李鈴

摘 要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也迎來了大繁榮。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，國內(nèi)將會有越來越多的變電站處于無人值班的狀態(tài)。由于變電站的分布比較分散，給工作帶來諸多不便，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)測系統(tǒng)應(yīng)運而生。

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

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

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

1 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

變電站的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)變電站、綜合自動化變電站、數(shù)字化變電站和智能化變電站四個階段。而無論技術(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)，所以就會疏于對電池的管理維護(hù)，但是閥控式電池會出現(xiàn)電池殼變形、電解液滲漏、電壓不均勻等問題，其端電壓與放電能力無關(guān)，隨著使用時間的增加，個別電池的內(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)。如果電池的實際容量低于80%時，電池便急劇衰退，會造成極大的安全隱患。所以，對電池組進(jìn)行在線監(jiān)測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)來保證的。直流系統(tǒng)的主要作用是保障自動裝置和信號裝置穩(wěn)定運行、控制開關(guān)、事故發(fā)生時進(jìn)行緊急照明、對系統(tǒng)實時監(jiān)控等。變電站的直流系統(tǒng)獨立操作電源，一次設(shè)備電力使用對其影響小，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。直流屏主要由機柜、整流模塊、絕緣監(jiān)測單元、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)故障會影響電網(wǎng)的安全運行。變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，實現(xiàn)對變電站的良好管理，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)測系統(tǒng)將會在未來得到廣泛的應(yīng)用，也將是未來直流設(shè)備的發(fā)展趨勢，將大幅提高變電站管理維護(hù)和運行水平。

2 變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)分析

變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(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)合起來的變電站直流狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測管理的系統(tǒng)，直接對直流系統(tǒng)中電池、電壓電流等各個單元的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對運行中的數(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)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷和預(yù)計發(fā)展趨勢，及時作出預(yù)警。

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

變電站內(nèi)部已經(jīng)有部分監(jiān)控模塊，能夠?qū)Τ潆姍C、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，不能實現(xiàn)對變電站狀態(tài)的在線實時監(jiān)測。在系統(tǒng)設(shè)計時可以采用模塊化設(shè)計，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。控制顯示模塊能夠通過總線結(jié)構(gòu)控制采集模塊和控制模塊，并且收集、處理和分析這兩個模塊的數(shù)據(jù)信息，是一個集中監(jiān)視器，對異常事件進(jìn)行報警，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，通過一定的接口將數(shù)據(jù)傳送給控制顯示模塊。高精度的實時數(shù)據(jù)采集中，每個采集模塊能夠采集多個單體電池的實施信息。采集模塊能夠獨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)阻測量，激勵信號通過電池組發(fā)出，但不會對設(shè)備的運行造成不利影響。

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

3.1 硬件部分設(shè)計

首先是處理器，要對處理器的性能參數(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，對輸入電源進(jìn)行處理，能夠保護(hù)電源帶來的破壞新干擾，還要對電壓輸入做防護(hù)，能夠防止后級電路因為電壓過高而被擊穿。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；第三是時鐘電路，要能夠保證時分秒、年月日和星期信息，要能夠自動調(diào)整日期和月份之間的關(guān)系，時鐘格式可以是24小時或12小時；第四是復(fù)位電路，可以采用低電平復(fù)位，也可以手動復(fù)位；第五是儲存模塊，能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，能夠存儲系統(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，串口要預(yù)留端口以驅(qū)動調(diào)試；第九是顯示模塊設(shè)計，使用LCD，選擇匹配的LCD顯示屏和控制器；第十是按鍵設(shè)計，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，進(jìn)入到中央處理器的所有電源都要經(jīng)過濾波，保證電源的干凈。

3.2 軟件部分設(shè)計

首先是嵌入式軟件，也是變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，每一類設(shè)備都有一個專門的線程維護(hù)管理，每隔一段時間就要讀取設(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)有異常就及時發(fā)出警報；第二是邏輯軟件；第三是上位機軟件，與下位機聯(lián)合工作，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)的獲取，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且給出警報信息，也能對系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評估。

4 結(jié)語

本文對變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了概述，并且對變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，也說明了一些在具體設(shè)計中應(yīng)該要注意的問題。我們應(yīng)該對變電站直流系統(tǒng)的維護(hù)管理有著充分的認(rèn)識，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)測系統(tǒng)能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)進(jìn)行良好的檢測和控制，所以大力推廣和應(yīng)用變電站直流裝置狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。

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