電力監控系統的結構與現場儀表的分析
摘要：在分析電力監控系統的層次結構和各層特點的基礎上，結合智能測控儀表的功能特點，提出了一種基于ARM微處理器MB9BF618的智能測控儀表設計方法，介紹了智能測控儀表的基本結構、硬件配置和接線方法。經測試，該智能測控儀表的電壓、電流、頻率和功率因數的測量誤差為0.2%，有功功率和無功功率的測量誤差為0.5%，較好地滿足了電力監控系統對測量儀表的性能要求。該智能測控儀表具有功能完善、運行可靠、維護方便、可擴充性好等特點，具有一D的應用價值。
引言
電力監控系統是電力系統數字化和信息化的產物，是智能電網的基本組成部分，建設安全可靠的電力監控系統對智能電網的發展有重要的作用。電力監控系統主要用于電力系統、工礦企業、科研設施、醫院、智能建筑等諸多領域的供配電系統中[1]，以實現對電壓、電流、功率、功率因數、頻率和電能等電力參數的實時監測和顯示，并能根據監測結果對相關設備進行控制，提高供配電系統的可靠性和安全性。智能測控儀表是電力監控系統的前端元件，其主要作用是高精度的測量所有常用電力參數，并具有數據通信和遠程控制功能，以實現與電力監控系統之間的信息交換[2]。
1 電力監控系統的結構
電力監控系統是以現代電子技術、計算機技術、網絡通信技術和測控技術為基礎，通過對供配電系統中的高壓開關柜、低壓開關柜、電力變壓器、測控儀表等設備的工作狀態進行監控，實現供配電系統的集中監控管理和分散數據采集。電力監控系統主要由現場監控層、網絡通信層和系統管理層構成[3]，其系統結構如圖1所示。
1.1 現場監控層
現場監控層是電力監控系統中的Z底層，位于變配電系統現場，主要包括各種測控儀表、智能斷路器、微機保護裝置、溫濕度控制器和現場監控裝置等。現場監控層的主要作用是采集變配電系統現場的電壓、電流、功率、功率因數、開關狀態等信息，并將采集到的信息通過網絡通信層傳遞給系統管理層。同時，現場監控層也可以作為執行單元，通過網絡通信層接收系統管理層發出的各類指令。現場監控層中的設備或裝置應相對獨立，可以不依賴于監控網絡而獨立運行。
1.2 網絡通信層
網絡通信層是電力監控系統中的中間層，負責與現場監控層中的設備或裝置進行數據通信，收集各類設備或裝置的數據或狀態信息，進行處理后集中打包傳送給系統管理層，同時負責接收系統管理層發送的各類指令，并轉發給現場監控層。網絡通信層通常由現場總線通信網絡和以太網通信網絡構成。
1.3 系統管理層
引言
電力監控系統是電力系統數字化和信息化的產物，是智能電網的基本組成部分，建設安全可靠的電力監控系統對智能電網的發展有重要的作用。電力監控系統主要用于電力系統、工礦企業、科研設施、醫院、智能建筑等諸多領域的供配電系統中[1]，以實現對電壓、電流、功率、功率因數、頻率和電能等電力參數的實時監測和顯示，并能根據監測結果對相關設備進行控制，提高供配電系統的可靠性和安全性。智能測控儀表是電力監控系統的前端元件，其主要作用是高精度的測量所有常用電力參數，并具有數據通信和遠程控制功能，以實現與電力監控系統之間的信息交換[2]。
1 電力監控系統的結構
電力監控系統是以現代電子技術、計算機技術、網絡通信技術和測控技術為基礎，通過對供配電系統中的高壓開關柜、低壓開關柜、電力變壓器、測控儀表等設備的工作狀態進行監控，實現供配電系統的集中監控管理和分散數據采集。電力監控系統主要由現場監控層、網絡通信層和系統管理層構成[3]，其系統結構如圖1所示。
1.1 現場監控層
現場監控層是電力監控系統中的Z底層，位于變配電系統現場，主要包括各種測控儀表、智能斷路器、微機保護裝置、溫濕度控制器和現場監控裝置等。現場監控層的主要作用是采集變配電系統現場的電壓、電流、功率、功率因數、開關狀態等信息，并將采集到的信息通過網絡通信層傳遞給系統管理層。同時，現場監控層也可以作為執行單元，通過網絡通信層接收系統管理層發出的各類指令。現場監控層中的設備或裝置應相對獨立，可以不依賴于監控網絡而獨立運行。
1.2 網絡通信層
網絡通信層是電力監控系統中的中間層，負責與現場監控層中的設備或裝置進行數據通信，收集各類設備或裝置的數據或狀態信息，進行處理后集中打包傳送給系統管理層，同時負責接收系統管理層發送的各類指令，并轉發給現場監控層。網絡通信層通常由現場總線通信網絡和以太網通信網絡構成。
1.3 系統管理層
系統管理層是電力監控系統中的Z高層，位于監控室內，主要由電力監控管理計算機及其外圍設備、網絡設備等構成。系統管理層負責對整個變配電系統進行監控，其主要作用是解析網絡通信層上傳的數據包，對數據進行管理和分析，并根據系統運行的狀態，向現場監控層中的設備或裝置發送指令，執行相關操作。
2.0現場儀表
現場儀表通常采用網絡型多功能電力儀表，如：
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