护监控装置的实际工作情况也会被实时显示出来。系统的操作主要是通过菜单来完成，通过巡检各类监控设备，对遥测到的实时数据进行采集，利用计算机来进行分析并显示在遥测数据表中；接着读取刀闸开关和断路器等遥信实时数据，并显示在遥信表中。系统通过数据库将SOE事件实时记录下来，点击操作界面窗口上所对应的图标，可以更方便地查询各断路器与开关的状态以及各路的功率值、电流和电压，将当前电路自身的状态与短路电流发生的变化情况显示出来，查询记录SOE事件的相关数据库，将当前遥信状态以及遥测值打印出来。最后，点击线路图上各个断路器以及开关来下发遥控命令并提供相应的在线帮助信息。
3 系统设计中的关键技术
3.1 数据库的查询优化技术
监控系统所采用的SQL数据库，因长期运行，其历史数据越来越多，就会出现“数据爆炸”等问题，对数据访问速度将会造成严重的影响，甚者还会引发事务冲突而导致系统的崩溃。对此，在面对海量数据的时候，可采取定期转储的方式，即每隔一段时间将历史数据库中一部分数据移出数据库，这样使历史数据库随时只保持一定数量的数据，以此有效控制数据量。
数据的查询非常耗费CPU时间，特别是在查询大量数据的时候，计算机在等待数据库返回数据常常会导致CPU时间过于紧张，以致于出现堵塞现象。针对这种问题，在设计系统的时候，应该由一个工程线程来专门负责数据的查询，待该查询线程收到来自于主线程消息通知以后，根据操作人员的要求来进行数据库的访问，并执行SQL语句，待数据返回后，将这些数据反馈给主线程， 最后由主线程输出。操作人员在发出查询命令的时候，主线程就会立即发出一个定向消息，通知查询工作线程工作的进行，同时指明结果数据的储存区域。查询工作线程在完成工作以后，相应的也会向主线程发出一个定向消息，通知主线程其查询工作完毕。这种方式不仅有效解决了CPU时间过于紧张的问题，同时在一定程度上还提高了其工作效率。
3.2 通讯协议的分析
采集电力系统的监控数据主要的方式为问答运行法，其主站和各RTU间基本都是问答式。由于和多种监控设备进行通信，用于不同目的的监控设备发出的协议格式也均有不同。对此，在监控系统中，首先采用多个线程来完成多种数据的收发过程，在各个线程中分别完成其所管辖区域的协议后，接着将这些协议格式转换为一个统一的格式，这样就能利用一个线程来完成多个格式相类似的协议数据收发。
比如，在系统中用于做特定保护监控的ABB150JC与140JC，其通信协议具有很多相同的属性，可利用同一线程来完成其数据的收发，这样在减少线程数目的同时，主线程对于用户操作的响应速度也不至于过慢。系统中的线程数目应该结合实际的现场监控规模来明确。在线程中，按照具体协议的特征，监控主站和现场设设备的数据交换应该采用不同机制，其中对于响应较为快速的现场设备，可采取轮询的方式，在每个子站轮询时间内完成一次完整的数据交换；而对于响应比较慢的现场设备，则可以采用时间片的方式。
3.3 通讯协议校验算法
在通讯系统中各站点间的通讯协议主要采用的是MODBUS串行通信协议，因容易受到传输距离与现场状况等各种因素的影响，各站点间的通讯数据经常会发生一些无法预测的错误，为了避免这些错误带来影响，在通讯的时候，应该采用循环冗余码来进行校验。
在该系统中所采用的CRC—16码主要是由两个字节所组成的。在校验开始之前，CRC寄存器的每一位均预置为1，接着将CRC寄存器和8—bit的数据实行异或，之后将CRC寄存器从高至低移位，在最高位处补零，若最低位为1，则应该将寄存器和预定义多项式码实施异或，重复上述动作进行8次移位，待所有字符处理完成以后，CRC寄存器的值就是最终CRC值，最后对最终CRC值进行校验，CRC校验主要有两种方法，即计算法与查表法，由于查表法的模块代码较少，可移植性较好，同时其修改灵活且计算量小，因此在该程序中主要采用的是查表法。
参考文献：
[1]罗海波.分布式电源监控保护装置的硬件设计和保护逻辑的研究[D].江苏科技大学，2012.
[2]杨阳.分布式电源监控保护装置保护算法研究及软件设计[D].江苏科技大学，2012.
[3]郭创新，周恒俊，秦杰等.分布式企业级电气化监控和能量管理系统（E3CS）[J].电力科学与技术学报，2010（1）.
[4]孙昶辉，冯辰虎，来风刚等.分布式智能电子配线系统的功能与应用[J].电力信息化，2012（9）.
电力监控系统范文5
【关键词】系统；地铁；电力监控；分析
电力综合监控系统简称SCADA系统，它以计算机为基础，用于监控现场的运行设备，使调度中心实现采集数据、控制设备、测量和调节参数及报警等功能的调度自动化系统。以下用系统的特性介绍该系统：
1 整体性
整体性要求系统由多个要素组成，各要素之间相互联系，构成有机整体，实现“1+1>2”的效果。
电力监控中系统基本按照两级管理（控制中心级和车站级），三级控制（控制中心级、车站级和现场级）方式进行使用和管理，他们之间既相互联系又相对独立。
控制中心级电力监控系统对全线重要监控设备的状态、性能信息进行实时收集和处理，通过各种调度员工作站，将信息转换成数字化和图像化的形式显示出来，供调度人员监控，同时系统可以自动地根据一定的逻辑关系向被监控设备或系统传达指示命令，从而完成对全线供电设备的统一监视、控制、调度和管理。
车站级电力监控系统负责实时收集并处理所处车站供电设备的状态、性能信息，当控制中心级电力监控系统或通信网络出现故障，无法正常工作时，该系统可对车站范围内的供电设备进行控制管理。
现场级测控设备设置在各个供电设备附近，和监控系统的中心和车辆及均有通信接口，负责接口转换，信息的采集、汇聚、传送，命令的接收、执行和反馈。
在系统整体网络结构中，控制中心级监控系统和车站级监控系统是信息收集、处理、分析与系统实时调度管理的关键节点，而现场测控设备是整个监控系统的接口设备。三者缺一不可，共同组成一个完整的电力监控系统。
2 目的性
城市轨道交通系统是一种高密度、大运量的交通系统，必须保证其高度的安全性和可靠性，而电力综合监控自动化系统的目的则是为整个轨道交通的安全运行提供基础保障。
目的决定功能，城市轨道交通电力监控系统的“四遥”功能体现了它的目的性，即遥测、遥信、遥控、遥调。遥测指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量；遥信指远方监视系统及设备的工作、运行情况；遥控指远方控制或保护供电设备的分、合、起、停等工作状态；遥调指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。电力监控系统通过数据采集、设备控制、测量参数调节以及各类信号报警等各项功能，对城市轨道交通全线各类变配电所、接触网等电力设备运行情况进行分层分布远程实时监视和控制，从而达到保障系统的正常运行、提升供变配电系统调度、管理及维修的自动化程度，提升供电质量，保证系统安全可靠运行的目的。
3 相关性
现实世界是普遍联系的，系统中相互关联的各要素相互制约与相互影响，它们之间的相关性确定了系统特有的整体形态与功能。
城市轨道交通SCADA系统通常包括调度主站系统，变电站综合自动化系统和通信专业提供的所间通信通道三部分。控制中心调度主站系统通过通信通道与变电所主控单元进行信息交换；变电站综合自动化系统通过所内通信网与所内IED装置通信，通过通信通道与调度主站进行通信，三者相互联系，相互影响，共同决定了SCADA系统的整体形态，实现了系统的功能。
4 动态性
各种物质的特性、结构、形态、功能及其规律都是通过运动表现出来的，要认识系统必须研究系统的运动。开放系统与外界进行物质能量和信息的交换，系统内部结构也随之不断变化。
电力监控系统的通道切换功能充分体现了系统的动态性。系统实时监视通道运行情况，能自动依据通道运行情况切换主、备通道，同时调度人员也可手动切换。
5 适应性
系统与周围环境之间通常都有物质、能量和信息交换，环境的变化会引起系统特性的改变。因此，一般结构良好的系统必须具有反馈系统、自适应和自学习系统，以保持对客观环境的适应能力。
电力监控系统的适应性体现在：
（1）容错能力、自诊断、自恢复能力。它具备高度的容错功能，系统关键节点采用冗余配置，软件按照模块化设计，不同的软件模块能配置到不同的节点上，并且可定义模块在设备或软件故障情况下的功能转移，实现“1+N”软件容错功能，保证系统在硬件节点、软件模块等任意单一故障的情况下能不受影响而正常稳定的运行。
（2）软件在线编辑、改进功能。系统软件满足开放性标准的要求，最大限度地保证在未来系统功能需求改变或增加的情况下，如硬件节点的增加、数据库容量的扩充、系统软件功能的增强等，不影响系统的稳定运行。
（3）地铁电力监控系统正向通信接口标准化、设备间的互操作性增强化的方向发展。从目前地铁建设实践经验来看，有效解决好各种设备间的接口通信是保证并提高地铁电力监控系统运行安全性的关键所在。由于各大传统的间隔层电力设备和监控系统厂商几乎都有适用于自家设备的通信协议，各种协议之间无法直接通信，因此只有要求各厂家采用开放式的接口和通信协议，构建一个开放的系统，才能从根本上解决接口问题，适应系统本身不断变化的要求。
6 复杂性
现代系统的复杂性一般表现在多结构、多目标、多功能、多参数、多输入、多变化。
城市轨道交通电力监控系统采用分层分布的结构体系，属于大型复杂系统。系统各站信息量大，包括遥测、遥信、遥控量，信息量的采集点分散，分布在沿线的各变电所，且数量众多。监控系统实时和定时采集现场设备的信息，包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等，将采集到的数据通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并在数据库中存储重要的信息量。另外，目前地铁逐渐趋于网络化，运营线路交叉，出现2条线路共用变电站的“共用点”情况及一条线电源来自另一条线路的变电站的“转供电”情况，两条线路的电力监控系统需要进行数据的交互和复用，一个变电站的稳定运行决定着至少两条线路的安全和稳定运行，加之电力监控系统的动态变化特性，使其成为复杂度极高的系统。
7 有序性
系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，体现了系统的有序性，系统的有序性可表述为系统是由较低级的子系统组成的，而该系统自己有是更大系统的一个子系统。
电力监控系统与高压供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统、以及综合接地系统、供电系统运行维修机构共同组成供电系统。
高压供电系统将电从发电厂经升压、高压输电网、区域输电网、区域变电站至主降压变电所；牵引供电系统则负责将电能转化为机械能，为牵引列车组在轨道上运行提供动力；动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源；综合接地系统在防雷电流、防杂散电流、工作接地等方面均起到重要作用，是地铁工程人身安全、设备安全和运营可靠性的重要保证；电力监控系统对整个监控系统中变电所和电网运行状态进行监控和控制，实现自动化调度管理。各个子系统分工合作，协调配合，保证供电系统的有序进行。
而电力监控系统又由调度主站系统，变电站综合自动化系统和所间通信通道三部分构成。
调度主站系统主要由如下几个子系统组成：数据采集和SCADA服务器，数据库服务器，操作员工作站（OPU），WEB服务器等，它们通过以太网连接。其中：数据采集和SCADA服务器接收被控站通过网络通道传送的原始数据，将其处理成熟数据后，由SCADA服务器传送给全系统其他节点。数据库服务器负责把系统的所有YC、YX、KWH、通道、厂站、接点的参数存储到硬盘上。OPU为操作员提供全图形操作人机界面，供调度员进行数据监视。
变电所综合自动化系统的系统结构由站控层，间隔层和所内通信网三部分组成。不仅可以完成传统的RTU功能，还可以实现变电所各个设备的电流、电压、功率、电度采集和供电设备的监视、控制、联动、联锁、闭锁、自动投切等功能。
所间通信通道采用冗余方案，通信软件采用冗余线程，保证系统的可靠性。
8 开放性
系统与环境是相互适应、协调的，开放性是指系统与环境发生交换关系的属性，输入与输出是开放性的两个方面。
电力监控系统与通信系统：通信系统是实现电力监控系统的关键部分，电力监控系统借助有效的通信手段，通过通信网络将控制中心的命令准确的传送到为数众多的远方终端，并将从远方终端采集的各设备的运行信息反馈回控制中心。
电力监控系统与漏电火灾报警系统：漏电火灾产生的根源是供电系统中存在的不易被发现的漏电电流，而电力监控系统可检测供电系统中的电气参数及状态变化，为判断电气故障提供参数依据；另一方面，漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，发现电气火灾隐患，及时报警，并将信息传递给电力监控系统。
电力监控系统与列车运行调度系统：列车正常运行需要电力监控系统对行车组织、故障维修和分析提供实时支持，若二者不能协调配合会造成一系列的问题。随着运输需求的增加，地铁运行调度可能通过加密班次来增加运能，一旦无法正确评估电网的负载能力，极易导致牵引供电设备的负荷超过系统的保护整定值，从而过载跳闸，即使没有跳闸，电力设备长期高负荷运转，也易引起设备老化、故障，这就要求各线路的电力监控和列车运行调度系统相互配合，将电力系统运行数据与行车数据结合分析，充分发挥多资源共享和多系统控制协同的优势。
【参考文献】
[1]左钧超，赵勤，吴仁德，胡学华.城市轨道交通电力监控系统研究[J].电气化铁道，2007.
[2]尹学明.重庆轻轨电力监控系统（SCADA）简述[J].黑龙江科技信息，2009.
[3]杨云林.城市轨道交通电力监控系统研究[J].艺术科技，2012.
[4]张佳，吴玉怀，徐斌涛.城市轨道交通电力监控系统的不足和未来展望[J].工业控制计算机，2012.
电力监控系统范文6
关键词 烟厂；PROFINET；电力监控系统；设计
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0022-01
高效、安全的电力监控系统能够极大的提高烟厂生产效率、生产质量、生产安全性。信息时代，各种电子技术以及计算机信息技术日益成熟，并且在实践中普遍应用，传统自动化设备和继电保护已经逐步被具有高稳定性运行性能的微机综合自动化系统取代。对设备运行状态参量进行快速、实时数据处理，并且正确诊断故障原因，做出相应的保护措施，也就是通常所说的系统数字化。数字化是常规继电保护和微机保护的最根本的区别。但是目前我国微机保护依然存在数据利用率不高而且传送速度较低的问题。结合相关理论知识和实践经验，作者认为借助PROFINET以及可编程计算机控制器技术和组态技术能够有效增强烟厂电力监控系统功能。
1 基于PROFINET的烟厂电力监控系统概况
依据Totally Integrated Automation（全集成自动化）基本思想，作者认为基于PROFINET的烟厂电力监控系统可分为现场级、控制级、管理级。
1）作为基于PROFINET的烟厂电力监控系统功能的基础，现场级组成部分有控制设备、仪表等，其中仪表主要有保护状态、开关、继电器等。现场级系统功能是将监测得到的传感器参数、系统设备状态数据进行上传，根据控制级的各项指令控制相应的执行机构。基于PROFINET的烟厂电力监控系统中设置现场总线PROFIBUS系统能够实现现场各种分散设备的有效连接，解决传统检测系统控制设备过于分散的问题，而且现场总线PROFIBUS系统具有标准化和开放性的特点。基于PROFINET的烟厂电力监控系统采用分布式配置，这样能够保证PROFIBUS—DP现场总线将现场设备、I/O模块和可编程序控制产生的信号进行有效电缆连接，通过执行器和检测器转换输入/输出模块数据，实现现场级和控制级设备的兼容和独立，为第三方设备通讯提出解决方案。
2）基于PROFINET的烟厂电力监控系统的控制级部分是现场级与管理级之间的枢纽，对系统功能实现具有关键作用。控制级部分基本功能是：接收现场级传入的各种数据，并且将处理后数据向管理级输送，同时根据管理级各种指令，执行对烟厂电力基本状态的监控。控制级的控制器是整个监控系统的核心所在，整个控制级的基本组成是：采用具有PROFINET接口的CPU315_2PN以及Siemenes集团生产的三套型号为CPU315_2PN/DP（S7_300）的PLC，数据交换网络则由交换机构和光纤建成，其中具有PROFINET接口的CPU315_2PN可以说实现I/O现场设备的相互连接，无需再次连接编程器的STEP7可以延伸至底端PROFIBUS中的各种设备，并且含有各种必备驱动。
3）管理级是基于PROFINET的烟厂电力监控系统的中枢部分，采用厂级办公自动化，对烟厂电力监控系统所有过程进行整体控制与管理。管理级借助信息系统实现各种数据的共享或交换，同时还具有人机接口，以便于整个烟厂内部系统与外界环境进行各种信息交换。管理级基本组成情况是：选用能够进行分布式、开放的数据库管理模式的大型网络数据库作为系统服务器，设置Client/Server（客户/服务器）系统结构作为管理层功能结构，增强管理层功能的可分割性和层次性。管理层服务器具有冗余、通讯、报表、报警、数据自动处理、状态显示以及远程控制操作等功能。
2 基于PROFINET的烟厂电力监控系统软件设计
高效的烟厂电力监控系统应该具有能够快速响应的控制中心，电力监控系统中数据转发中心、远程监视中心以及数据处理中心是系统中的监控组态软件，可见软件设计对于电力监控系统的重要意义。基于PROFINET的烟厂电力监控系统选用由Siemens集团制造的Windows Control Center 6.0组态软件，简称WinCC 6.0。WinCC6.0具有很强的SCADA级监视操作系统和控制自动化性能。运用于基于PROFINET的烟厂电力监控系统中能够实现的新功能有：集中和监控电力系统信息；二次回路故障能够借助逻辑状态显示进行准确查找；有效记录电机累计运行时间；电机运行情况可以通过历史曲线进行分析；故障状态可以通过故障录波进行有效分析；能够准确查询历史报警记录。
3 基于PROFINET的烟厂电力监控系统硬件配置
采用工业以太网PROFINET的监控系统中对于设备的特殊要求有：需要选用具有PROFINET接口的现场I/O子站耦合器；选用具有PROFINET接口的PLC；选用能够支持PROFINET功能的交换机。
4 基于PROFINET的烟厂电力监控系统控制网络配置
为了保障烟厂范围内信息流的快速交流以及有效监控，本系统选用由PROFIBUS国际组织推出的，基于工业以太网的跨供应商标准、开放式的PROFINET自动化总线标准。在运行中，PROFINET包含了网络安全、故障安全、分布式自动化、运动控制、实时以太网等最新自动化技术，能够有效解决电力监控系统网络配置问题。
5 结束语
总而言之，基于PROFINET的烟厂电力监控系统能够实现变压器保护、启停控制烟机设备等功能，而且基于PROFINET的烟厂电力监控系统具有更高的安全可靠性和清晰的层次性；基于PROFINET的烟厂电力监控系统能够极大的提高烟厂电力监控的有效性，提高烟厂生产的安全性和生产效率，对于烟厂的发展具有重要作用，我们要进一步深入探索如何更加完美的将PROFINET运用到电力监控系统中。
参考文献
[1]王德吉，栗卫军，边永生.基于PROFINET的烟厂电力监控系统设计[J].自动化博览，2009（3）.
[2]于王乐，吴永祥，詹林，王卫平.基于网格的电力监控系统设计与实现[J].中国科技信息，2011（3）.
