試論變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

李鈴

摘 要：近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也迎來(lái)了大繁榮。電力系統(tǒng)的建設(shè)也在快速進(jìn)行，而且隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)將會(huì)有越來(lái)越多的變電站處于無(wú)人值班的狀態(tài)。由于變電站的分布比較分散，給工作帶來(lái)諸多不便，為了使變電站直流系統(tǒng)檢修工作更加方便，變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞：變電站；直流裝置狀態(tài)；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；研究

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0177-02

國(guó)家為了提升整個(gè)電網(wǎng)的技術(shù)水平，更好地服務(wù)社會(huì)大眾，提出了建設(shè)中國(guó)特色統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，而堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)是變電環(huán)節(jié)，加上智能電網(wǎng)運(yùn)行的首要技術(shù)組成單元是變電站，而變電站的自動(dòng)化水平將直接影響電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，也關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)。因此，提升變電站的自動(dòng)化水平是十分重要的，變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行，能夠在一定程度上提高變電站的自動(dòng)化水平。

1 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

變電站的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)變電站、綜合自動(dòng)化變電站、數(shù)字化變電站和智能化變電站四個(gè)階段。而無(wú)論技術(shù)發(fā)展如何，大部分的變電站還是使用閥控式鉛酸蓄電池，這種電池作為電力系統(tǒng)的備用電池最少要使用八年以上，工作人員認(rèn)為電池耐用又免維護(hù)，所以就會(huì)疏于對(duì)電池的管理維護(hù)，但是閥控式電池會(huì)出現(xiàn)電池殼變形、電解液滲漏、電壓不均勻等問(wèn)題，其端電壓與放電能力無(wú)關(guān)，隨著使用時(shí)間的增加，個(gè)別電池的內(nèi)阻必然增大，而電池組的容量遵循木桶效應(yīng)，以最差的電池容量值為準(zhǔn)。如果電池的實(shí)際容量低于80%時(shí)，電池便急劇衰退，會(huì)造成極大的安全隱患。所以，對(duì)電池組進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和定期檢修是必要的，但是這也是備用電源系統(tǒng)中最容易被人忽視的。

變電站中，直流系統(tǒng)是重要的組成部分，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性有一部分是由變電站直流系統(tǒng)來(lái)保證的。直流系統(tǒng)的主要作用是保障自動(dòng)裝置和信號(hào)裝置穩(wěn)定運(yùn)行、控制開(kāi)關(guān)、事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行緊急照明、對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等。變電站的直流系統(tǒng)獨(dú)立操作電源，一次設(shè)備電力使用對(duì)其影響小，如果外部電源的交流電中斷，蓄電池作為備用電源會(huì)繼續(xù)供電，保證持續(xù)穩(wěn)定供電。直流系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分有兩部分，分別為電池屏和直流屏。直流屏主要由機(jī)柜、整流模塊、絕緣監(jiān)測(cè)單元、交流輸入直流輸出配電單元等組成。直流系統(tǒng)的安全可靠性將會(huì)直接影響變電站的安全可靠。直流系統(tǒng)是變電站二次設(shè)備的生命線，直流系統(tǒng)故障會(huì)影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的良好管理，能夠保證后備電源系統(tǒng)的可靠性，也可以減少人工作業(yè)的作業(yè)量并減少由于人為原因?qū)е碌牟僮魇д`。變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)在未來(lái)得到廣泛的應(yīng)用，也將是未來(lái)直流設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，將大幅提高變電站管理維護(hù)和運(yùn)行水平。

2 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將微處理器、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集和智能分析診斷技術(shù)結(jié)合起來(lái)的變電站直流狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)管理的系統(tǒng)，直接對(duì)直流系統(tǒng)中電池、電壓電流等各個(gè)單元的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理，并且能夠顯示到設(shè)備和監(jiān)控中心處，而且還能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷和預(yù)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)作出預(yù)警。

變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求主要有兩個(gè)層次，第一個(gè)層次是全局變電站系統(tǒng)，第二個(gè)層次是單獨(dú)的變電站。結(jié)合目前的情況，可以在單獨(dú)的變電站上進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)試點(diǎn)運(yùn)行后若系統(tǒng)穩(wěn)定則可以推廣到其他變電站，然后各個(gè)變電站的情況匯總到一個(gè)服務(wù)器上，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)查詢各變電站的狀態(tài)，并且對(duì)狀態(tài)進(jìn)行分析，然后采取合理的措施，也可以控制充電機(jī)等設(shè)備。運(yùn)維人員能夠通過(guò)服務(wù)器了解變電站的狀態(tài)，也能夠查詢變電站歷史運(yùn)行情況，自動(dòng)化程度大大提高。

變電站內(nèi)部已經(jīng)有部分監(jiān)控模塊，能夠?qū)Τ潆姍C(jī)、控制母線等狀態(tài)量和控制量進(jìn)行監(jiān)控，但是控制的范圍比較有限，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以采用模塊化設(shè)計(jì)，可以分為控制顯示模塊、采集模塊、內(nèi)阻模塊以及控制模塊等?？刂骑@示模塊能夠通過(guò)總線結(jié)構(gòu)控制采集模塊和控制模塊，并且收集、處理和分析這兩個(gè)模塊的數(shù)據(jù)信息，是一個(gè)集中監(jiān)視器，對(duì)異常事件進(jìn)行報(bào)警，并且將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器；采集模塊完成在線采集單體電池的電壓和內(nèi)阻，通過(guò)一定的接口將數(shù)據(jù)傳送給控制顯示模塊。高精度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集中，每個(gè)采集模塊能夠采集多個(gè)單體電池的實(shí)施信息。采集模塊能夠獨(dú)立使用也可以組合使用；內(nèi)阻模塊能夠?qū)崿F(xiàn)和采集模塊、控制模塊的配合使用。用控制顯示模塊調(diào)度進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量，激勵(lì)信號(hào)通過(guò)電池組發(fā)出，但不會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成不利影響。

3 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

3.1 硬件部分設(shè)計(jì)

首先是處理器，要對(duì)處理器的性能參數(shù)都充分了解，要能夠支持LCD顯示器，控制器、接口要全面；第二是電源部分，對(duì)輸入電源進(jìn)行處理，能夠保護(hù)電源帶來(lái)的破壞新干擾，還要對(duì)電壓輸入做防護(hù)，能夠防止后級(jí)電路因?yàn)殡妷哼^(guò)高而被擊穿。在電源的輸入輸出部分預(yù)留大容量電容，以降低電源波紋，減少外界干擾，芯片間要有隔離，支路供電要使用磁珠隔離，方便調(diào)試。電源電路的輸出端還要再進(jìn)行保護(hù)，防止芯片被擊穿，起到保護(hù)后端電路的作用；第三是時(shí)鐘電路，要能夠保證時(shí)分秒、年月日和星期信息，要能夠自動(dòng)調(diào)整日期和月份之間的關(guān)系，時(shí)鐘格式可以是24小時(shí)或12小時(shí)；第四是復(fù)位電路，可以采用低電平復(fù)位，也可以手動(dòng)復(fù)位；第五是儲(chǔ)存模塊，能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息，可以用SD卡作為備用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備；第六是通用串行總線模塊，可以采用適當(dāng)?shù)哪Ｊ?；第七是網(wǎng)絡(luò)模塊，中央處理器支持自適應(yīng)網(wǎng)口，能夠提供兩到三層的交換功能；第八是調(diào)試部分，要預(yù)留串口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，串口要預(yù)留端口以驅(qū)動(dòng)調(diào)試；第九是顯示模塊設(shè)計(jì)，使用LCD，選擇匹配的LCD顯示屏和控制器；第十是按鍵設(shè)計(jì)，要求能夠適應(yīng)系統(tǒng)的功能；第十一是中央處理器電源設(shè)計(jì)，進(jìn)入到中央處理器的所有電源都要經(jīng)過(guò)濾波，保證電源的干凈。

3.2 軟件部分設(shè)計(jì)

首先是嵌入式軟件，也是變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，每一類設(shè)備都有一個(gè)專門(mén)的線程維護(hù)管理，每隔一段時(shí)間就要讀取設(shè)備的數(shù)據(jù)，并且形成一定的形式發(fā)送給數(shù)據(jù)管理線程，然后數(shù)據(jù)管理線程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理維護(hù)，如果數(shù)據(jù)有異常就及時(shí)發(fā)出警報(bào)；第二是邏輯軟件；第三是上位機(jī)軟件，與下位機(jī)聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的獲取，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且給出警報(bào)信息，也能對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了概述，并且對(duì)變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，也說(shuō)明了一些在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)該要注意的問(wèn)題。我們應(yīng)該對(duì)變電站直流系統(tǒng)的維護(hù)管理有著充分的認(rèn)識(shí)，盡量避免電力設(shè)備出現(xiàn)故障，減小不必要的損失，而變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)進(jìn)行良好的檢測(cè)和控制，所以大力推廣和應(yīng)用變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]任學(xué)偉.變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]莫靖.變電站直流系統(tǒng)存在問(wèn)題研究及其對(duì)策[D].華南理工大學(xué)，2013.

[3]吳國(guó)強(qiáng)，陳亮，劉智涯.變電站直流設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].電世界，2013，07：40-42.

[4]李秉宇，陳曉東，范輝，苗俊杰. 變電站直流電源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電源技術(shù)，2016，10：2064-2067.

[5]周振楠.關(guān)于變電站交直流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，29：66.

[6]李世佳.變電站直流系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)思路[J].民營(yíng)科技，2013，01：48.