目前电网采用的调控一体化系统在方便、高效 地进行日常操作及电网事故处理的同时，也出现了 一些问题，日益增多的电网断面、复杂多变的电网 运行方式，使得电网调度监控方式已不能满足大电 网、大调度、大运行的需要，主要表现在2个方面：

（1）电网监控范围方面。在目前的电网监控 系统中，主要是对电力系统中已经出现的异常、故 障、事故进行告警和显示，而对于电力系统存在的安全隐患不能进行有效地监控。

（2）电网调度人员方面。随着经济的快速发 展、电网建设规模的不断扩大以及变电站数量的增 加，调控中心的电网监控断面激增，使得调控人员 监管难度增大，难以及时发现电网的安全隐患和薄 弱环节^[1]。

因此，迫切需要设计开发一种基于调控一体化 系统的电网智能监控系统。本文提出的电网智能 监控系统，可实时发现电力系统的安全隐患和薄弱 环节，及时消除电网隐患。通过该系统大大提高了 电力系统运行的安全性、可靠性，为实现对用户提 供高质量的电能提供了技术保障。 1 电网智能监控系统概述

本文设计的电网智能监控系统，主要用于对电 网实时信息进行在线监测，对电网运行过程中的电 压、电流、功率因数、变压器温度、线路及开关的负 载率、电力系统潮流断面等参数进行实时监控，对 监控的数据进行分析，及时发现系统的安全隐患， 提出可能会对电网安全稳定运行造成影响的数据， 并根据影响程度的不同，显示不同的告警级别，给 出当前运行方式下的处理方案。同时该系统可以 灵活设定电网监控内容参数，及时进行重点监控， 确保电力系统的安全稳定运行，向用户提供高质量 的电能产品。 2 电网智能监控系统的设计 2.1 硬件设计

电网智能监控系统的硬件结构如图 1所示，主 要由电力系统部分、信息采集和执行部分、信息传 输部分、信息处理与控制系统部分、人机交互部分 组成。

图 1(Figure 1)

图 1 电网智能监控系统的整体硬件结构

电力系统部分包括电力网、断路器、互感器与 变送器等硬件^[2]。其中，电力网主要指电力系统传 输网络；断路器主要通过投入或切除电力设备或者 线路，控制电网传输线路的通断；互感器包括电压 互感器和电流互感器。 2.1.2 信息采集和执行部分

信息采集和执行部分包括远动终端，安装于子 站端，其主要任务是将子站端的实时遥测、遥信、遥 调、遥控信息进行采集，用于完成对子站实时信息 的监控。 2.1.3 信息传输部分

信息传输部分包括通信管理机、子站端调制解 调单元、子站端信息传输通道、调度端光纤传输通 道和调度端调制解调单元^[3]。通信管理机主要将多 个远方终端采集的信息，根据实际需要转发给调度 端；子站端调制解调单元主要将基带数字信号变换 成适合远距离传输的信号（正弦信号）以增加信号 的传输距离；子站端光纤传输通道由电端机、光端 机和光缆组成，可以将站端的电信号转变成适合传 输的光信号，具有传输距离远和抗电磁干扰的优 点；调度端光纤传输通道由电端机、光端机和光缆 组成，可以将站端送来的光信号变成适合接收的电 信号；调度端调制解调单元主要将正弦信号变换成 适合系统识别的数字信号，以增加信号的传输距 离。 2.1.4 信息处理与控制部分

信息处理与控制部分包括终端服务单元、前置 服务单元、SCADA服务单元和信息处理单元。终端 服务单元将很多终端连接到计算机系统，并通过以 太网和主网连接^[4]，为前置服务单元提供服务；前置 服务单元主要负责监控系统对各厂站的数据的采 集、规约的转换，厂站的数据经过终端服务单元的 处理，生成SCADA服务单元能够处理的报文；SCA⁃ DA服务单元通过前置服务单元接收终端服务单元 提供的各厂站RTU信息，完成数据采集、数据传输 和处理、计算和控制、人机界面和告警等功能^[3]；信 息处理单元根据调度运行实际情况，由自动化维护 人员通过接口设置单元设定的越限参数，对SCADA 单元提供的信息，有选择性地进行处理。 2.1.5 人机交互部分

人机交互部分包括显示与告警单元和接口设 置单元。其中，显示与告警单元将监控系统中符合 用户设定条件的信息，通过显示系统和语言系统传 递给工作人员；接口设置单元主要用于自动化人员 根据电网相关规程，设定系统运行参数，以达到预 警的目的。 2.2 软件设计

2.2.1 软件模块组成及功能

智能监控系统软件基于模块化编程思想，结合 电网实际运行经验，编制各程序模块。控制程序主 要包括初始化、读取实时数据、潮流处理、主变压器 负载率处理、线路负载率处理、主变压器温度处理、 电压处理、功率因数处理、开关状态处理、告警显示 程序10个模块。 2.2.1.1 初始化程序

读取监控系统参数设定限值，对系统的各参数 进行设定，例如基于主变压器高、中、低压三侧的容 量的满载电流限值，潮流控制极限值，线路载流量 和TA变比，系统的电容参数等。 2.2.1.2 读取实时数据程序

该程序主要用于读取监控系统的电流、电压、 温度、有功功率、无功功率等参数，以及系统开关和 刀闸的运行状态。 2.2.1.3 潮流处理程序

该程序通过读取各线路有功、无功功率实时数 据，与初始化程序中设定的潮流限值进行比较。当 在设定值的范围内（大于或等于限值的90%），则进 入开关状态处理程序；若不在潮流限值范围内，则 直接进入主变压器负载率处理程序。 2.2.1.4 主变压器负载率处理程序

该程序读取设定的满载时电流限值，当电流实 时值达到设定的限值范围内时，即进入开关状态处 理程序；否则，直接进入线路负载率处理程序。 2.2.1.5 开关状态处理程序

开关状态处理程序用于实时读取其相关开关 的状态（遥信），并判断遥测和遥信是否一致，若一 致时，则判断该数据有效，进入告警显示程序，进行 相应的显示处理；若不一致，则判断该数据无效，进 入下一程序。 2.2.1.6 告警显示程序

该程序根据监控系统内设定的各参数告警范 围，例如达到电流限制的80%、90%、100%时，分别 根据电流的严重程度进行排序，降序显示，同时，通 过颜色的不同，显示出相应的告警级别，数据无效 时，及时显示数据无效的告警^[3]。 2.2.1.7 线路负载率处理程序

根据设定的线路载流量和TA变比的大小，取最 小值作为限值，当读取的电流实时数据达到告警范 围（大于或等于限值的80%）时，则进入开关状态处 理程序，否则，直接进入主变压器温度处理程序。 2.2.1.8 主变压器温度处理程序

根据电网运行规程设定主变压器温度限值，当 读取的主变压器温度实时数据达到设定的告警值 （75℃）时，则进入开关状态处理程序，否则，直接进 入电压处理程序。 2.2.1.9 电压处理程序

根据电网运行时母线的电压情况设定限值，当 读取的母线电压实时数据偏离正常范围（10kV电 压的偏离范围为0～7%，35kV及以上电压等级的 偏离范围为-3%～7% ^[4] ）时，则进入开关状态处理程 序，否则，直接进入功率因数处理程序。 2.2.1.10 功率因数处理程序

根据电力系统运行相关规程设定限值，当读取 的功率因数实时数据达到设定的报警范围（低于 0.85）时，则进入开关状态处理程序，否则，直接进入 下一个循环，读取调控系统的实时功率因数数据。 2.2.2 软件工作流程

软件工作流程如图 2所示。该系统软件的工作 流程中主要包括潮流处理程序、主变压器负载率处 理程序、线路负载率处理程序、主变压器温度处理 程序、电压处理程序、功率因数处理程序6个功能模 块。这些模块实现对潮流、主变压器负载率、线路 负载率、主变压器温度、电网电压、电网功率因数的判断、处理功能。每个功能程序模块均与初始化、 读取实时数据、开关状态处理、告警显示程序4个 公共程序模块相配合，实现判断、校验、告警等功 能。

图 2(Figure 2)

图 2 电网智能监控系统软件工作流程

电网智能监控系统监控界面如图 3所示。基于 调控一体化系统的电网智能监控系统在内蒙古乌兰察布电业局进行 了测试运行，效果良好。该界面内容主要由3部分 组成，分别为名称区、功能按钮选择区、功能列表显 示区。点击功能按钮选择区的220kV监视列表按 钮，可显示220kV相关线路的潮流、主变压器负载 率、线路负载率、主变压器温度、电网电压、电网功 率因数等参数监视画面，其数据实时刷新、排序，通 过不同的颜色显示出系统可能存在的安全隐患级 别（红色表示已经越限，需要紧急处理的数据；黄色 表示接近越限，要特别关注的数据；白色表示虽然 没有越限，处于安全范围，但有越线趋势的数据）， 达到了提前预警的目的。

图 3(Figure 3)

图 3 电网智能监控系统监控界面

电网智能监控系统经过应用测试，效果较好， 与传统的监控模式对比结果见表 1所示。在传统监 控模式下，发现设备过载、变压器油温、电压值越限 等情况的时间大约为120min，而应用该智能监控系 统仅需约2min；传统的监控模式发现潮流值越限大 约需要150min，该智能监控系统只需2min，大大提 高了监控效率，保证了电网运行的可靠性。

表 1(Table 1)

表 1 电网智能监控系统和传统监控模式效果对比

表 1 电网智能监控系统和传统监控模式效果对比

对电网智能监控系统运行半年的数据进行了 不完全统计，共发现安全隐患90次，为大用户挽回 经济损失约670万元。通过该系统的应用，电网的 事故处理时间大大减少，由传统的60min减少到目 前的20min，提高了用户供电的可靠性。 4 结束语

本文设计的基于调控一体化系统的电网智能 监控系统，经过设计、调试、修正以及完善，目前已 成功运行在乌兰察布电业局调控一体化系统上，对 电网的稳定运行发挥了重要作用。该系统可以根 据各地区电网的实际情况对监控参数进行灵活设 定，通过对电网的实时监控，调控人员可及时发现 电网运行中存在的安全隐患，并进行重点监控和处 理，将电网事故率降至最低，保证电网运行的可靠 性、稳定性。同时，随着调控一体化系统在全国电 力系统的应用，该电网智能监控系统解决了调控一 体化中系统存在的调控人员监控范围过大，难以及 时发现电网的安全隐患的问题，因此，该系统具有 重要的推广价值。