變電站站用電源系統(tǒng)在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵策略研究

王立鼎，詹慶才*，殷建軍，楊常府，王均慧，聶曉波

（1.北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司，北京100085；2.北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，北京100044）

0 引言

變電站站用電源系統(tǒng)是保障變電站安全可靠運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要由站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)和交流不間斷電源系統(tǒng)3部分組成［1-6］。變電站直流電源系統(tǒng)是為變電站內(nèi)自有設(shè)備供電的最重要的系統(tǒng)，其主要負(fù)荷為保護(hù)、測(cè)控及其他自動(dòng)裝置的電源、控制回路電源、操作回路電源和事故照明負(fù)荷等。變電站直流系統(tǒng)的主要組成部分包括位于蓄電池室的蓄電池組、位于繼電保護(hù)室的充電屏和饋電屏，以及位于各功能室的直流母線和直流負(fù)荷等［7-10］。

如果變電站內(nèi)的直流電源系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，變電站運(yùn)行也會(huì)出現(xiàn)異常［11-17］。針對(duì)變電站的站用電源系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行問(wèn)題，文獻(xiàn)［1］提出了500 kV變電站在嚴(yán)重故障狀態(tài)下如何保證站用電源可靠供電的方法。文獻(xiàn)［2］針對(duì)站用電源系統(tǒng)存在單一故障導(dǎo)致站用電源系統(tǒng)全站失壓的風(fēng)險(xiǎn)，從站用交流電源系統(tǒng)接線方式、運(yùn)行方式及自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器（ATSE）等角度進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，提出了站用交流電源系統(tǒng)全站失壓風(fēng)險(xiǎn)控制策略。文獻(xiàn)［3］分析了站用電源系統(tǒng)的運(yùn)行與檢修現(xiàn)狀，提出基于蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)的狀態(tài)檢修方式，建立不同檢修方式下站用電源系統(tǒng)的四狀態(tài)Markov可靠性模型。但這些都是基于變電站內(nèi)本地系統(tǒng)進(jìn)行電源健康狀態(tài)的評(píng)價(jià)和分析，沒(méi)有采用調(diào)度主站和變電站協(xié)同配合的方式。同時(shí)，由于無(wú)法完全采集變電站低壓電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，僅能反應(yīng)系統(tǒng)已發(fā)生的故障情況，無(wú)法掌握低壓電源系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢(shì)，更不具備對(duì)變電站電源系統(tǒng)運(yùn)行信息的在線狀態(tài)評(píng)估能力，無(wú)法指導(dǎo)運(yùn)維部門及時(shí)開(kāi)展針對(duì)性的檢修工作，無(wú)法切實(shí)保障變電站電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，為了有效在線評(píng)估站用交、直流電源的運(yùn)行狀態(tài)，為變電站電力設(shè)備提供穩(wěn)定運(yùn)行和高質(zhì)量的電源，研究與開(kāi)發(fā)變電站站用電源系統(tǒng)在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)是非常有必要的。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分為變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估主系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱主系統(tǒng)）和變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估子系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱子系統(tǒng)），架構(gòu)如圖1所示。

圖1 變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Architectureof theonlinestateassessment system for auxiliary power supply system in substation

1.1 主系統(tǒng)架構(gòu)

本文所設(shè)計(jì)的主系統(tǒng)部署在調(diào)度端，由采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、工作站及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，主要功能模塊包括信息采集模塊、模型管理模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)視模塊、狀態(tài)評(píng)估模塊和人機(jī)界面模塊。具體情況如下。

（1）信息采集模塊包含負(fù)責(zé)與子站完成實(shí)時(shí)通信的主系統(tǒng)通信子模塊，以及負(fù)責(zé)管理及配置主系統(tǒng)與子系統(tǒng)通信通道的通信通道管理子模塊。

（2）模型管理模塊包含負(fù)責(zé)解析子系統(tǒng)上送站用電源模型文件，實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)建模、系統(tǒng)模型編輯及信息關(guān)聯(lián)策略配置的系統(tǒng)模型管理子模塊，以及負(fù)責(zé)系統(tǒng)用戶信息、角色及權(quán)限管理的角色權(quán)限管理子模塊。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)視模塊包含負(fù)責(zé)處理實(shí)時(shí)信息的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視子模塊，負(fù)責(zé)將告警信息解析、存儲(chǔ)并推送至告警窗口的告警監(jiān)視子模塊，以及負(fù)責(zé)形成操作命令、監(jiān)護(hù)操作命令執(zhí)行過(guò)程的遠(yuǎn)方操作子模塊。

（4）狀態(tài)評(píng)估模塊包含負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)站用電源系統(tǒng)各設(shè)備及整體系統(tǒng)運(yùn)行工況的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)子模塊，負(fù)責(zé)編輯、存儲(chǔ)及配置評(píng)估策略條件、邏輯、影響因素及結(jié)果的評(píng)估策略庫(kù)子模塊，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)歷史信息的統(tǒng)計(jì)分析子模塊，以及負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)計(jì)算及形成考核數(shù)據(jù)的報(bào)表管理子模塊。

（5）人機(jī)界面模塊包含所有變電站電源系統(tǒng)及其子設(shè)備的設(shè)備樹，全站級(jí)、站級(jí)、裝置級(jí)3級(jí)狀態(tài)監(jiān)視及操作界面，以及告警窗、歷史信息查詢界面。

1.2 子系統(tǒng)架構(gòu)

子系統(tǒng)部署在變電站端，由子系統(tǒng)服務(wù)器與站用電源系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，主要功能模塊包括如下幾項(xiàng)。

（1）子系統(tǒng)通信模塊，負(fù)責(zé)與主系統(tǒng)交互，轉(zhuǎn)發(fā)站用電源系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行信息至主系統(tǒng)。

（2）設(shè)備建模模塊，負(fù)責(zé)配置、編輯站用電源系統(tǒng)及各設(shè)備信息模型，并輸出模型文件。

（3）信息采集模塊，負(fù)責(zé)與站用電源系統(tǒng)各設(shè)備通信，采集設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。

（4）人機(jī)界面模塊，包含站用電源系統(tǒng)各設(shè)備通信狀態(tài)及子系統(tǒng)各子模塊運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視畫面。

2 主要評(píng)估流程

變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)方法流程包括設(shè)備建模、運(yùn)行信息采集、實(shí)時(shí)交互、形成監(jiān)視界面、狀態(tài)評(píng)估、狀態(tài)評(píng)估結(jié)果輸出和遠(yuǎn)方操作共7個(gè)主要步驟，11個(gè)子過(guò)程（①—?），如圖2所示。

2.1 步驟1：設(shè)備建模

圖2 變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)方法流程Fig.2 Working flow of theonlinestateassessment system for auxiliary power supply system in substation

按照變電站站用電源系統(tǒng)的設(shè)備組成、信息構(gòu)成、通信協(xié)議及接口，對(duì)站用電源系統(tǒng)進(jìn)行建模，從而構(gòu)成變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估子系統(tǒng)。設(shè)備組成包括低壓交流電源、通信電源、逆變電源、直流母線、直流電源、蓄電池組、蓄電池單體、充電裝置、整流模塊等設(shè)備；信息構(gòu)成包括遙信、遙測(cè)、事件、告警及定值等信息；通信協(xié)議包括IEC103，MODBUS，IEC61850及廠家協(xié)議；通信接口包括RJ45，RS485，RS232及硬接點(diǎn)。建模模型文件以可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML）格式文件描述：XML格式模型文件以變電站名稱作為根元素，根元素下包含低壓交流電源、通信電源、逆變電源、直流母線、直流電源、蓄電池組、蓄電池單體、充電裝置、整流模塊9個(gè)設(shè)備子元素。每個(gè)設(shè)備子元素包含遙信、遙測(cè)、事件、告警及定值5類信息子元素。低壓交流電源、通信電源、逆變電源、直流母線、直流電源、蓄電池組、蓄電池單體、充電裝置、整流模塊設(shè)備均按照對(duì)應(yīng)設(shè)備提供的信息點(diǎn)表劃分為上述5類信息子元素，按照信息歸屬分別配置在相應(yīng)的設(shè)備子元素下，最終形成變電站根元素、設(shè)備子元素和變電站電源系統(tǒng)模型。

2.2 步驟2：運(yùn)行信息采集

子系統(tǒng)按照“步驟1”中模型文件描述的設(shè)備通信接口、通信協(xié)議對(duì)站用電源系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行信息接入，實(shí)現(xiàn)站用電源系統(tǒng)的運(yùn)行信息采集。

2.3 步驟3：實(shí)時(shí)交互

子系統(tǒng)以基于傳輸控制協(xié)議（TCP）的主子站通信協(xié)議方式與主系統(tǒng)進(jìn)行通信，子系統(tǒng)上送占用電源系統(tǒng)的模型信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行信息及操作交互信息。

2.4 步驟4：形成監(jiān)視界面

主系統(tǒng)收到子系統(tǒng)上的站用電源系統(tǒng)的模型信息，利用模型信息構(gòu)建主系統(tǒng)端站用電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)據(jù)模型形成主系統(tǒng)人機(jī)界面使用的站用電源監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視界面，包括可縮放的矢量圖形（SVG）、表格及系統(tǒng)設(shè)備樹等。

2.5 步驟5：狀態(tài)評(píng)估

主系統(tǒng)接收到子系統(tǒng)上的站用電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息后，利用主系統(tǒng)構(gòu)建模型數(shù)據(jù)與“電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估策略庫(kù)”的評(píng)估項(xiàng)、評(píng)估量及評(píng)估策略（算法），對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行識(shí)別和判定，如圖2中“狀態(tài)評(píng)估策略庫(kù)”。判定結(jié)果分為故障告警類與狀態(tài)評(píng)估類。故障告警類直接判定設(shè)備狀態(tài)異常，狀態(tài)評(píng)估類為評(píng)價(jià)當(dāng)前站用電源系統(tǒng)可用率及構(gòu)成各設(shè)備的運(yùn)行健康狀態(tài)，如圖2中“狀態(tài)評(píng)估”。兩類信息分別應(yīng)用于主系統(tǒng)告警監(jiān)視窗口及狀態(tài)評(píng)估瀏覽窗口。

2.6 步驟6：狀態(tài)評(píng)估結(jié)果輸出

主系統(tǒng)接收到子系統(tǒng)上的站用電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息及操作交互信息后，實(shí)時(shí)反饋至主系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的監(jiān)視界面，以便監(jiān)視瀏覽。同時(shí)實(shí)時(shí)信息會(huì)及時(shí)存儲(chǔ)于主系統(tǒng)歷史信息庫(kù)中，用于主系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估模塊的狀態(tài)評(píng)價(jià)、統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表管理。

2.7 步驟7：遠(yuǎn)方操作

主系統(tǒng)的監(jiān)視界面發(fā)起遠(yuǎn)方操作命令，命令包括：遠(yuǎn)方控制交流電源切換、充電裝置充電方式切換、遠(yuǎn)方控制交流電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)、交流電源母線分段開(kāi)關(guān)、直流電源交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)、充電裝置輸出開(kāi)關(guān)、蓄電池輸出保護(hù)電器、直流母線分段開(kāi)關(guān)、交流不間斷電源（逆變電源）輸入開(kāi)關(guān)、直流變換電源輸入開(kāi)關(guān)、蓄電池帶載放電。操作命令由子系統(tǒng)實(shí)時(shí)下傳到站用電源系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備，操作過(guò)程及結(jié)果由子系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互模塊反饋至主系統(tǒng)，并在主系統(tǒng)人機(jī)界面顯示命令執(zhí)行過(guò)程及結(jié)果。

3 關(guān)鍵評(píng)估原則和策略

本文設(shè)計(jì)的變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)按照變電站站用電源的系統(tǒng)組成及設(shè)備工況關(guān)鍵特征形成評(píng)估策略，如圖3所示，圖中AST為自動(dòng) 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器。

圖3 變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估策略Fig.3 Strategy of the online state assessment system for auxiliary power supply system in substation

評(píng)估策略包括交流電源設(shè)備評(píng)估、逆變電源設(shè)備評(píng)估、直流/直流（DC/DC）通信電源設(shè)備評(píng)估與直流電源設(shè)備評(píng)估。

3.1 交流電源設(shè)備評(píng)估

交流電源設(shè)備評(píng)估關(guān)鍵是對(duì)ATS交流切換時(shí)間的評(píng)估，包括交流電源進(jìn)線1路開(kāi)關(guān)（狀態(tài)）、交流電源進(jìn)線2路開(kāi)關(guān)（狀態(tài)）2個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：ATS不同次的交流切換時(shí)間應(yīng)無(wú)變化。每次ATS切換后，計(jì)算切換變化時(shí)間差，進(jìn)行分值評(píng)估。評(píng)估策略為：獲取交流電源1，2路開(kāi)關(guān)狀態(tài)。1路開(kāi)關(guān)變位開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)標(biāo)t1，2路開(kāi)關(guān)變位說(shuō)明切換完成，時(shí)標(biāo)t2。ATS交流切換時(shí)間就是t=t2-t1。

（1）記錄首次交流切換時(shí)間為t0，當(dāng)再次發(fā)生交流切換時(shí)，得到交流切換時(shí)間tx，計(jì)算與第1次交流切換的時(shí)間差t=tx-t0。

（2）當(dāng)計(jì)算的ATS交流切換時(shí)間差大于10 s，對(duì)ATS進(jìn)行預(yù)警。評(píng)估默認(rèn)時(shí)間點(diǎn)為每次ATS切換的時(shí)刻。

3.2 逆變電源設(shè)備評(píng)估

對(duì)逆變電源設(shè)備評(píng)估關(guān)鍵是對(duì)逆變電源穩(wěn)壓性能和逆變電源溫度狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

3.2.1 逆變電源穩(wěn)壓性能評(píng)估

逆變電源穩(wěn)壓性能評(píng)估包括輸出電壓、故障狀態(tài)、異常狀態(tài)3個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略如下。

（1）獲取逆變電源裝置輸出電壓的當(dāng)前測(cè)量值Ui。檢測(cè)周期內(nèi)，更新最大值Umax、最小值Umin。計(jì)算平均值為

計(jì)算逆變電源裝置的穩(wěn)壓精度，當(dāng)穩(wěn)壓精度大于2.75，對(duì)逆變電源進(jìn)行預(yù)警。

（3）逆變電源裝置異常時(shí)，不進(jìn)行預(yù)警；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。

（4）逆變電源裝置故障時(shí)，不進(jìn)行預(yù)警；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。

3.2.2 逆變電源溫度狀態(tài)評(píng)估

逆變電源溫度狀態(tài)評(píng)估包括逆變電源裝置溫度1個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略如下。

（1）獲取第i臺(tái)逆變電源裝置的溫度ti，計(jì)算平均值為

式中：n為逆變電源裝置數(shù)。

3.3 DC/DC通信電源設(shè)備評(píng)估

DC/DC通信電源設(shè)備評(píng)估關(guān)鍵是對(duì)DC/DC通信電源穩(wěn)壓性能和DC/DC通信模塊溫度狀態(tài)的評(píng)估。

3.3.1 DC/DC通信電源穩(wěn)壓性能評(píng)估

對(duì)DC/DC通信電源穩(wěn)壓性能評(píng)估包括母線電壓、直流輸入異常狀態(tài)、直流輸出異常狀態(tài)3個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略如下。

（1）獲取通信電源裝置輸出電壓的當(dāng)前測(cè)量值Ui。檢測(cè)周期內(nèi)，更新最大值Umax、最小值Umin。計(jì)算平均值為

式中：n為輸出電壓采樣測(cè)量次數(shù)。

（2）根據(jù)式（2）計(jì)算偏離值，根據(jù)式（3）計(jì)算穩(wěn)壓精度，若穩(wěn)壓精度大于55%，則對(duì)DC/DC通信電源進(jìn)行預(yù)警。

（3）DC/DC通信電源直流輸入異常時(shí)，不計(jì)算穩(wěn)壓精度，不評(píng)估DC/DC通信電源；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。

（4）DC/DC通信電源母線電壓越限，DC/DC通信電源直流輸出異常，此時(shí)不進(jìn)行預(yù)警；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。

3.3.2 DC/DC通信模塊溫度狀態(tài)評(píng)估

3.需要知識(shí)更新培訓(xùn)機(jī)制。信息化背景下的知識(shí)體系具有的突出特征是，知識(shí)更新頻率快。入職前的知識(shí)基礎(chǔ)僅僅是展開(kāi)工作的最基本需要，但根據(jù)信息建設(shè)內(nèi)容的需要而進(jìn)行的知識(shí)更新與培訓(xùn)則是工作能力提升的必要途徑。同時(shí)，考慮到信息化背景下的知識(shí)應(yīng)用具有預(yù)見(jiàn)性差的特點(diǎn)，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體案件的調(diào)查任務(wù)需要，進(jìn)行必要的調(diào)查專案技能培訓(xùn)。

對(duì)DC/DC通信模塊溫度狀態(tài)評(píng)估包括通信模塊溫度、模塊故障狀態(tài)2個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略如下。

（1）獲取DC/DC通信電源第i個(gè)模塊的溫度ti，用式（4）的方法計(jì)算平均值-t，計(jì)算各DC/DC通信模塊溫度與平均溫度的差t=ti--t。

（2）當(dāng)溫度差大于10℃，對(duì)該DC/DC通信模塊進(jìn)行預(yù)警。

（3）DC/DC通信模塊故障時(shí)，不進(jìn)行預(yù)警。

需要說(shuō)明的是，本文提出的評(píng)估策略3.2和3.3比較相似。

3.4 直流電源設(shè)備評(píng)估

直流電源設(shè)備評(píng)估關(guān)鍵是對(duì)蓄電池單體電壓狀態(tài)、蓄電池單體內(nèi)阻狀態(tài)、蓄電池組環(huán)境溫度狀態(tài)、蓄電池組可供電時(shí)間、充電裝置穩(wěn)壓狀態(tài)、高頻整流模塊均流性能、高頻整流模塊溫度狀態(tài)與直流母線絕緣性能進(jìn)行評(píng)估。

3.4.1 蓄電池單體電壓狀態(tài)評(píng)估

蓄電池單體電壓狀態(tài)評(píng)估只有蓄電池浮充電壓（歷史數(shù)據(jù)）1個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：各單體蓄電池浮充電壓應(yīng)穩(wěn)定。獲取每天新的浮充電壓數(shù)據(jù)后，縱向計(jì)算電壓變化率，進(jìn)行分值評(píng)估，評(píng)估策略如下。

（1）獲取單體電池電壓U2與上一次的電池電壓U1，計(jì)算電壓變化率為

式中：k1為電壓變化率系數(shù)；k2為電壓偏差率系數(shù)；k1+k2=1，一般k1=k2=0.5。

（4）當(dāng)綜合偏差率M大于0.75時(shí)，進(jìn)行預(yù)警。

（5）單體電池電壓不在正常范圍內(nèi)，不進(jìn)行預(yù)警，而是直接報(bào)警。評(píng)估數(shù)據(jù)源為蓄電池浮充電壓值，評(píng)估默認(rèn)周期是1 d。

3.4.2 蓄電池單體內(nèi)阻狀態(tài)評(píng)估

蓄電池單體內(nèi)阻狀態(tài)評(píng)估包括蓄電池內(nèi)阻（歷史數(shù)據(jù)）1個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：蓄電池故障，如板柵腐蝕、接觸不良等，都會(huì)導(dǎo)致蓄電池單體內(nèi)阻增大的現(xiàn)象。蓄電池組進(jìn)行一次內(nèi)阻測(cè)試，按照內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正后作為內(nèi)阻分析初始值R1。然后按照周期進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試，每次測(cè)試的結(jié)果R2與初始值進(jìn)行比較，系統(tǒng)根據(jù)變化趨勢(shì)來(lái)分析該只電池的當(dāng)前狀態(tài)。每月獲取新的內(nèi)阻數(shù)據(jù)后，縱向計(jì)算內(nèi)阻增大的變化率并進(jìn)行評(píng)估，具體如下。

（1）內(nèi)阻變化率計(jì)算公式為

式中：l1為變化率得分系數(shù)；l2為差異比值得分系數(shù)；l1+l2=1，一般l1=l2=0.5。

（4）當(dāng)綜合差異率N大于0.15，對(duì)此蓄電池進(jìn)行預(yù)警。

（5）超過(guò)20%的蓄電池需要預(yù)警時(shí)，對(duì)蓄電池組報(bào)警。評(píng)估數(shù)據(jù)源為蓄電池內(nèi)阻值，評(píng)估默認(rèn)周期為1個(gè)月。

3.4.3 蓄電池組環(huán)境溫度狀態(tài)評(píng)估

對(duì)蓄電池環(huán)境溫度評(píng)估包括蓄電池組環(huán)境溫度1個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：蓄電池組環(huán)境溫度直接影響蓄電池容量，其環(huán)境溫度應(yīng)穩(wěn)定。在設(shè)定時(shí)間點(diǎn)對(duì)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分值評(píng)估。評(píng)估策略為：（1）獲取蓄電池組問(wèn)題；（2）蓄電池組環(huán)境溫度大于35℃或小于0℃時(shí)，對(duì)蓄電池組環(huán)境溫度進(jìn)行預(yù)警。評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)源為蓄電池在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)上送蓄電池組的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，評(píng)估默認(rèn)周期為1 d。

3.4.4 蓄電池組可供電時(shí)間評(píng)估

對(duì)蓄電池組可供電時(shí)間評(píng)估包括站用交流失電信號(hào)、蓄電池監(jiān)測(cè)裝置反饋的電池組電壓、蓄電池可供電時(shí)間3個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：（1）由站用交流失電信號(hào)啟動(dòng)蓄電池組可供電時(shí)間評(píng)估；（2）獲取蓄電池在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)上送的蓄電池組電壓、蓄電池可供電時(shí)間信息；（3）設(shè)置可供電時(shí)間預(yù)警值，一般為2 h，當(dāng)蓄電池組單體電壓小于1.8 V或蓄電池可供電時(shí)間小于2 h，對(duì)蓄電池組可供電時(shí)間進(jìn)行預(yù)警。

3.4.5 充電裝置穩(wěn)壓狀態(tài)評(píng)估

對(duì)充電裝置穩(wěn)壓狀態(tài)評(píng)估包括直流母線電壓、直流母線電壓異常狀態(tài)、蓄電池組放電狀態(tài)這3個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：蓄電池組浮充狀態(tài)下，充電裝置的輸出電壓應(yīng)保持穩(wěn)定。在設(shè)定時(shí)間點(diǎn)對(duì)充電裝置穩(wěn)壓狀態(tài)進(jìn)行分值評(píng)估。評(píng)估策略如下。

（1）獲取直流電源母線電壓當(dāng)前測(cè)量值。檢測(cè)周期內(nèi)，更新最大值Umax、最小值Umin。計(jì)算平均值U0。

（2）計(jì)算充電裝置的穩(wěn)壓精度，當(dāng)穩(wěn)壓精度大于45%，對(duì)充電裝置進(jìn)行預(yù)警。

（3）預(yù)警僅在浮充條件下實(shí)施。

（4）直流母線電壓異常時(shí)，不進(jìn)行預(yù)警；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。

（5）蓄電池放電時(shí)不進(jìn)行預(yù)警；恢復(fù)正常后宜重新開(kāi)始檢測(cè)周期。評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源是實(shí)時(shí)遙測(cè)及遙信信息，評(píng)估默認(rèn)周期是1 d。

3.4.6 高頻整流模塊均流性能評(píng)估

高頻整流模塊均流性能評(píng)估包括充電裝置高頻整流模塊輸出電流、直流電源高頻整流模塊故障狀態(tài)2個(gè)評(píng)估量。

評(píng)估策略為：整流模塊具有均流功能，充電、浮充電裝置在額定負(fù)載電流的50%～100%范圍內(nèi)，其均流不平衡度應(yīng)不超過(guò)±5%，均流特性變差也一定程度上預(yù)示著高頻整流模塊的性能變化。在設(shè)定時(shí)間點(diǎn)對(duì)充電裝置的高頻整流模塊的均流性能進(jìn)行分值評(píng)估。評(píng)估策略如下。

（1）獲取充電裝置各個(gè)高頻整流輸出電流Ii，計(jì)算平均值為

式中：n為周期T內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。

（2）計(jì)算各整流模塊與平均電流的偏差為

當(dāng)δ大于0.75時(shí)，對(duì)高頻整流模塊均流性能進(jìn)行預(yù)警。

（3）直流電源高頻整流模塊為故障狀態(tài)，不必預(yù)警，不參與計(jì)算。評(píng)估數(shù)據(jù)源為實(shí)時(shí)和歷史的遙測(cè)信息，評(píng)估默認(rèn)周期是1 d。

3.4.7 高頻整流模塊溫度狀態(tài)評(píng)估

對(duì)高頻整流模塊溫度狀態(tài)評(píng)估包括充電裝置高頻整流模塊溫度、直流電源高頻整流模塊故障狀態(tài)2個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略為：各高頻整流模塊溫度應(yīng)相差不大。在設(shè)定時(shí)間點(diǎn)對(duì)充電裝置的高頻整流模塊溫差值進(jìn)行分值評(píng)估。評(píng)估策略為：（1）獲取充電裝置第i個(gè)高頻整流模塊溫度ti，計(jì)算平均值-t，計(jì)算該模塊溫度與平均值的差t=ti--t；（2）溫度差大于10℃，對(duì)該高頻整流模塊進(jìn)行預(yù)警；（3）該高頻整流模塊故障時(shí)，不進(jìn)行預(yù)警。評(píng)估數(shù)據(jù)源為召喚遙測(cè)信息和實(shí)時(shí)遙測(cè)信息，評(píng)估默認(rèn)周期為1 d。

3.4.8 直流母線絕緣性能評(píng)估

對(duì)直流母線絕緣性能評(píng)估包括直流母線正對(duì)地電阻、直流母線負(fù)對(duì)地電阻2個(gè)評(píng)估量。評(píng)估策略為：220 V直流系統(tǒng)要求以上2個(gè)參與評(píng)估的電阻在25 kΩ以下報(bào)警。直流電源支路絕緣接地或者母線絕緣接地都會(huì)體現(xiàn)在直流母線對(duì)地電阻上，根據(jù)直流母線正對(duì)地電阻、負(fù)對(duì)地電阻的變化判斷直流系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。評(píng)估策略為：獲取直流母線正對(duì)地電阻、負(fù)對(duì)地電阻信息，取正、負(fù)對(duì)地電阻阻值較低者，當(dāng)上述較低者對(duì)地電阻小于25 kΩ（220 V）時(shí)報(bào)警，小于50 kΩ時(shí)預(yù)警。評(píng)估數(shù)據(jù)源為遙測(cè)信息、實(shí)時(shí)遙信信息，評(píng)估默認(rèn)周期是1 d。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

本文設(shè)計(jì)的變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)已于2019年年初部署應(yīng)用到福建省電力公司的泉州、三明、廈門和福州等地區(qū)的供電公司調(diào)控一體化平臺(tái)中。通過(guò)1年多的實(shí)際運(yùn)行與對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的優(yōu)化完善，目前整體運(yùn)行情況良好。以2019年5月某個(gè)在線狀態(tài)評(píng)估結(jié)果為例，共評(píng)估122個(gè)設(shè)備，105個(gè)設(shè)備正常，正常率為86.06%，總體評(píng)估結(jié)果如圖4所示。ATS歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)曲線如圖5所示。直流電源狀態(tài)評(píng)估結(jié)果如圖6所示，小于等于60分的結(jié)果以粉紅色預(yù)警標(biāo)志，高于60分的結(jié)果給出正常標(biāo)志。

圖4 總體評(píng)估結(jié)果Fig.4 Overall assessment results

圖5 ATS歷史曲線Fig.5 ATShistorical curve

圖6 直流電源狀態(tài)評(píng)估結(jié)果Fig.6 Stateassessment resultsof DC power supply

5 結(jié)束語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的變電站站用電源在線狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)、方法及策略，可實(shí)時(shí)采集變電站站用電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息，即時(shí)反映系統(tǒng)發(fā)生的故障，在線評(píng)估站用電源系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢(shì)，有效輔助運(yùn)維人員分析處理變電站站用電源系統(tǒng)運(yùn)行異常及故障，指導(dǎo)運(yùn)維人員即時(shí)開(kāi)展針對(duì)性的檢修工作，切實(shí)保障變電站站用電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。