變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

支麗欣

摘要：通過對(duì)直流電源運(yùn)行和維護(hù)的分析，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于電力局域網(wǎng)的直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)，給出了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浼軜?gòu)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：變電站；直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控；維護(hù)系統(tǒng)；高頻開關(guān)電源

一、變電站直流電源運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)狀

隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的日趨完善，越來(lái)越多的變電站實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，電網(wǎng)運(yùn)行的許多重要數(shù)據(jù)都要求及時(shí)安全可靠的處理和存儲(chǔ)，站內(nèi)各種保護(hù)及自動(dòng)裝置的工作都需要可靠的直流電源。同時(shí)，直流電源還為斷路器分合閘、通信、事故照明等提供動(dòng)力。在系統(tǒng)發(fā)生故障，站用電中斷的情況下，如果直流電源系統(tǒng)不能可靠提供工作電源，將會(huì)產(chǎn)生不可估量的損失。目前直流電源系統(tǒng)運(yùn)行存在著很多的不安全隱患，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1蓄電池老化。目前變電站廣泛使用的是閥控式密封鉛酸免維護(hù)蓄電池，閥控式密封鉛酸免維護(hù)蓄電池對(duì)環(huán)境溫度、充電電壓要求較嚴(yán)格，據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使用8年以上基本就不能用了。

1.2蓄電池維護(hù)困難。蓄電池的維護(hù)要求每年進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，由此可見直流系統(tǒng)中蓄電池維護(hù)的工作量是十分龐大的。

1.3充電機(jī)問題。充電機(jī)存在的問題主要是模塊損壞、監(jiān)控器損壞以及穩(wěn)壓穩(wěn)流和紋波性能不合格。這些情況嚴(yán)重威脅著公司有人站和無(wú)人站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在這種背景下，直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它一方面把各變電站的直流信息上傳到監(jiān)控中心供其查詢，另一方面監(jiān)控中心也可以在遠(yuǎn)方對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)直流設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)。這樣不但可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理直流設(shè)備的不正常狀態(tài)，還可以節(jié)省大量的人力物力，對(duì)于提高無(wú)人站直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低維護(hù)人員工作量具有重要意義。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)直流電源的各種參數(shù)，及時(shí)掌握直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，使直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“可控”“在控”，從而提高直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行能力，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，使得對(duì)直流系統(tǒng)的維護(hù)從“定期檢修”逐漸過渡到“狀態(tài)檢修”。

二、系統(tǒng)的拓?fù)浼軜?gòu)

直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)被詳細(xì)的分成了3層，即管理應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)通信層和數(shù)據(jù)采集層。變電站端的本地監(jiān)控裝置將數(shù)據(jù)采集層的設(shè)備連接在一起，將所采集到的各種相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)通信層，由網(wǎng)絡(luò)通信層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以后便傳輸?shù)焦芾響?yīng)用層。如此一來(lái)，要想對(duì)直流系統(tǒng)的信息進(jìn)行瀏覽，便可在網(wǎng)上完成。而遠(yuǎn)程監(jiān)控終端可以給各個(gè)分級(jí)管理終端提供相應(yīng)的管理口令，各分級(jí)管理終端便可以根據(jù)自己的權(quán)限對(duì)變電站的信息參數(shù)進(jìn)行更改。

三、系統(tǒng)功能

變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：①對(duì)各變電站直流系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了遠(yuǎn)程采集，用圖表、曲線等多種形式顯示出來(lái)；②可以遠(yuǎn)程進(jìn)行蓄電池組的測(cè)試以及放電實(shí)驗(yàn)，不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程放電，還保證了母線供電的穩(wěn)定性；③實(shí)現(xiàn)了蓄電池組在運(yùn)行中內(nèi)部電壓的均衡，有效保證了蓄電池組中的每一個(gè)單體電池都能夠保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)了蓄電池組的使用壽命，進(jìn)一步提高了直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

四、維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1本地監(jiān)控裝置

大部分變電站的變電站端都有安裝本地監(jiān)控裝置，其是以RS232/RS485通訊方式連接原直流電源主監(jiān)控裝置。在對(duì)蓄電池組的電壓、電流進(jìn)行控制時(shí)，通過電池均衡采集子系統(tǒng)完成，通過電池智能放電子系統(tǒng)的相關(guān)功能來(lái)完成母線狀態(tài)的切換、蓄電池放電等多種保護(hù)措施，保證了放電過程的安全性；能夠采集到各饋線支路開關(guān)的位置和脫扣狀況，可以采集到系統(tǒng)中直流電源的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)充電機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行了修改。

4.2電池均衡采集子系統(tǒng)

一個(gè)電源模塊和多個(gè)均衡采集模塊共同組成了電池均衡采集系統(tǒng)，其系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)采用了下放式結(jié)構(gòu)，其與本地監(jiān)控裝置進(jìn)行通訊時(shí)是通過傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成的。電源模塊將蓄電池組的電壓和電流采集到后，為其他的均衡模塊提供了需要的充電電源；均衡采集模塊在測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)采用分段式放點(diǎn)法進(jìn)行，當(dāng)單體電池的電壓與電池平均電壓差比整定值變大時(shí)，要立即啟動(dòng)均衡模塊，從而實(shí)現(xiàn)電池的高放低充，讓電池的電壓達(dá)到均衡水平以延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高直流電源系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。在接線方式方面，用可以插拔的端子接線方式，方便接線和維護(hù)操作，保險(xiǎn)絲用帶有自恢復(fù)性的，能夠更好地預(yù)防短路和燒毀模塊的現(xiàn)象發(fā)生，將系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

4.3電池智能放電子系統(tǒng)

電池組維護(hù)中，很重要的內(nèi)容就是蓄電池組核對(duì)性放電試驗(yàn)。一般對(duì)于新安裝的蓄電池組都要進(jìn)行一次全面的核對(duì)性放電試驗(yàn)，之后每3年進(jìn)行1次，在運(yùn)行6年以后，需要每年進(jìn)行1次。而直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控以及維護(hù)系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分就是電池智能放電子系統(tǒng)，其主要負(fù)責(zé)蓄電池的核對(duì)性放電試驗(yàn)。

4.3.1雙母線分段直流系統(tǒng)

此系統(tǒng)中有2套直流設(shè)備，在進(jìn)行放電試驗(yàn)時(shí)，需要實(shí)驗(yàn)中的一套直流設(shè)備退出運(yùn)行，由另外一套直流設(shè)備帶兩段直流母線進(jìn)行運(yùn)行；對(duì)實(shí)驗(yàn)的蓄電池組進(jìn)行全核對(duì)性放電，通過對(duì)遠(yuǎn)程或就地操作相應(yīng)的開關(guān)來(lái)完成蓄電池的核對(duì)性放電試驗(yàn)。

4.3.2單組蓄電池直流系統(tǒng)

當(dāng)系統(tǒng)中只有一組蓄電池時(shí)，既不能退出運(yùn)行，也不能進(jìn)行全核對(duì)性放電試驗(yàn)，只能用恒流對(duì)額定容量進(jìn)行控制。

4.4饋線開關(guān)量采集子系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要對(duì)母線以及各個(gè)饋線開關(guān)的位置和脫扣狀態(tài)信息進(jìn)行采集。此系統(tǒng)與本地監(jiān)控裝置進(jìn)行通訊時(shí)，是通過RS485總線來(lái)完成的。每一個(gè)開關(guān)量采集模塊可以同時(shí)對(duì)多路開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每路開關(guān)量都是通過光電進(jìn)行隔離的，具有極強(qiáng)的抗干擾性能。

4.5數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器一般安裝在通訊機(jī)房，其主要負(fù)責(zé)與各個(gè)變電站的本地監(jiān)控裝置通信，然后對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并將分析出來(lái)的結(jié)果再分發(fā)到各個(gè)發(fā)電站的遠(yuǎn)程終端上。

對(duì)各個(gè)子站終端所發(fā)過來(lái)的報(bào)警數(shù)據(jù)以及需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，按照實(shí)際情況在各子站之間建立直流電源裝置臺(tái)賬，可以對(duì)每一個(gè)子站裝置的設(shè)置進(jìn)行查詢或更改。

4.6遠(yuǎn)程監(jiān)控終端

各遠(yuǎn)程監(jiān)控終端可以通過局域網(wǎng)對(duì)每一個(gè)變電站直流系統(tǒng)的信息進(jìn)行瀏覽，根據(jù)需要對(duì)每一個(gè)變電站的直流系統(tǒng)的模擬圖進(jìn)行設(shè)置，還可以將母線的電壓、電流等一些信息直觀顯示在模擬圖上；可以根據(jù)子站的訪問權(quán)限對(duì)任何一個(gè)變電站直流系統(tǒng)的信息和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改，對(duì)遠(yuǎn)程更改現(xiàn)場(chǎng)采集模塊的相關(guān)設(shè)置進(jìn)行查看；具備完善的報(bào)警功能，能夠根據(jù)報(bào)警的信息對(duì)報(bào)警的性質(zhì)作出自動(dòng)分級(jí)，從而保證報(bào)警信息不遺漏。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從實(shí)際運(yùn)行情況看，變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)從真正意義上實(shí)現(xiàn)了變電站直流電源設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，能夠在掌握直流系統(tǒng)運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力，有效提高了直流電源以及電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

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