电力监控系统在电力生产中的应用

邹清林，邱龙富，蒋再新，池小兵

（广西电网有限责任公司钦州供电局，广西 钦州 535000）

0 引 言

电力监控系统为电力生产运行维护提供了更多的技术支撑。根据国家构建新型电力系统的发展规划，引进先进技术提升电力工程及生产运维的数字化程度，通过创新提升电力监控手段，让“用好电”“放心电”成为电力生产的核心内容。合理利用电力监控系统对电力工程进行全面的建设和使用管理，实现电力系统远程控制、操作、调控等方面的数字化发展。

1 电力生产发展与电力监控系统概述

1.1 电力系统构成

电力系统的规划设计需要先进的技术和设备，是一项复杂的工程技术。

电力系统包含4个主体结构。

（1）电源。也就是通过水力、风能、火力、潮汐能、太阳能等多种形式发电的发电厂，在不同的电源点之间也存在着相互关联的电能调节和交换。

（2）变电站。变电站主要建设在人烟稀少的地方，能够有效改变电压数值，目前常见的有升压变电站、电力变电站以及运用在电车等交通工具中的牵引变电站。

（3）输电与配电线路。在复杂的电路网络中进行电流运输的电线，与变电站共同组成电力网络系统。

（4）负荷中心。电力系统的负荷中心主要是为了减少电压过大或者其他电流输送环节出现问题时的电能损耗。

1.2 电力生产发展现状

电能是社会生产环节必不可少的能源，与电能生产、输送、使用等有关工程项目都被称为电力工程。20世纪的电力发展主要通过常见的火力发电、水力发电、核能发电这些形式实现基本的电能供应。随着科技技术的进步发展，逐渐出现了更加清洁的发电形式，即潮汐能发电、地热能发电、风能发电。由于电能在输送的过程中会造成大量消耗，希望通过先进技术的使用减少电能的损耗，提高电力工程的建设质量。不论是发电、变电，还是配电、用电，所有的环节都需要在完善的安全管理制度下进行，以保障电能的持续稳定发展，形成统一发展、统一管理的实体工程系统[1]。

1.3 电力监控系统

电力监控的建立是在电力工程建设的基础上，借助计算机设备等先进技术进行的变电、配电、输电工作数据监控。不仅如此，电力监控系统还能够在通讯设备的支持下，进行远程控制，提升电力工程的运行效率。电力监控系统主要使用测控单元作为基本工具，提供电压检测的实时监控平台，在数据收集、储存、处理、分析的过程中，反馈电力工程监测的各种问题，便于技术处理输变配设施，满足电力需求的调度安排。

电能分配需要经过统一的能源调度，保障各地区都获得正常的电能使用。为了稳定所有使用电能用户能够获得正常的体验，需要在经济运行的基础上进行电力监督控制。通过安全管理模式的制约，对电力系统进行安全监督控制。电力调度工作内容非常复杂，根据用电单位的用电需求负荷分派发电任务，指导技术人员安排运行计划，在电力分配的过程中还要实时进行安全监测，最后遇到电能输送出现的问题还要及时进行处理。电力系统的调度必须要分层次进行工作，既要保障每个环节能够独立进行，同时也要让各环节和谐统一，做好集中的调度指挥[2]。

2 电力监控系统的设计原则

电力监控系统设计为城市电力工程使用起到很好的监督作用，保障了电能配送、生产环节的顺利进行，并且及时解决了电源质量故障问题。电力监控系统的设计原则如下。

（1）周期性原则。作为电力监控系统的基本内容之一，在规划设计时应该对电力生产、输送、使用等环节做出周期性监督控制规划，保障所有环节能够相互配合，形成完整的工程系统，避免监控失误导致电力设备的损坏。从整体的发展与局部的实施进行方案总结，减少对用电需求单位的不利影响，提升用户的生活质量和生产效率。

（2）安全性原则。电力监控系统规划设计必须要严格遵循安全性原则，在安全建设的前提下进行电力工程施工和维护。为了让设计方案具有实用性，保障系统的安全稳定运行才是最重要的工作任务。

（3）智能监控原则。推进“云、大、物、移、智”在电力作业风险管控中的应用，开展现场作业可视化监督平台建设与应用的要求，研发与推广应用基于人工智能技术的电力作业全过程风险管控系统已势在必行。将智能芯片部署在摄像头、可移动视频终端、智能装备、应急指挥系统中，通过图像视频识别技术、文本识别技术、综合数据网等获取作业的实时信息，采用深度学习算法分析作业风险，实现风险预警和管控，能克服和弥补电力作业中人工判断的缺陷，提升电力作业全过程的安全水平和智能化水平。

3 电力监控系统相关技术和应用

3.1 输电通道可视化智能检测

输电通道可视化智能检测是基于边缘计算和人工智能深度学习技术的输电通道可视化监拍装置关键技术，实现输变电设备及变电站监控图像的采集、前端识别、故障隐患报警功能。关键技术包括人工智能机器视觉技术、数据设备安全传输技术等。在输电线路在线监测中，对图像智能分析的需求主要体现在对缺陷场景的智能诊断和智能预警两方面。输电线路智能可视化监拍装置通过前端感知设备采集输电通道和线路杆塔设备图像信息，传输网络将数据汇聚，后端平台对采集的通道图像进行智能分析，智能预警是否有外破事件发生，对采集的设备图像进行处理，生成设备巡视报表，形成隐患库、缺陷库和设备台账库，高效管理输电通道及本体设备异常状态，减轻人员巡线工作量，提高巡检效率。架构如图1所示。

图1 输电通道可视化智能检测架构

3.2 智能监控线路安全隐患

目前的巡检方式主要是人防和技防，所谓人防指巡检人员定期巡查，技防指4G视频监控，这两种方案都有很大的局限性。巡检人员定期巡查的方案，首先巡视周期长，难以保证把隐患信息及时的传递给上位者，其次有人参与难免会出现偏差，导致信息的失真，最重要的是无法保证人员确实是到指定位置巡查，稍有疏漏就容易引发无法预料的后果。因此，智能识别外力破坏隐患成为重要的监测手段。前端设备可视化智能检测装置，采用人工智能技术，在摄像头就地识别输变电设备周围的多种隐患情况。智能可视化监控终端层包括低功耗的云台、球机、枪机、巡线无人机及各类传感器，感知输电线路运行状态。网络层可以通过5G/4G、APN或者电力专网的方式进行数据传输，对于无信号的输电区段可通过网桥方式进行输电传输。平台层通过部署平台服务器、接入服务器、流媒体服务器、存储服务器、运维服务器及AI超脑，满足业务平台的硬件需求[3]。系统图如图2所示。

图2 智能可视化监控

3.3 监控接入系统

接入系统规划过程需要通过综合考虑能源工程以及电力网络发展的实际特点，结合相关数据，由相应电力建设机构提出具体的指导和计划，还要在设计方案做出以后，比较各个方案的适宜性和科学性。接入系统应进行节约能源和减少土地利用的综合考虑，通过引进先进机械设备，并采用新技术对电网布局大小和结构进行调整。针对地区电压变化和运行模式的转变，电力监控系统需要实时调整接入系统的参数监控，关注接入系统的数据变化情况。基于不同运行趋势的情况下，接入系统运行效果监控，还要参考电力系统是否符合规定的运转要求。接入系统能够实现在给定的框架内部减少电流异常的情况，能够有效提升电力工程的开发效率，为社会生产提供稳定的电能供应。因此，电力监控系统做好接入系统的管理有助于调节下一阶段的电力供应。

3.4 监控电力电量平衡

约束电力生产的主要因素就是电力电量的平衡功能，电力监控系统设计通过对电力负荷预测和电源输出状况进行监控分析研究，计算电力系统建设的主要区域电流量以及供电区域的电力平衡数值，结合两个数据的最终比较，制定较为完善的电量平衡计划。与此同时，电力电量的平衡监控还要与电力负荷预测监控结果相结合，确定电力系统在每一周期或者每一阶段内的最大负荷。根据电源的损益状况选择适当的电力设备，在这之中最重要的是短路电流计算。在电力网络设施中，由于短路问题而产生负荷损耗值，会导致电力生产能力较弱，为了减少损耗出现在电气零件上，可以选择更加先进的电气设备，作为主要使用机械[4]。

3.5 远程监控操作电力生产

电力生产过程其实具有一定的危险性，大部分的电力设备操作都有可能造成安全事故的发生，将电力监控系统应用其中，能够通过终端操作来进行远程控制，不论是调节操作，还是监督管理，都能够利用通信设备技术达到无人操作的目的。尤其是当电力工程建设规模较为庞大时，大量的电力设备使用需要更多的技术与管理人员投入，为电力工程造成大量的成本支出，消耗社会人力物资。电力远程监控不仅能有效减少人力操作的工作负担，还能够在电力系统发生运行故障时及时做出预警通报，反馈电力设备运行的状态和参数，为维修护理提供更加有效的数据信息[5]。

4 结 论

要想全面提升电力生产的总体效率，就必须要做好电力监控安全预防工作，通过质量控制监控与安全管理监控的提升，把安全建设放在工作的首要位置，提升所有人员的安全责任意识，保障电力工程在运行过程当中能够获得有效的管理控制，避免更多的电力设备受到干扰。电力工程涉及到人们的生活、生产发展建设，必须要及时进行电力体制改革，适应社会的文明和谐发展趋势，保障施工过程能够更加安全，维护国家电力事业稳定发展。