简单配电网主站监控系统功能设计及应用研究

简单配电网主站监控系统功能设计及应用研究

刘守明赵志键史宏伟施学召马忠

（国网河南省电力公司周口供电公司河南省466000）

摘要：随着我国经济发展对电力资源的需求不断上升，配电网建设速度、数量、规模等都在提高，并呈现出自动化、智能化的明显趋势。配电网系统技术与设备的不断升级，客观上需要大量监控设备正常运行，才能实现有效地数据收集、信息处理和安全监控，电网主站中监控系统的功能是不可或缺的。本文中笔者结合简单配电网主站监控系统功能需求分析展开研究，提出相应地设计方案，并进一步探讨有效应用方案。

关键词：配电网；主站系统；监控系统；设计；应用

基于我国配电网络自动化、智能化的发展趋势，监控系统不仅是实现自动、智能需求的必要环节，同时也改变了传统配电网的管理模式。监控系统的核心模块中包括电量采集、开关量输入/输出、电源、时钟等模块，可以实现终端与数据库的通信，提高配电网稳定运行水平，在具体的维护管理方面也大幅度促进了效率和质量。

一、配电网主站监控系统基本架构及需求分析

（一）配电网主站监控系统基本架构

结合我国配电网系统架构展开分析，其主要采用的是“分层集结”模式，设计依据来源于供电公司配电网现实管理运营模式，简单地，我们可以将配电网系统架构视为现实管理结构的“拓扑”，包括“分层管理”和“集中调度”两个维度；监控系统贯穿整个配电网络，软件系统最终并入配电网主站系统，作为整体管理功能的组成部分。独立运行的监控系统可分为三个层次，分别为：主站系统（×1）、子站系统（1×n）、智能终端（m×n），如下图1所示。

图1监控系统基本架构

第一，主站系统。该系统模块位于配电网电力调度中心的框架体系内（主站层），相应地中间层和终端层分别用来容纳自粘系统、智能终端，主站系统中包括了应用服务器、数据服务器、工作站、SCADA等部分，用来实现数据的处理。

第二，子站系统。该系统模块用来实现主站系统与终端设备的通讯、中转，以及部分通信数据的预处理，以此减少主站系统的负荷，提高系统运行效率。

第三，智能终端。智能终端模块包括配变、开关、无功补偿、绝缘等装置，可视为综合信息采集部分。

（二）配电网主站监控系统需求分析

第一，主站系统需求分析。主站系统需求与主站层需求保持一致，按照监控系统功能需求，主要包括：（1）数据采集，包括历史数据、实时数据、状态量、统计量等内容；（2）层级通信。主站系统与子站系统采取光纤通信模式，子站系统与智能终端采取无线通信模式（GPRS），这是满足配电网自动化、智能化的基础；（3）分析处理。智能终端采集到的数据传输到主站系统，配合主站层其他系统模块的功能，可对数据进行综合分析和处理，其中监控系统主站对满足基本加工、预处理，实现基本量到复合量的转化，包括电压、电流、有功、无功等；（4）远程控制。智能终端的通信模式采用GPRS无线通信模式，可实现遥调、遥控等实现远程控制，如开关分合、故障排查/排除等；（5）报警、维护与管理。智能终端所收集数据通过处理分析，实现终端告警、负荷告警、断线告警等，以此为基础展开维护和管理工作，相比传统人工检修模式更加节约资源、时间。

第二，子站系统需求分析。子站系统需求与主站系统相比较弱，主要功能集中在通信领域，包括数据采集功能、数据传输功能、数据记录功能、命令执行、自动检测、设置恢复等，此外，与主站系统不同的在于它可介入人机接口，用于人工不定期维护。

第三，智能终端需求分析。智能终端在整个配电网监控需求中至关重要，它既是信息收集装置，也是指令执行装置，概括地说其功能需求需要满足两个维度，即“数据采集”和“命令执行”。其中，数据采集基于双向通讯模式将模拟量、数字量传输到主站，执行则根据传感设备、数字命令、继电器设备展开；如“遥控”功能，通过指令远程改变现场设备的运行状态，但这种改变能力很有限，一般只包括开关的分合等“非此即彼”的操作。

二、配电网主站监控系统功能设计

（一）总体架构设计

基于安全性、稳定性要求满足的前提下，一个“简单配电网主站监控系统”可通过功能模块简化来实现，满足成本压缩、性价比提高的要求。很显然，最有效地精简来源于主站核心设备（服务器、工作站）的“一体化”，同时考虑到电力系统对软件系统应用的专业性高、移植率低的特点，可采用C/S模式，具体架构如图2所示。

图2简单配电网主站监控系统功能模块

（二）通信功能设计

通信功能包括两个方面设计，其一是主站系统与子站系统的通信，未保持稳定性采取有线光纤线路，而智能终端基本采取了GPRS无线通信模式，这是为了符合电力配电网络建设的广泛性，以及应对各种复杂的外部环境。GPRS采取一动通信GSM网络分组数据传输技术，稳定性好、速度快、范围广、盲点少，其最大的优势在于通过租赁方式来规避电力企业的投资和管理问题，由中国移动合作运营机构进行维护，便捷组网。

在传输方式设计上，主要包括“一对一”、“一对多”两类，本系统设计基于“简单”角度出发，采取“一对一”的方式可以满足点对点通信需求，即远程智能终端设备占用一个专门的信道，因此实时性、准确性都比较出色。相应地，为了节约成本而采用“一对多”的通信方式，实时性就会大幅度下降。

（三）数据库管理功能设计

数据库技术相对成熟，同样从“简单”角度出发，对于数据库管理功能的设计应该尽量减少冗余信息的产生，可采取关系型数据结构，利用C++语言开发；服务器操作系统为WindowsServer（2003），数据库系统选择MSSQLSERVER，此外做好必要的数据安全措施，如密码采样要采取可靠的加密算法设密，用户权限管理加强人工限制等。

三、配电网主站监控系统功能应用

（一）界面应用

主站监控系统界面应用应体现出良好的人机交互性，同时考虑到配电网主站层需要实时显示运行状态，可以考虑将主界面放入二级菜单或分屏现实模式。

主要的功能区域包括配变职能监控终端的覆盖情况、通信状态、数据采集情况、配变负载情况、电力监测现状、用户负荷、故障问题等。同时，主界面也要体现出全部子站、终端设备的运行状态，其他功能包括统计、查询、警报等可以作为辅助管理。

（二）查询应用