變電站直流在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

孫汝成

（連云港供電公司，江蘇連云港 222003）

電力系統(tǒng)中直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。它的作用是：正常時(shí)為電廠和變電站內(nèi)的斷路器提供合閘直流電源；故障時(shí)，當(dāng)電廠和變電站用電中斷的情況下，為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發(fā)電廠直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的廠用機(jī)械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

在有人值班的變電站，值班運(yùn)行人員可對(duì)直流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，基本能發(fā)現(xiàn)并處理其出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。但當(dāng)前電力系統(tǒng)推廣無人值班變電站[1]，在原管理模式下，運(yùn)行維護(hù)人員獲得直流系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)信息，特別是不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)剛開始啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的異常情況，只有當(dāng)異常發(fā)展為故障時(shí)才上傳調(diào)度，而此時(shí)事故已擴(kuò)大。因此，如何提前發(fā)現(xiàn)異常情況，避免異常情況發(fā)展為故障顯得很重要[2]。

不能保證足夠人手進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢。且通過直流在線監(jiān)控系統(tǒng)這一技術(shù)手段可解決這一問題。該系統(tǒng)的主要作用就是把各變電站的直流設(shè)備信息上傳到監(jiān)控中心供其查詢，同時(shí)調(diào)度監(jiān)控中心也可以向各站發(fā)送控制命令。這樣，維護(hù)人員不但可以在監(jiān)控中心對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的不正常狀態(tài)并及時(shí)處理，而不等其發(fā)展演變成事故。該系統(tǒng)的建立，可以節(jié)省人力物力，提高維護(hù)效率。

1 直流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 變電站直流監(jiān)控設(shè)備

直流廠站監(jiān)控設(shè)備是安裝在各變電站的一套系統(tǒng)，它采集各直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息對(duì)其進(jìn)行控制，把各數(shù)據(jù)信息上傳監(jiān)控中心和其他監(jiān)控單元[3]。

直流監(jiān)控設(shè)備采用工控機(jī)設(shè)計(jì)，其I／O端口做輸入和輸出使用，它可直接從直流設(shè)備上取得遙測(cè)量、狀態(tài)量以及直流絕緣狀態(tài)等信息，也可以對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，如充電機(jī)的開關(guān)機(jī)動(dòng)作、均充浮充改變、均浮充電壓的改變以及饋線的合斷等。另一方面，通過RS232或Modem方式把四遙信號(hào)上傳到RTU或調(diào)度中心，把所有直流設(shè)備的運(yùn)行信息，通過RS232經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)送到調(diào)度監(jiān)控中心。

1.2 直流監(jiān)控系統(tǒng)接入調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)方式

圖1 變電站直流監(jiān)控系統(tǒng)接入調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)模式

NARI OPEN3000系統(tǒng)支持多種通道接入方式和接口設(shè)備，且配置靈活。變電站直流監(jiān)控系統(tǒng)常規(guī)方式接入調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)的模式，如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)

目前，變電站上傳調(diào)度中心的各種信息，如遙測(cè)、遙信、遙控、主要設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息等，都是通過自動(dòng)化系統(tǒng)傳輸?shù)?，這些信息對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，不希望其他信息過多占用通道而使其擁擠，影響正常工作。直流監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)信息量多，發(fā)送時(shí)占用通道時(shí)間長(zhǎng)。如果直流監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接接入自動(dòng)化系統(tǒng),可能會(huì)給自動(dòng)化系統(tǒng)帶來一些功能上影響以及運(yùn)行中一些故障，特別是在突發(fā)事件信號(hào)后，傳輸通道擁擠，極易造成調(diào)度信號(hào)延遲，而突發(fā)事件信號(hào)又是在實(shí)際運(yùn)行中無法回避的。如果另有上傳通道進(jìn)行直流系統(tǒng)監(jiān)控，則可以避免一些設(shè)備缺陷發(fā)生，至少不會(huì)產(chǎn)生不良影響。所以，直流設(shè)備的運(yùn)行信息必須繞開遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)從另一個(gè)通道進(jìn)行直接遠(yuǎn)傳。通常此通道是處于閑置狀態(tài)，但又是必設(shè)的，所以可用它作為直流監(jiān)控系統(tǒng)的信息通道。

（1）改造方案有2種：將數(shù)據(jù)通道改造為通過Modem連入行政電話網(wǎng)，通過電話網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)到調(diào)度主站；將數(shù)據(jù)通道改造為網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)到調(diào)度主站。

（2）通道采用電話傳輸模式。變電所設(shè)備通過Modem連入電話網(wǎng)。而調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也通過Modem與電話網(wǎng)相連。雙方Modem都可以相互呼叫對(duì)方，通過雙方Modem和電話網(wǎng)建立通信鏈路，互傳信息。但是由于電話號(hào)碼的局限，只有在工作時(shí)撥通，占用通道，結(jié)束后掛掉，和其他變電所設(shè)備分時(shí)地使用通道，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3）通道采用網(wǎng)絡(luò)化傳輸模式。其模式硬件連接關(guān)系如圖2所示。此種模式原有RS232低速數(shù)據(jù)接口接線不變（見圖1）；采用該模式既實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸，又節(jié)省了資源，應(yīng)優(yōu)先選用。

（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸模式由于通信服務(wù)器前移至變電站后，通信服務(wù)器數(shù)量增加，而調(diào)度自動(dòng)化主站OPEN3000系統(tǒng)通過FES服務(wù)器與通信服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。所以，必須修改相應(yīng)的軟件配置。

分配通信服務(wù)器IP地址，變電站的每一臺(tái)通信服務(wù)器分配的IP地址應(yīng)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)其他設(shè)備的私有IP地址一致，且全網(wǎng)惟一；配置通信服務(wù)器的串口參數(shù)，使用Telnet超級(jí)終端或用配置軟件登錄到通信服務(wù)器，進(jìn)行通信參數(shù)的設(shè)置。配置包括串口號(hào)、同/異步、起始位、停止位、校驗(yàn)方式、波特率等。通常采用異步傳輸、1位起始位、1位停止位、無校驗(yàn)的方式。配置完畢，保存配置后退出即生效；修改調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，修改OPEN3000系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的“通道參數(shù)表”，正確填寫變電站端接入的通信服務(wù)器相應(yīng)的名稱、串口號(hào)、通信速率、通信方式、通信類型等參數(shù)。

2 效果分析

2.1 直流電池效率提高

直流在線監(jiān)控的應(yīng)用，改變了以往需要到現(xiàn)場(chǎng)用電池巡檢儀或萬用表測(cè)量電池輸出電壓的落后方法。傳統(tǒng)測(cè)量電池電壓只是用電表測(cè)電池在浮充狀態(tài)下的電池端電壓，即電池在浮充狀態(tài)下的化學(xué)電勢(shì)，即使是一個(gè)容量較小的電池，在浮充狀態(tài)下其端電壓也可能是正常的，通過在浮充狀態(tài)下測(cè)量電池電壓來判斷電池好壞的方法并不可靠。而直流在線監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視電池充放電時(shí)電池電流及端電壓的變化，通過主站OPEN3000強(qiáng)大的分析功能，可以從容量分析電池的優(yōu)勢(shì)，從而判斷電池的性能。

2.2 核對(duì)性放電效率和準(zhǔn)確性提高

圖2 網(wǎng)絡(luò)化傳輸模式硬件連接關(guān)系

為了檢驗(yàn)其運(yùn)行中蓄電池實(shí)際容量，將蓄電池組脫離運(yùn)行，以規(guī)定的放電電流進(jìn) 恒流放電。原先在放電試驗(yàn)過程中，維護(hù)人員定時(shí)記錄放電電池的電壓。由于傳統(tǒng)的人工記錄并不可能做到記錄時(shí)間準(zhǔn)確，特別是記錄數(shù)據(jù)的事后分析，人工繪制放電曲線就顯得非常麻煩。在不能完全依賴人工的前提下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)核對(duì)性放電操作的實(shí)時(shí)記錄要求。

2.3 應(yīng)用問題

由于現(xiàn)場(chǎng)直流監(jiān)控設(shè)備廠家較多，直流在線監(jiān)控系統(tǒng)的建立過程中存在一些廠家設(shè)備功能不全的問題。在直流在線監(jiān)測(cè)方面，某些廠家設(shè)備具有數(shù)據(jù)上傳的功能，但上傳數(shù)據(jù)不全，沒有覆蓋全部采集數(shù)據(jù)，達(dá)不到在線維護(hù)直流設(shè)備的數(shù)據(jù)要求。因此，在實(shí)際建設(shè)該系統(tǒng)過程中需請(qǐng)廠家工程師現(xiàn)場(chǎng)分析設(shè)備原因，增加上傳數(shù)據(jù)，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)模擬調(diào)度主站，進(jìn)行直流檢測(cè)設(shè)備上傳數(shù)據(jù)的調(diào)試。

3 結(jié)束語

目前，連云港供電公司通過該直流在線監(jiān)控系統(tǒng)，直流設(shè)備維護(hù)人員能夠在監(jiān)控中心對(duì)各變電站直流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，免去了頻繁對(duì)各個(gè)變電站的現(xiàn)場(chǎng)巡檢，特別是在直流設(shè)備發(fā)生運(yùn)行異常時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人員能及時(shí)收到報(bào)警信號(hào)和詳細(xì)設(shè)備數(shù)據(jù)并及時(shí)處理，極大提高了變電站直流系統(tǒng)維護(hù)水平。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用該系統(tǒng)的一年來，提前發(fā)現(xiàn)并消除直流設(shè)備缺陷8起，沒有發(fā)生故障，而去年同期故障為5起，該系統(tǒng)的預(yù)控效果顯著。

[1]賈志輝.無人值班變電站集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].河北：華北電力大學(xué),2006.

[2]國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]黃益莊.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2000.