電力直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理及狀態(tài)檢修探究

張雪梅　尹濤

[摘 要]近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理和智能化管理等相關(guān)話題逐漸升溫。由于我國(guó)各地區(qū)智能電力系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)得到迅速的推廣和發(fā)展，隨之而來的是電力系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)于交流、直流電源系統(tǒng)的技術(shù)要求和專業(yè)指標(biāo)日漸提高。如何優(yōu)化和完善直流電源系統(tǒng)、如何實(shí)現(xiàn)直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理和狀態(tài)檢修成為亟待解決的技術(shù)性難題。以往相對(duì)獨(dú)立、分散等老舊直流電源系統(tǒng)已經(jīng)完全不能滿足現(xiàn)今的電力使用要求，因此網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化的集中直流電源系統(tǒng)的建設(shè)工作勢(shì)在必行。文章具體分析了直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理及狀態(tài)檢修措施，為實(shí)現(xiàn)直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理提出了一系列技術(shù)性措施指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]直流電源系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)化管理；狀態(tài)檢修

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.117

隨著智能電力系統(tǒng)、智能電站在我國(guó)的逐漸推廣，以前的“站用式”交流、直流雙向電力系統(tǒng)向著相對(duì)比較先進(jìn)的智能直流電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變不可避免。在此基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理和狀態(tài)檢修，變成了一個(gè)公認(rèn)的技術(shù)性難題。為此，我們可以通過采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和通信技術(shù)以及專業(yè)的電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，將所有時(shí)效信息進(jìn)行整理和分析后，運(yùn)用于整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型，全面提高直流電源系統(tǒng)的智能化水平。

1 直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理

1.1 直流電源系統(tǒng)的基本架構(gòu)和功能

1.1.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

直流電源系統(tǒng)在物理原理的基礎(chǔ)上，基本上采用了“分布式”的部署方式[1]，通過對(duì)分布于各地諸如直流屏、蓄電池等直流電源設(shè)備所涉及的各類信息的采集，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的統(tǒng)一管理和全程監(jiān)視。并通過WEB的形式發(fā)布實(shí)時(shí)信息，為廣大直流電變電站的工作人員提供數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)分析的功能。

整個(gè)直流電源系統(tǒng)由數(shù)據(jù)信息的采集和主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用兩個(gè)具體模塊組成。其中數(shù)據(jù)信息采集模塊的作用主要是為整個(gè)直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用模塊的工作內(nèi)容則是通過對(duì)所采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)直流電源設(shè)備數(shù)據(jù)情況、相關(guān)警報(bào)預(yù)警信息、直流電源設(shè)備指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，最后將分析的結(jié)果應(yīng)用于相關(guān)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢修工作。

1.1.2 功能模塊

直流電源系統(tǒng)功能主要包括變電站信息的網(wǎng)絡(luò)化處理、實(shí)時(shí)信息查詢以及各個(gè)直流電源設(shè)備組件信息的變動(dòng)記錄。

變電站信息的綜合處理：對(duì)諸如變電站的IP地址、相關(guān)電力協(xié)議、通信訊息、其他相關(guān)規(guī)約在內(nèi)的所有信息的增加、刪改、查詢等工作都屬于該功能模塊[2]。另外，對(duì)誤報(bào)預(yù)警信息的取消工作，以及預(yù)警信息處理和反應(yīng)的流程設(shè)計(jì)工作也都屬于該功能模塊。

實(shí)時(shí)信息查詢：實(shí)時(shí)信息查詢功能模塊包括對(duì)歷史預(yù)警信息以及預(yù)警曲線展現(xiàn)、相關(guān)直流電源系統(tǒng)工作報(bào)表、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、直流屏以及系統(tǒng)內(nèi)部蓄電池使用狀態(tài)等所有信息相關(guān)的一切數(shù)據(jù)的查詢工作。

各個(gè)直流電源設(shè)備組件信息的變動(dòng)記錄：該功能模塊主要服務(wù)于各種電力儀表以及相關(guān)電力儀器使用變動(dòng)信息的登記。

1.2 直流電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型

1.2.1 系統(tǒng)建立

在整個(gè)直流電源系統(tǒng)的建立工作進(jìn)行之前，首先要對(duì)系統(tǒng)裝配現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)情況進(jìn)行全面透徹的了解，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備選型情況以及其他設(shè)計(jì)的修正和改進(jìn)。常見的電力設(shè)備配套選型都是運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域的電力設(shè)施C2000N2A1，再加上直流電源，然后接入已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。這種電力設(shè)備配套選型方式不僅穩(wěn)定性極高，而且還可以節(jié)省很大一部分由于重新布線產(chǎn)生的費(fèi)用，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程管理。

直流電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是Oracle數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可以在安全性和穩(wěn)定性得到很大程度上的保證之外，其靈敏性以及主流的MVC模式可以在短時(shí)間內(nèi)滿足更多的客戶需求[3]。該系統(tǒng)還會(huì)在原系統(tǒng)數(shù)據(jù)和圖表的展現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，采用組態(tài)展現(xiàn)模式，在技術(shù)要求得到滿足的同時(shí)，還充分體現(xiàn)了其人性化的訴求。例如，采集相關(guān)電源的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)通過技術(shù)仿真手段在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上還原現(xiàn)場(chǎng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的遠(yuǎn)程保護(hù)。

1.2.2 聯(lián)機(jī)專家系統(tǒng)的應(yīng)用

聯(lián)機(jī)專家系統(tǒng)一般和嵌入式專家系統(tǒng)配合使用，其主要作用是對(duì)實(shí)時(shí)或者準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息的分析與預(yù)警。聯(lián)機(jī)專家系統(tǒng)又可以叫作PRO/3系統(tǒng)[4]，該系統(tǒng)的電力信息分析工作能夠順利進(jìn)行，依靠的是其內(nèi)置的電力知識(shí)系統(tǒng)模型。知識(shí)系統(tǒng)模型由現(xiàn)況事實(shí)、類型推理的邏輯規(guī)則等模塊組成，其作用在對(duì)電力事件事實(shí)信息集合的統(tǒng)計(jì)以及相關(guān)計(jì)算、相關(guān)事件概率以及非精確電力規(guī)則的邏輯推理工作上得到良好的體現(xiàn)。同時(shí)，還可以在此基礎(chǔ)上建立直流電源系統(tǒng)相關(guān)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息庫以及實(shí)時(shí)信息分析模型，將整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用到直流電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理和在線檢測(cè)工作之中。通過PRO/3系統(tǒng)與電力設(shè)備狀態(tài)信息庫的有效連接，可以利用PRO/3系統(tǒng)的產(chǎn)生式特點(diǎn)對(duì)管理區(qū)域內(nèi)所有電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出全面的總體狀態(tài)評(píng)估。

1.2.3 離線專家系統(tǒng)的應(yīng)用

離線專家系統(tǒng)，又可以叫作ESTSA系統(tǒng)。其主要功能是搜索各種電力設(shè)備內(nèi)部信息傳輸?shù)逆溄臃绞?，?duì)整個(gè)直流電源系統(tǒng)需要的確定性推理以及電力參量和規(guī)則組成做出一定的分析。使用該系統(tǒng)不僅可以對(duì)整個(gè)直流電源系統(tǒng)中的所有電力設(shè)備相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)以及實(shí)時(shí)信息做出一定的分析和解釋，而且還可以幫助不熟悉相關(guān)業(yè)務(wù)的員工盡快學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，提高專業(yè)素質(zhì)。另外，該系統(tǒng)還可以在對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)所采集到的實(shí)時(shí)信息做出一定的歸類、智能處理。然后再將數(shù)據(jù)處理后所得到的結(jié)果植入整個(gè)直流電源網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)內(nèi)部，以供提高電力設(shè)備預(yù)測(cè)的有效性和效率。

2 直流電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)檢修模式設(shè)計(jì)

2.1 直流電源網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)檢修模式

2.1.1 檢測(cè)管理平臺(tái)

通信信息平臺(tái)是整個(gè)直流電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化管理的技術(shù)支撐和基礎(chǔ)，科學(xué)的通信設(shè)備和電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)模式是整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)保證。直流電源系統(tǒng)電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)智能管理平臺(tái)可以保證所有電力設(shè)備的集中管理和遠(yuǎn)程智能操控。相關(guān)狀態(tài)檢測(cè)操作人員只需要坐在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)屏幕前就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)所有電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，知曉直流電源系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)以及健康程度做出科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)估。智能化的直流電源系統(tǒng)電力設(shè)備狀態(tài)可以全面實(shí)現(xiàn)無人化、智能化，不僅僅節(jié)省了相關(guān)人力、物力資源，而且還使其工作效率得到大幅度的提高。

2.1.2 狀態(tài)檢修工作模式

整個(gè)直流電源系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)檢修工作可以分為三個(gè)模塊。

第一個(gè)模塊，實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)采集工作主要實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電源系統(tǒng)相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)的采集，之后再將采集到的數(shù)據(jù)通過通信串口傳送到指定的位置[5]。此外，還需要保證監(jiān)控中心所下達(dá)命令的順利接收，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)直流電力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。這個(gè)工作模塊主要針對(duì)蓄電池、直流電源相關(guān)專業(yè)參數(shù)、蓄電池遠(yuǎn)程電力輸入放出過程的檢測(cè)而開展。

第二模塊，實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。該工作模塊包括實(shí)時(shí)電力設(shè)備數(shù)據(jù)的透明轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)兩部分。透明轉(zhuǎn)發(fā)即不對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)解釋，不必運(yùn)用專業(yè)程序進(jìn)行錄入和轉(zhuǎn)化，直接通過相關(guān)通信串口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，保證所轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)可以滿足各種設(shè)備、各種協(xié)議的兼容性。協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)即指由于相關(guān)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備原始IP數(shù)量不足，所以數(shù)據(jù)在傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)前一定要通過某種專業(yè)手段的轉(zhuǎn)化，保證數(shù)據(jù)終端的正常讀取和順利應(yīng)用。

第三模塊，直流電源系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備管理分析。該工作模塊主要針對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)問題而開展。全部工作內(nèi)容包括直流電源系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)信息管理以及WFB服務(wù)器在遠(yuǎn)程檢測(cè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

2.2 直流電源網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)檢修模式應(yīng)用

2.2.1 在線檢測(cè)直流電源系統(tǒng)參數(shù)及故障

直流電源系統(tǒng)參數(shù)以及設(shè)備故障的在線監(jiān)測(cè)工作包括很多內(nèi)容，如對(duì)總電壓、單個(gè)蓄電池電壓、區(qū)域溫度、蓄電池內(nèi)部電阻、充電放電狀況等一系列參數(shù)及狀況的檢測(cè)。例如，結(jié)合充電放電狀況檢測(cè)單個(gè)蓄電池的電壓情況可以及時(shí)排除電池故障；對(duì)蓄電池內(nèi)部電阻的及時(shí)檢測(cè)可以在一定程度上取代相關(guān)電阻檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，排除電池故障；還可以通過相關(guān)專業(yè)檢測(cè)，確定電路老化、溫度改變、充電放電等工作的進(jìn)行狀態(tài)，及時(shí)預(yù)防電路故障的發(fā)生。

2.2.2 預(yù)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)蓄電池工作狀態(tài)

直流電源系統(tǒng)蓄電池工作狀態(tài)的預(yù)測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)蓄電池工作狀態(tài)全面檢修的重要技術(shù)，電容量是引發(fā)直流電源系統(tǒng)內(nèi)蓄電池故障的主要因素。如果做好對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)蓄電池工作狀態(tài)的檢測(cè)工作，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池的故障，并及時(shí)解除故障。另外還可以在系統(tǒng)原有蓄電池的基礎(chǔ)上，建立其修正模型，從而避免蓄電池內(nèi)部電阻的極化對(duì)電池電容量剩余的影響。

3 結(jié) 論

現(xiàn)階段，由于整個(gè)電力系統(tǒng)的技術(shù)更新，直流電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理及狀態(tài)檢修新型模式的建立工作非常有必要進(jìn)行。筆者希望通過本文提出的觀點(diǎn)引起更多電力系統(tǒng)專業(yè)人士的注意，并針對(duì)文中存在的不足和謬誤，提出指正建議，為提高我國(guó)電力系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平而共同努力。

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