變電站直流在線監控系統的應用

孫汝成

（連云港供電公司，江蘇連云港 222003）

電力系統中直流電源部分由蓄電池組、充電設備、直流屏等設備組成。它的作用是：正常時為電廠和變電站內的斷路器提供合閘直流電源；故障時，當電廠和變電站用電中斷的情況下，為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發電廠直流電動機拖動的廠用機械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統的安全可靠運行。

在有人值班的變電站，值班運行人員可對直流設備運行狀態進行定期檢查，基本能發現并處理其出現的異常現象。但當前電力系統推廣無人值班變電站[1]，在原管理模式下，運行維護人員獲得直流系統運行的詳細信息，特別是不能發現系統剛開始啟動時出現的異常情況，只有當異常發展為故障時才上傳調度，而此時事故已擴大。因此，如何提前發現異常情況，避免異常情況發展為故障顯得很重要[2]。

不能保證足夠人手進行現場巡檢。且通過直流在線監控系統這一技術手段可解決這一問題。該系統的主要作用就是把各變電站的直流設備信息上傳到監控中心供其查詢，同時調度監控中心也可以向各站發送控制命令。這樣，維護人員不但可以在監控中心對直流設備進行遠方監控，還可以及時發現設備運行的不正常狀態并及時處理，而不等其發展演變成事故。該系統的建立，可以節省人力物力，提高維護效率。

1 直流在線監測系統構成

1.1 變電站直流監控設備

直流廠站監控設備是安裝在各變電站的一套系統，它采集各直流設備的運行狀態信息對其進行控制，把各數據信息上傳監控中心和其他監控單元[3]。

直流監控設備采用工控機設計，其I／O端口做輸入和輸出使用，它可直接從直流設備上取得遙測量、狀態量以及直流絕緣狀態等信息，也可以對直流設備進行控制和調節，如充電機的開關機動作、均充浮充改變、均浮充電壓的改變以及饋線的合斷等。另一方面，通過RS232或Modem方式把四遙信號上傳到RTU或調度中心，把所有直流設備的運行信息，通過RS232經調度數據網送到調度監控中心。

1.2 直流監控系統接入調度主站自動化系統方式

圖1 變電站直流監控系統接入調度主站自動化系統模式

NARI OPEN3000系統支持多種通道接入方式和接口設備，且配置靈活。變電站直流監控系統常規方式接入調度主站自動化系統的模式，如圖1所示。

1.3 數據通信設計

目前，變電站上傳調度中心的各種信息，如遙測、遙信、遙控、主要設備狀態和報警信息等，都是通過自動化系統傳輸的，這些信息對實時性的要求很高，不希望其他信息過多占用通道而使其擁擠，影響正常工作。直流監控系統的遙測數據信息量多，發送時占用通道時間長。如果直流監控系統數據直接接入自動化系統,可能會給自動化系統帶來一些功能上影響以及運行中一些故障，特別是在突發事件信號后，傳輸通道擁擠，極易造成調度信號延遲，而突發事件信號又是在實際運行中無法回避的。如果另有上傳通道進行直流系統監控，則可以避免一些設備缺陷發生，至少不會產生不良影響。所以，直流設備的運行信息必須繞開遠動機從另一個通道進行直接遠傳。通常此通道是處于閑置狀態，但又是必設的，所以可用它作為直流監控系統的信息通道。

（1）改造方案有2種：將數據通道改造為通過Modem連入行政電話網，通過電話網上傳數據到調度主站；將數據通道改造為網絡傳輸模式，通過調度數據網上傳數據到調度主站。

（2）通道采用電話傳輸模式。變電所設備通過Modem連入電話網。而調度自動化系統也通過Modem與電話網相連。雙方Modem都可以相互呼叫對方，通過雙方Modem和電話網建立通信鏈路，互傳信息。但是由于電話號碼的局限，只有在工作時撥通，占用通道，結束后掛掉，和其他變電所設備分時地使用通道，從而保證系統的正常運行。

（3）通道采用網絡化傳輸模式。其模式硬件連接關系如圖2所示。此種模式原有RS232低速數據接口接線不變（見圖1）；采用該模式既實現了監控系統的網絡化傳輸，又節省了資源，應優先選用。

（4）網絡傳輸模式由于通信服務器前移至變電站后，通信服務器數量增加，而調度自動化主站OPEN3000系統通過FES服務器與通信服務器交換數據。所以，必須修改相應的軟件配置。

分配通信服務器IP地址，變電站的每一臺通信服務器分配的IP地址應與調度數據網其他設備的私有IP地址一致，且全網惟一；配置通信服務器的串口參數，使用Telnet超級終端或用配置軟件登錄到通信服務器，進行通信參數的設置。配置包括串口號、同/異步、起始位、停止位、校驗方式、波特率等。通常采用異步傳輸、1位起始位、1位停止位、無校驗的方式。配置完畢，保存配置后退出即生效；修改調度自動化主站系統數據庫，修改OPEN3000系統數據庫的“通道參數表”，正確填寫變電站端接入的通信服務器相應的名稱、串口號、通信速率、通信方式、通信類型等參數。

2 效果分析

2.1 直流電池效率提高

直流在線監控的應用，改變了以往需要到現場用電池巡檢儀或萬用表測量電池輸出電壓的落后方法。傳統測量電池電壓只是用電表測電池在浮充狀態下的電池端電壓，即電池在浮充狀態下的化學電勢，即使是一個容量較小的電池，在浮充狀態下其端電壓也可能是正常的，通過在浮充狀態下測量電池電壓來判斷電池好壞的方法并不可靠。而直流在線監控系統實時監視電池充放電時電池電流及端電壓的變化，通過主站OPEN3000強大的分析功能，可以從容量分析電池的優勢，從而判斷電池的性能。

2.2 核對性放電效率和準確性提高

圖2 網絡化傳輸模式硬件連接關系

為了檢驗其運行中蓄電池實際容量，將蓄電池組脫離運行，以規定的放電電流進 恒流放電。原先在放電試驗過程中，維護人員定時記錄放電電池的電壓。由于傳統的人工記錄并不可能做到記錄時間準確，特別是記錄數據的事后分析，人工繪制放電曲線就顯得非常麻煩。在不能完全依賴人工的前提下，系統實現核對性放電操作的實時記錄要求。

2.3 應用問題

由于現場直流監控設備廠家較多，直流在線監控系統的建立過程中存在一些廠家設備功能不全的問題。在直流在線監測方面，某些廠家設備具有數據上傳的功能，但上傳數據不全，沒有覆蓋全部采集數據，達不到在線維護直流設備的數據要求。因此，在實際建設該系統過程中需請廠家工程師現場分析設備原因，增加上傳數據，同時利用計算機模擬調度主站，進行直流檢測設備上傳數據的調試。

3 結束語

目前，連云港供電公司通過該直流在線監控系統，直流設備維護人員能夠在監控中心對各變電站直流設備運行狀態進行遠方監控，免去了頻繁對各個變電站的現場巡檢，特別是在直流設備發生運行異常時，運行維護人員能及時收到報警信號和詳細設備數據并及時處理，極大提高了變電站直流系統維護水平。根據統計，應用該系統的一年來，提前發現并消除直流設備缺陷8起，沒有發生故障，而去年同期故障為5起，該系統的預控效果顯著。

[1]賈志輝.無人值班變電站集控系統的設計與研究[D].河北：華北電力大學,2006.

[2]國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]黃益莊.變電站綜合自動化技術[M].北京：中國電力出版社，2000.