基于配電站直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

胡梓新 陳卓昀 陳志成

摘要：電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行關(guān)系到千家萬戶，為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和各級(jí)用電安全，電力系統(tǒng)會(huì)采取許多設(shè)備，如：保護(hù)、控制、自動(dòng)裝置、事故照明等，這些設(shè)備通常都需要直流電源進(jìn)行供電，直流電源的持續(xù)性和可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。配電站的直流電源系統(tǒng)是自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、傳感器運(yùn)行的基本保證，持續(xù)可靠運(yùn)行可以起到預(yù)防系統(tǒng)破壞、事故擴(kuò)大、設(shè)備嚴(yán)重?fù)p失的重要作用。本文將介紹一種基于直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源，結(jié)合本發(fā)明背景、目的和技術(shù)方案來詳細(xì)介紹其應(yīng)用是優(yōu)缺點(diǎn)，為電力系統(tǒng)配電站之流電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行略作優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：配電站;站用電源;無線監(jiān)測

引言：目前，隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展和電力用戶需求的不斷增長，智能電網(wǎng)日漸成為電網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)展趨勢，世界多數(shù)國家包括我國在內(nèi)都在智能電網(wǎng)的發(fā)展上投入了大量的精力。電能供應(yīng)的安全性和可靠性是是電力科研方面的主要項(xiàng)目之一，配電站又是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)組成部分，作為電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，有著至關(guān)重要的作用。站用電源系統(tǒng)是保護(hù)及自動(dòng)化裝置、站內(nèi)通信電源、操作電源等一系列設(shè)備正常運(yùn)行的重要前提，對(duì)直流配電站電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測可以對(duì)配電站安全運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。配電站中高低壓開關(guān)柜的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)需要直流電源，但有的時(shí)候，開關(guān)柜本身的電源可能會(huì)發(fā)生故障，當(dāng)供電所操作人員需要進(jìn)行電柜的分合閘操作的時(shí)候，只能采用手動(dòng)的方式，操作不夠便利，同時(shí)存在較大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。所以我們以此為研究基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹基于這個(gè)問題的一種新發(fā)明-適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源。

一、配電站直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)背景及意義

在信息時(shí)代，資源環(huán)境壓力都逐步顯示出各方面的壓力，能源需求也不斷增加，電力市場有了開拓式發(fā)展，隨之用戶對(duì)電能系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量要求也在不斷提高，電力行業(yè)有著前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，如何建立一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的電力系統(tǒng)成了電能公司的主要目標(biāo)。配電站是電網(wǎng)的重要樞紐，也是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行要憑借配電站來發(fā)揮重要作用，對(duì)于智能電網(wǎng)也是一項(xiàng)不可或缺的戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施支撐。

配電站的電源系統(tǒng)是各類站內(nèi)通信裝置、控制裝置、自動(dòng)化裝置的電源主要提供者，可以保障配電站設(shè)備的正?？煽窟\(yùn)行。一旦電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會(huì)給配電站甚至整個(gè)供電系統(tǒng)安全產(chǎn)生直接或間接影響，甚至嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致事故，因此我們必須提升電源系統(tǒng)電力配置，并且同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)自動(dòng)化和安全方面的監(jiān)測，及時(shí)查找漏洞進(jìn)行修復(fù)提升。由于直流電源技術(shù)、信息采集元件、微端處理器等硬件設(shè)備終端和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)等日漸完善，數(shù)據(jù)的分析處理水平會(huì)越來越智能化，智能電站會(huì)成為電能時(shí)代發(fā)展的主要成果之一，也為電站自動(dòng)化指引了方向。

二、配電站直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

變電站直流電源監(jiān)測系統(tǒng)主要組部分是無線傳感節(jié)點(diǎn)、在線監(jiān)控中心、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器三大部分組成。直流電源檢測傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)各自的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的直流電源設(shè)備電壓、電流、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，進(jìn)而通過無線傳感器等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)其對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)送入在線監(jiān)測中心平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的無線遙測。

2.1無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

無線傳感器節(jié)點(diǎn)分布網(wǎng)絡(luò)是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署到研究區(qū)域的，用于手機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)信息、協(xié)作完成指定任務(wù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的程序可以相同，但是具有唯一ID。無線傳感器節(jié)點(diǎn)由無線電信模塊、發(fā)射模塊、傳感器模塊以及供電模塊組成。

本系統(tǒng)針對(duì)的配電站之流電源設(shè)備進(jìn)行了電壓、溫度、電流等幾項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測，相應(yīng)的信號(hào)檢測數(shù)據(jù)通過非接觸傳感器完成，直流電源設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，相應(yīng)的各檢測單元分別可以與無線收發(fā)核心模塊導(dǎo)線連接將采集的信號(hào)送入到無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器中應(yīng)用。

2.2無線傳感協(xié)調(diào)器的設(shè)計(jì)

無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)收集接收各個(gè)系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)反饋回來的數(shù)據(jù)，并對(duì)此進(jìn)行相關(guān)處理，之后無線發(fā)射送至在線監(jiān)測中心平臺(tái)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)直流電源設(shè)備的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2.3系統(tǒng)硬件組成部分

2.3.1溫度監(jiān)測單元設(shè)計(jì)，此單元主要采用數(shù)字溫度濕度傳感器，是一款含有校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的復(fù)合型傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集溫濕度數(shù)據(jù)，具有極高的可靠性和長期穩(wěn)定性;電壓電流監(jiān)測電路設(shè)計(jì)，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以為配電站直流電源設(shè)備電壓電流監(jiān)測提供非接觸式實(shí)時(shí)傳感處理。

2.3.2系統(tǒng)主要控制單元設(shè)計(jì)，針對(duì)變壓直流設(shè)備中蓄電池組進(jìn)行了監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)送至系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，然后界面進(jìn)行結(jié)果顯示，包含溫度、電壓、電流值。

三、適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源的發(fā)明技術(shù)方案詳述

文章之前部分介紹了配電站無線監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于高低電壓開關(guān)柜的電動(dòng)操需要直流電源，開關(guān)柜本身可能存在故障，導(dǎo)致后續(xù)操作工不夠安全便利，產(chǎn)生作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，我們提出了如下技術(shù)發(fā)明方案來避免此類問題的出現(xiàn)。

3.1發(fā)明詳述方案。采用電量檢測模塊進(jìn)行采集電源電量數(shù)據(jù)，并將電源電量數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊。主控模塊根據(jù)設(shè)定的電源電量最大閥值判斷當(dāng)時(shí)電源電量是否到達(dá)飽和狀態(tài);如果電源電量到達(dá)飽和狀態(tài)，主控模塊通訊控制開關(guān)模塊，控制開關(guān)模塊關(guān)閉充電電路，停止充電。主控模塊根據(jù)設(shè)定的電源電量最小閥值判斷當(dāng)時(shí)電源電量是否到達(dá)最低狀態(tài);如果電源電量到達(dá)最低狀態(tài)，主控模塊通訊控制開關(guān)模塊，控制開關(guān)模塊關(guān)閉放電電路，停止放電。

3.2、本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)和欲保護(hù)點(diǎn)闡釋說明。一方面，此項(xiàng)適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源設(shè)計(jì)有便攜式的充電機(jī)構(gòu)，可用于移動(dòng)充電，一定程度上提升了電源的適應(yīng)性和應(yīng)用能力。另一方面，本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明設(shè)計(jì)有防過充過放的保護(hù)回路，一旦在充電過程中超過設(shè)定值，移動(dòng)電源會(huì)自動(dòng)關(guān)閉充電電路，大大提高了安全性。

3.3、與現(xiàn)有的手動(dòng)式分合閘操作直流電源電柜技術(shù)相比，本項(xiàng)適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源發(fā)明的技術(shù)方案顯示出以下優(yōu)點(diǎn)：具有正負(fù)極核對(duì)的功能，可以防止正負(fù)極線路接錯(cuò)的失誤。

本發(fā)明的目的是研發(fā)一種適用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源，可適用各類各種型號(hào)的高低壓開關(guān)柜的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)隨時(shí)都能正常使用高低壓柜，為操作人員降低手動(dòng)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)該項(xiàng)發(fā)明產(chǎn)品也具有正負(fù)極核對(duì)功能，防止正負(fù)極線路接錯(cuò)的失誤，再一次降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)維安全水平。

四、結(jié)束語

本文從配電站直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究出發(fā)，介紹了配電站直流電源無線監(jiān)測系統(tǒng)背景及意義以及該系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在國家電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展方向和能源趨勢上，以及細(xì)節(jié)上的系統(tǒng)傳感器及硬件部分做了技術(shù)上的詳細(xì)闡釋，也為本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明--用于高低壓開關(guān)柜的移動(dòng)式操作電源作出了技術(shù)設(shè)計(jì)鋪墊。本項(xiàng)技術(shù)發(fā)明可以解決長久以來高低電壓開關(guān)柜直流電源可能發(fā)生故障，導(dǎo)致操作問題和風(fēng)險(xiǎn)的問題，同事因其同時(shí)具備正負(fù)極線路核對(duì)功能，可以有效防止線路錯(cuò)接等失誤，能再次降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了電網(wǎng)整體的運(yùn)維安全水平，與國家智能電站發(fā)展方向一致，響應(yīng)了建設(shè)更加經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的電力系統(tǒng)的號(hào)召。

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