安科瑞 劉秋霞
摘要：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大和運行復雜度的增加，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式已無法滿足對電力系統(tǒng)實時性和安全性的需求。本文探討了電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術的現狀、面臨的挑戰(zhàn)及其未來發(fā)展趨勢。通過引入大數據、云計算、物聯網等技術，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控逐漸發(fā)展為集數據采集、故障診斷、實時監(jiān)控和預測性分析于一體的智能化系統(tǒng)。技術創(chuàng)新如5G通信、邊緣計算的應用，提高了系統(tǒng)響應速度和數據處理能力，推動了電力系統(tǒng)向智能化、自動化方向發(fā)展。系統(tǒng)集成、數據安全、設備兼容性等問題仍需進一步解決。
關鍵詞：電力系統(tǒng)，遠程監(jiān)控，智能化，數據分析，5G通信
引言：
電力系統(tǒng)是現代社會的基礎設施，其穩(wěn)定運行直接關系到國家經濟和人民生活的安全。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段已經無法滿足現代電網對實時監(jiān)控、故障預警和數據分析的需求。遠程監(jiān)控技術作為提高電力系統(tǒng)運行效率、減少故障發(fā)生、降低運維成本的重要手段，逐漸成為電力行業(yè)發(fā)展的關鍵所在。隨著大數據、物聯網、5G通信等技術的成熟，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控已經邁向智能化、自動化的發(fā)展階段。本文將探討電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術的發(fā)展歷程、當前面臨的挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展趨勢，為電力行業(yè)的技術創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展提供參考和啟示。
一、電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的應用背景與發(fā)展趨勢
隨著電力網絡規(guī)模的不斷擴大和系統(tǒng)復雜性的增加，傳統(tǒng)的人工巡檢和本地監(jiān)控手段已無法滿足對電力系統(tǒng)運行實時性、準確性和有效性的要求。因此，遠程監(jiān)控技術在電力系統(tǒng)中的應用應運而生，并成為提升電力系統(tǒng)運行管理水平的重要手段。電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控通過現代通信技術、傳感技術、自動化控制技術和數據處理技術的結合，能夠實現對電力設備、輸配電線路和電網運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、故障預警和數據分析。
近年來，隨著智能電網、物聯網、大數據和云計算等技術的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能逐漸從單一的數據采集和遠程控制，向多層次、智能化的綜合管理平臺轉變。這種轉變不僅提高了監(jiān)控的精度和反應速度，還使得電力系統(tǒng)的運行管理更加科學化、自動化和智能化。例如，采用智能傳感器實時采集電力設備的運行數據，通過無線通信技術將數據傳輸至集中控制平臺，利用大數據分析技術對電網運行狀況進行*面評估，并及時發(fā)現潛在的故障隱患，從而實現對電力系統(tǒng)的智能化監(jiān)控與管理。
隨著信息技術的不斷進步，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控已不再局限于對電力設備的監(jiān)視和狀態(tài)檢測，而是發(fā)展為具有故障診斷、狀態(tài)預測、優(yōu)化調度等多種功能的智能化系統(tǒng)。通過深度集成與融合，遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠實時對電力設備進行健康評估，識別可能的設備故障或電網異常，提前發(fā)出預警，并為運維人員提供準確的維護決策依據。這不僅有效提高了電力系統(tǒng)的運行效率，減少了系統(tǒng)停機和故障發(fā)生的幾率，也為電力企業(yè)降低了運維成本，并確保了電力供應的安全與穩(wěn)定。隨著國家對智能電網、綠色能源、可再生能源等領域的重視，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術的發(fā)展前景愈加廣闊。
二、電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控面臨的主要挑戰(zhàn)與問題
電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術在應用過程中面臨著一系列挑戰(zhàn)和問題，主要體現在技術、數據、系統(tǒng)集成和安全性等方面。電力系統(tǒng)規(guī)模龐大、設備類型復雜，傳統(tǒng)的監(jiān)控技術往往無法覆蓋所有的電力設備，尤其是在遠離城市的偏遠地區(qū)，網絡覆蓋不*全或通信信號弱使得遠程監(jiān)控的實施難度大幅增加。此外，不同電力設備和設施的監(jiān)控需求各異，如何設計一種統(tǒng)一的、兼容性強的系統(tǒng)架構以滿足多種設備、不同型號的接入與協(xié)同工作，是一個亟待解決的問題。
數據處理和分析的準確性和實時性成為遠程監(jiān)控技術實施的瓶頸之一。電力系統(tǒng)中產生的數據量巨大且復雜，涉及到電壓、電流、頻率、溫度、負荷等多個維度的實時數據，如何有效地采集、存儲、傳輸和分析這些海量數據，是對現有數據處理系統(tǒng)的一大考驗。尤其是隨著智能電表、傳感器等設備的普及，如何確保數據的準確性和實時性，避免由于數據異常、丟失或延遲導致誤判和錯誤響應，成為電力系統(tǒng)運行中的潛在風險。此外，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的系統(tǒng)集成問題也非常突出。許多監(jiān)控系統(tǒng)在開發(fā)時，往往是各個子系統(tǒng)獨立運行，缺乏良好的系統(tǒng)集成和數據共享平臺，導致信息孤島的出現。系統(tǒng)之間的互聯互通性較差，無法實現統(tǒng)一調度和有效協(xié)同，導致監(jiān)控效率低下和運維管理不便。不同廠商的設備、傳感器和監(jiān)控平臺在兼容性、標準化方面的差異，增加了系統(tǒng)部署和維護的難度，也導致了成本的增加。
安全性問題是電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)面臨的至大挑戰(zhàn)之一。隨著信息技術的廣泛應用，電力系統(tǒng)也逐漸成為網絡攻擊的目標。*客攻擊、電力設備遭受病毒或惡意軟件的入侵等安全隱患，可能導致電力監(jiān)控系統(tǒng)失效或被篡改，從而影響電力系統(tǒng)的正常運行。如何保護監(jiān)控數據的完整性與安全性，防范網絡攻擊和數據泄露，成為電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術實施和推廣的關鍵難題。因此，要解決這些挑戰(zhàn)，需要在技術創(chuàng)新、數據處理、系統(tǒng)集成及安全防護等方面進行*面深入的探索和改進，以確保電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的有效性、可靠性和安全性。
三、電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術的創(chuàng)新與未來發(fā)展
近年來，隨著大數據、云計算、物聯網等前沿技術的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控的技術框架也逐步從傳統(tǒng)的集中監(jiān)控模式向分布式智能監(jiān)控轉型。新一代監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有更強的實時數據處理能力，還能在海量數據中通過深度學習和機器學習算法對電力設備的運行狀態(tài)進行智能分析和預測，為運維人員提供準確的決策支持。通過對電力設備的故障模式進行深度學習訓練，系統(tǒng)能夠在出現異常時提前做出預警，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控方法中無法快速響應和修復的問題。
在通信技術的創(chuàng)新上，5G技術的應用為電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控提供了更高帶寬、更低延遲和更穩(wěn)定的網絡支持。通過5G網絡，電力系統(tǒng)可以實現實時、高效的數據傳輸，使得監(jiān)控系統(tǒng)能夠快速響應突發(fā)事件和電網波動，進一步提升電網的運行安全性與穩(wěn)定性。與此同時，邊緣計算的引入使得監(jiān)控數據處理能夠在設備端進行快速計算和初步分析，減少了數據傳輸和處理的時延，降低了系統(tǒng)的負載，提高了響應速度和實時性。這一創(chuàng)新使得遠程監(jiān)控系統(tǒng)不僅能處理來自電力設備的數據流，還能夠實現現場數據的本地處理和局部決策，提升了系統(tǒng)的整體效率。
隨著智能化程度的提升，未來的電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控將朝著更加自動化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。新一代監(jiān)控系統(tǒng)將在大數據平臺上集成更多的預測性分析功能，通過對電網運行數據的深入挖掘，能夠自動調整電網運行策略，提前識別潛在的風險并進行調整。自動化運維將替代部分人工操作，使得電力系統(tǒng)能夠自我修復、自我優(yōu)化，減少人工干預的依賴，同時提高電力系統(tǒng)的運行可靠性和經濟性。
四、安科瑞產品介紹
4.1概述
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站多方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站、穩(wěn)定、經濟運行提供了堅實的保障。
4.2 系統(tǒng)結構
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環(huán)網網絡結構，根據用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。
圖1電力監(jiān)控系統(tǒng)組網方式
4.2.1 實時監(jiān)測
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。其中，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關狀態(tài)、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警、三相（單相）電流、三相功率。
4.2.2 詳細電參量查詢
在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。
4.2.3運行報表
查詢各回路或設備相應時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
4.2.4 實時告警
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。系統(tǒng)還具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警。
4.2.5 歷史事件查詢
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.2.6 電能統(tǒng)計報表
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。
4.2.7 用戶權限管理
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。
4.2.8 電能質量監(jiān)測
安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。
4.2.9 Web訪問
展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監(jiān)測點位數量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信、視頻切換到需要查看的界面。
實時數據曲線可監(jiān)測各個回路的線纜溫度、電壓、電流、功率曲線信息。實時變壓器曲線可監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，某天的電壓、電流、功率、用電量等曲線信息。接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數變化，包括遙測、遙信等信息(遙信信號需要斷路供輔助觸點支持)，刷新的時間<=5s。能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比， 用電排名。運維管理-通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設備的通信狀態(tài)。
4.2.10 APP訪問
設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。
4.3 相關產品
型號 | 主要功能 | |
| AM5SE-F 線路保護裝置 | 三段式過流保護（可經低壓閉鎖，可帶方向）、反時限過流保護（可經低壓閉鎖）、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護（可經低壓閉鎖）、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、低頻減載/高頻保護（可經滑差閉鎖）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護、檢同期 |
AM5SE-T 變壓器保護裝置 | 三段式過電流保護（可經復合電壓閉鎖） 、反時限過流保護（可經復合電壓閉鎖）、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護 | |
AM5SE-UB PT并列及監(jiān)測裝置 | I母PT投入、II母PT投入、PT自動并列解列、PT遙控并列解列、I母PT低電壓告警、I母PT過電壓告警、I母PT零序過壓告警、I母PT斷線告警、II母PT低電壓告警、II母PT過電壓告警、II母PT零序過壓告警 | |
| APQM-E 電能質量監(jiān)測裝置 | 暫態(tài)數據（電壓暫降、電壓暫升、短時中斷、沖擊電流等） 穩(wěn)態(tài)數據（電流、電壓、功率；基波；電壓偏差；頻率偏差；短閃變、長閃變；電壓波動等） |
| ASD320 智能操控裝置 | ?一次回路模擬圖動態(tài)指示；帶電顯示及自檢/核相；兩路獨立溫濕度測量與控制；開關觸頭、電纜搭接頭溫度測量功能；斷路器分合次數計數；語音防誤提示；分/合閘、遠方/就地轉換開關；分合閘回路完好指示；分合閘回路電壓測量；預分預合閃光指示功能；人體感應自動照明控制。 |
| ATE200 無線測溫傳感器 | 溫度監(jiān)測 |
| ARB5-M 弧光保護主控單元 | 8組弧光保護、4組失靈保護、4組電流回路TA監(jiān)測、4組三相電流采集、11路可編程跳閘出口、非電量保護、裝置故障告警；2路RS485、2路以太網、1路打印接口、1路IRIG-B碼對時接口 |
| ARB5-E 弧光保護擴展單元 | 弧光信號采集 模擬狀態(tài)傳輸 配合ARB5-M主控單元使用 |
| ARB5-S弧光探頭 | 弧光信號監(jiān)測 |
| ANet-2E4S1 | 通用網關，2路網口，4路RS485 |
ANet-2E8S1 | 通用網關，2路網口，8路RS485 | |
| ACR220EL | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosφ），RS485/Modbus,四象限電能，LCD顯示 |
ACR220ELH | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosφ），RS485/Modbus,四象限電能，LCD顯示，THDu，THDi，2~63次各次諧波分量，電壓不平衡，電流不平衡，平均值 | |
| ADW300 | 三相電壓、電流、頻率 三相功率、總功率（有功、無功、視在） 正反向有功、無功電能，四象限無功電能，復費率電壓、電流相角，電壓、電流不平衡度 電壓、電流總諧波及2-31分次譜波 當月和上月的電壓、電流、功率記錄 電流、功率需量及實時電流、功率需量 |
| DTSD1352 | 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
結語：
電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術在提升電力網絡運行效率、安全性和智能化方面發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著大數據、物聯網、云計算、5G通信等技術的不斷進步，電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控已經逐步向智能化、自動化發(fā)展，不僅能夠實時監(jiān)控電力設備運行狀態(tài)，還能通過智能分析與預測提前識別潛在故障，提升電力系統(tǒng)的響應能力和運行效率。然而，系統(tǒng)集成、數據安全和設備兼容性等問題仍然是技術應用的主要挑戰(zhàn)。未來，隨著技術的不斷創(chuàng)新和完善，電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控將更加智能化、準確化，實現更有效、更可靠的電力網絡管理，推動電力行業(yè)向數字化、智能化方向邁進，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支撐。
參考文獻：
[1] 王濤, 李敏. 電力系統(tǒng)智能監(jiān)控技術的研究與發(fā)展[J]. 電力技術, 2021, 45(6): 102-107.
[2] 陳麗, 高鵬. 基于云計算的電力系統(tǒng)遠程監(jiān)控平臺設計[J]. 電力自動化設備, 2020, 40(4): 58-63.
[3] 趙欣, 劉浩. 電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性分析及其監(jiān)控技術探討[J]. 電網技術, 2022, 46(3): 134-139.
