摘 要：在電力系統(tǒng)當中，直流電源系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，其運行的穩(wěn)定性，關(guān)系著整個變電站的穩(wěn)定性。但是由于變電站中直流電源系統(tǒng)的設(shè)備較多，且分布較為分散，經(jīng)常因為各種因素的干擾出現(xiàn)故障，相關(guān)檢修人員必須及時的對其進行維護檢修，避免影響整個變電站的正常運行。本文分析了直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)的應用，其可以有效的實現(xiàn)對直流設(shè)備地實時監(jiān)測，幫助檢修人員掌握直流電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保障了變電站的運行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變電站；直流電源；智能監(jiān)控系統(tǒng)；應用

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0043-02

1 引 言

在變電站當中，直流電源經(jīng)常作為開關(guān)、斷路器的操作電源以及保護、控制、信號等設(shè)備的供電裝置。為了確保直流電源系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，必須采取有效的手段對其進行遠程監(jiān)控，幫助相關(guān)管理人員可以實時掌握其工作狀態(tài)和性能指標，避免設(shè)備事故的發(fā)生。因此，研究分析變電站直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

2 變電站直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)概述

某市電業(yè)局變電站根據(jù)行政區(qū)域的不同，將所屬的變電站劃分為了三個運維操作站，分別負責所屬區(qū)域內(nèi)的變電站的日常運行和維護工作。為了減少企業(yè)的負擔，推進企業(yè)現(xiàn)代化和信息化的發(fā)展，該市電業(yè)局推進區(qū)域內(nèi)變電站的無人值守化。為了保障無人值守變電站的安全穩(wěn)定運行，本市電業(yè)局引入了直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)在進行管理過程中采用集中管理的方式，對直流電源系統(tǒng)的各模塊進行獨立控制，可以實現(xiàn)遠程測量，遠程通信，遠程遙控，遠程調(diào)整等功能，不僅實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動化水平，而且有效的保障了直流電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

直流電源智能檢測系統(tǒng)主要適用20～200Ah單電單充系統(tǒng)，可以對24節(jié)電池進行巡視檢查以及30路的支路絕緣進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)主要包括了集中管理的綜合監(jiān)控模塊，以及獨立控制的電池巡檢模塊、絕緣監(jiān)測模塊以及充電模塊。兩者利用RS485接口進行有效的連接通信。相對整體系統(tǒng)組成屬于集中一體式加擴展單元的組合結(jié)構(gòu)，在進行系統(tǒng)安裝和接線時，施工較為方便。

3 直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)分析

3.1 綜合監(jiān)控模塊

作為整個直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)的核心，綜合監(jiān)控模塊的主控制芯片采用32位處理器，有效的保障了系統(tǒng)在運行時的運行速度和穩(wěn)定性。通過RS485接口，綜合監(jiān)控模塊可以實現(xiàn)對電池巡檢模塊、絕緣監(jiān)測模塊以及充電模塊的集中控制管理。其運行原理如下所示：

（1）首先，電池巡檢模塊和絕緣監(jiān)測模塊將其所檢測到的單體電池的電壓、溫度、母線電壓以及支路絕緣電阻等參數(shù)，轉(zhuǎn)換成信號并利用RS485接口傳輸?shù)骄C合監(jiān)控模塊當中。

（2）根據(jù)實現(xiàn)設(shè)定的直流電源系統(tǒng)參數(shù)預警值，綜合檢測模塊將接收到的信號與預警值進行對比，如果發(fā)現(xiàn)存在超過預警值的信號參數(shù)，系統(tǒng)將發(fā)出報警信號，并對報警的原因、起始時間和結(jié)束時間進行記錄。

（3）相關(guān)管理人員接收到系統(tǒng)的報警信號后，可以根據(jù)報警的相關(guān)信息，采取有效的措施解決直流電源故障，確保了變電站的安全穩(wěn)定運行。

除此之外，綜合監(jiān)控系統(tǒng)還可以根據(jù)直流電源系統(tǒng)當中電池組大小的不同，自動進行均、浮充管理，有效的延長的蓄電池的使用壽命。

3.2 電池巡檢模塊

作為直流電源系統(tǒng)的備用電源，蓄電池的穩(wěn)定性與整個直流供電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系，因此，必須采取有效的技術(shù)手段，對蓄電池的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)測，從而確保整個直流電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

電池巡檢模塊可以對直流電源系統(tǒng)當中的每個電池組的每一塊電池的端電壓、溫度以及電流大小進行監(jiān)測，并將監(jiān)測所得結(jié)果傳輸?shù)骄C合監(jiān)控模塊當中。如果蓄電池組中某一節(jié)電池的某項參數(shù)指標超過了綜合監(jiān)控模塊的預警值，系統(tǒng)將自動發(fā)出報警指示，提醒相關(guān)人員進行檢修處理。

例如：如果蓄電池組的電流超過了綜合監(jiān)控模塊的預警值的上限，此時綜合監(jiān)控模塊在發(fā)出報警信號的同時，會立刻停止對蓄電池組的充電；如果蓄電池組的電流低于了綜合監(jiān)控模塊的預警值的下限，此時綜合監(jiān)控模塊在發(fā)出報警信號的同時，會立刻對蓄電池組進行充電操作。這樣有效的實現(xiàn)了對直流電源系統(tǒng)蓄電池組的保護，延長了其使用壽命，降低了電力企業(yè)成本支出的同時，也保障了變電站的安全穩(wěn)定運行。

本變電站直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以同時對24節(jié)單體電池進行監(jiān)測：

（1）由于直流電源系統(tǒng)中的蓄電池在進行連接時，大多采用串聯(lián)的方式，所以輸出的電壓可以高達250V。因此，本系統(tǒng)采用繼電器隔離法實現(xiàn)輸入通道的多路專供。

（2）所謂繼電器隔離法就是對蓄電池組的每一個電池都配置一個繼電器，當系統(tǒng)對電池進行檢測時，只需要打開其配置的繼電器就可以實現(xiàn)對該電池的檢測。此外，由于傳統(tǒng)的機械繼電器的使用壽命較短，無法滿足直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)的要求，因此，本系統(tǒng)在設(shè)計時采用了光繼電器實現(xiàn)每節(jié)電池的隔離。

（3）當光繼電器處于斷開狀態(tài)時，此時無法對電池進行檢測。當光繼電器處于通路狀態(tài)時，電池巡檢模塊可以對每節(jié)電池接入一個采樣電阻，然后利用采集到的信號，進行運算放大和計算處理，最終獲得該蓄電池的端電壓實時數(shù)據(jù)。

3.3 絕緣監(jiān)測模塊

在直流電源系統(tǒng)運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一點接地的故障，雖然此故障并不會導致直流電源系統(tǒng)停止運行，但是如果不能對其盡快的進行排查和修復，一旦出現(xiàn)另外一處接地故障，將可能導致整個直流電源系統(tǒng)崩潰，給變電站的正常運行帶來巨大的影響。因此，必須對直流電源系統(tǒng)的絕緣狀況進行實時的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)存在的接地故障，并采取有效的措施進行修復處理。

本直流電源智能控制系統(tǒng)在對直流電源進行絕緣檢測時，可以同時對30條支路絕緣電阻進行監(jiān)測，監(jiān)測精度約為±0.3kΩ。此外，本系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測模塊還可以對母線的對地電壓進行實時監(jiān)測，且測量誤差不高于0.4V。

在進行絕緣電阻檢測過程中，本直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)采用檢測支路漏電流法對絕緣電阻進行判斷，減少了支路交流小信號的輸入，避免了對直流系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。其工作原理如下：

（1）首先在直流電源系統(tǒng)的各個供電支路上，設(shè)置霍爾電流傳感器。當該支路不存在接地故障時，流過霍爾電流傳感器的電流大小保持一致，且方向相反。其所對應支路上的霍爾電流傳感器則無任何輸出。

（2）如果直流電源系統(tǒng)中的某一條支路發(fā)生接地故障時，在系統(tǒng)中的第N條支路發(fā)生了接地短路故障，此時電流從直流電源的正極流出，經(jīng)過接地電阻RL流入到地中，然后在由地流入到直流電源的負極，形成了一條漏電流IL。如果系統(tǒng)當中存在n條支路，那么每一條直流的電路基本上都和IL相近，因此，此時霍爾電流傳感器所檢測到的電流大小相當于IL的n/（n-1）倍。由此可以計算出系統(tǒng)當中的接地電阻的大小。

（3）最后根據(jù)霍爾傳感器的輸出電壓的數(shù)值，系統(tǒng)可以準確的判斷出直流電源系統(tǒng)當中接地故障所發(fā)生的線路。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合實例分析了直流電源智能監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應用，該系統(tǒng)不僅安裝施工簡便，可靠性較高，而且能夠?qū)χ绷麟娫吹膶崟r情況進行監(jiān)測，有效的保障了直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行，促進了電力企業(yè)的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展。

參考文獻

[1]劉人禮.變電站直流電源遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件子系統(tǒng)設(shè)計[D].電子科技大學，2011.

[2]羅秋宇.智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的分析及其應用[J].電源技術(shù)應用，2012（10）：72～73.

[3]鄧 平.變電站直流電源遠程監(jiān)控通信子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學，2011.

收稿日期：2018-11-6