近場(chǎng)通信在變電站蓄電池組維護(hù)工作中的應(yīng)用

郭小華等

摘要：變電站蓄電池是直流系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，變電運(yùn)行人員日常維護(hù)工作中需要周期性地對(duì)之進(jìn)行電壓測(cè)量、采集、統(tǒng)計(jì)、分析。文章將近場(chǎng)通信技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)工作中，設(shè)計(jì)蓄電池電壓測(cè)量采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)裝置，建立蓄電池電壓采集管理的工作模型，改善蓄電池電壓管理方式，以滿足直流系統(tǒng)蓄電池組的常態(tài)化管理的需要。

關(guān)鍵詞：近場(chǎng)通信；變電站；蓄電池組；直流系統(tǒng)；變電運(yùn)行 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM910 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.027

在發(fā)電廠和變電站中，直流系統(tǒng)為控制信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，當(dāng)發(fā)生交流電源消失事故時(shí)為事故照明、交流不間斷電源提供備用電源，從而縮短失壓時(shí)間。直流系統(tǒng)設(shè)備可靠與否對(duì)發(fā)電廠和變電所的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

1 蓄電池狀態(tài)監(jiān)視及日常維護(hù)的現(xiàn)狀

按照參考文獻(xiàn)[1]中的要求，繼電保護(hù)專業(yè)對(duì)新安裝的蓄電池組在驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行全容量核對(duì)性充放電。投運(yùn)后，110kV變電站蓄電池組每3年進(jìn)行1次全容量核對(duì)性充放電，220kV及以上變電站蓄電池組每2年應(yīng)進(jìn)行1次全容量核對(duì)性充放電，運(yùn)行6年以上的蓄電池組，應(yīng)每年進(jìn)行1次全容量核對(duì)性充放電。已投入運(yùn)行的直流系統(tǒng)，除了以上納入年度定檢計(jì)劃的工作以外，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]中的要求，運(yùn)行專業(yè)也應(yīng)將直流系統(tǒng)的切換及蓄電池電壓的檢測(cè)，納入月度維護(hù)工作中去，站內(nèi)如有自動(dòng)裝置檢測(cè)蓄電池狀態(tài)及記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以免去維護(hù)時(shí)候抄錄蓄電池電壓的工作。

根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]的要求，變電站內(nèi)的每一組蓄電池從投入運(yùn)行開始，每次充放電核容都應(yīng)將數(shù)據(jù)繪制出放電曲線，并記錄入庫作為蓄電池運(yùn)行狀況的一個(gè)監(jiān)控措施，但是由于工作周期過長(zhǎng)，不能及時(shí)反映蓄電池的狀態(tài)變化。增加月度維護(hù)針對(duì)單只蓄電池電壓測(cè)錄，可以以電壓限值作為判別手段，但會(huì)增加運(yùn)行維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。按照參考文獻(xiàn)[3]要求，如果采用2V的蓄電池，110V直流系統(tǒng)蓄電池?cái)?shù)量每組配置52～54只；220V直流系統(tǒng)蓄電池?cái)?shù)量每組配置104～108只，測(cè)量及抄錄一只蓄電池?cái)?shù)據(jù)大概需要8～10秒，由于蓄電池?cái)?shù)量比較多，單靠人工測(cè)量與記錄，作業(yè)量大且工作周期短，久而久之?dāng)?shù)據(jù)采集的效率及可靠度有可能下降。

2 蓄電池電壓采集技術(shù)設(shè)計(jì)模型

針對(duì)蓄電池組電壓或內(nèi)阻在線檢測(cè)的手段，僅以變電站配置的站用直流系統(tǒng)的蓄電池檢測(cè)單元進(jìn)行技術(shù)探討。如圖1虛線框外部分所示，部分變電站站用直流系統(tǒng)蓄電池的檢測(cè)設(shè)有蓄電池狀態(tài)采集單元，采集單元能實(shí)時(shí)監(jiān)視蓄電池的電壓、內(nèi)阻狀態(tài)，并利用RS-485總線將運(yùn)行情況傳送至采集模塊，再由采集模塊上傳至直流系統(tǒng)監(jiān)控器。若單只或整組蓄電池發(fā)生異常情況，都能將信號(hào)遠(yuǎn)傳至調(diào)度端。單靠信號(hào)報(bào)送不能完整地判斷蓄電池狀態(tài)是否正常，于是增加了周期性全面檢查，一般在年度檢查及周期性核容的工作中開展，在運(yùn)行專業(yè)月度維護(hù)中也需要對(duì)蓄電池電壓、內(nèi)阻狀態(tài)進(jìn)行抄錄和數(shù)據(jù)建檔，因此蓄電池的運(yùn)行維護(hù)工作量相當(dāng)大。本文從運(yùn)行值班工專業(yè)工作的角度去探討，按照運(yùn)行專業(yè)的工作要求，利用近場(chǎng)通信的新技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)蓄電池電壓采集新模型，將新型技術(shù)與原系統(tǒng)采集有效結(jié)合，解決人手抄錄電池?cái)?shù)據(jù)增加的工作負(fù)擔(dān)，提高蓄電池月度維護(hù)的效率。蓄電池電壓采集新模型如圖1所示。

該模型采用在原有的RS-485總線上單一上位機(jī)帶多從機(jī)的方式，改造成雙上位機(jī)帶多從機(jī)的方式，技術(shù)難點(diǎn)在于RS-485雙上位機(jī)數(shù)據(jù)交換。RS-485以一問一答的方式交換數(shù)據(jù)，為防止RS-485總線上出現(xiàn)同時(shí)收發(fā)信造成總線堵塞，在圖1蓄電池電壓采集新模型中，設(shè)計(jì)RS-485總線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，進(jìn)行總線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，如圖2所示。在平時(shí)正常運(yùn)行時(shí)，RS-485擴(kuò)展部分不投入工作。僅當(dāng)開展月度維護(hù)工作，現(xiàn)場(chǎng)人員使用擴(kuò)展單元采集蓄電池?cái)?shù)據(jù)時(shí)，才開啟RS-485總線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，所以RS-485總線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊就是一個(gè)帶數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及隔離功能的RS-485HUB。該模塊在投入運(yùn)行后，可以監(jiān)測(cè)RS-485總線上上位機(jī)的發(fā)信情況，當(dāng)先發(fā)信的上位機(jī)發(fā)送完成后才開放另外一個(gè)上位機(jī)發(fā)信，并且允許接受從機(jī)的信息，這樣就可以保證新系統(tǒng)與原系統(tǒng)的采集周期可靠錯(cuò)峰，避免數(shù)據(jù)同時(shí)收發(fā)堵塞的可能，而不需要區(qū)分地址。

3 數(shù)據(jù)采集方式

數(shù)據(jù)采集的主體分兩種：移動(dòng)客戶端及手提電腦PC端，如圖3所示：

移動(dòng)客戶端基于安卓系統(tǒng)平臺(tái)。數(shù)據(jù)的提取采用現(xiàn)今流行的技術(shù)-近場(chǎng)通信技術(shù)（Near Field Communication），簡(jiǎn)稱NFC。近場(chǎng)通信有多種工作模式：卡模式（Card Emulation）、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式（P2P Mode），在本次改造方案利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式，由移動(dòng)客戶端實(shí)現(xiàn)通信交換，采用帶NFC功能模塊的平板電腦或者是手機(jī)，利用NFC近場(chǎng)通信的P2P（Peer-To-Peer）原理，將數(shù)據(jù)傳送至客戶端，客戶端的編譯程序應(yīng)有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、比對(duì)功能，并且能將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至PC客戶端。

PC客戶端基于微軟的Windows系統(tǒng)開發(fā)的程序，其功能應(yīng)按照站用直流系統(tǒng)管理規(guī)范，具有數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、計(jì)算及數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。按照以上方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工錄入、移動(dòng)客戶端數(shù)據(jù)導(dǎo)入以及利用手提電腦擴(kuò)展出來的RS-232串口或USB接口接收數(shù)據(jù)等多種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，解決了當(dāng)移動(dòng)數(shù)據(jù)客戶端故障時(shí)不能正常采集數(shù)據(jù)導(dǎo)致工作被動(dòng)的問題。針對(duì)采集到的蓄電池?cái)?shù)據(jù)，需要以變電站為單位建立蓄電池狀態(tài)管理庫，以每次月度維護(hù)為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行管理，并繪制出蓄電池運(yùn)行曲線，與繼保專業(yè)的年度檢驗(yàn)及核容曲線數(shù)據(jù)納入動(dòng)態(tài)化管理。

4 結(jié)語

變電站站用直流系統(tǒng)在變電站運(yùn)行設(shè)備中占有很重要的地位，特別是蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，隨著關(guān)注度及運(yùn)行維護(hù)要求提高，已經(jīng)從以前的靜態(tài)管理變化成動(dòng)態(tài)管理，相關(guān)技術(shù)管理及維護(hù)管理的工作大大增加，既要保證工作的完成率，又要保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。本次改造方案設(shè)計(jì)的目的是減少運(yùn)行專業(yè)人員的維護(hù)工作量，減輕運(yùn)行維護(hù)人員執(zhí)行重復(fù)性工作的負(fù)擔(dān)，保證維護(hù)工作質(zhì)量。隨著設(shè)計(jì)功能的完善以及推廣應(yīng)用，也可適用于繼保專業(yè)對(duì)直流系統(tǒng)年度檢驗(yàn)及核容工作數(shù)據(jù)采集。

參考文獻(xiàn)

[1] 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司變電站站用交直流電源設(shè)備管理細(xì)則（Q/CSG-GPG 2 12 007-2014）[S].

[2] 110kV及以上變電站運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)（Q/CSG 2 1002-2008）[S].

[3] 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程（DL/T 5044-2004）[S].

作者簡(jiǎn)介：郭小華（1979-），男，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局技師，研究方向：繼電保護(hù)管理及維護(hù)。

（責(zé)任編輯：陳 倩）