海迅數據庫在變電站直流系統充電檢測中的應用

周安仁，臧 昱，陳 軍

（長興縣供電局，浙江 長興 313100）

變電站直流系統是交流失電后緊急后備電源，對電網穩定運行發揮著重要的作用，無人值班變電站對直流系統的可靠性提出了更高的要求。但是直流系統的均/浮充狀態缺乏有效的監控，一旦不能有效轉換往往造成直流系統失穩甚至損壞，威脅電網安全。

1 直流系統充電狀態的檢測

變電站直流系統蓄電池通常運行在兩個狀態：浮充方式和均充方式。均/浮充狀態必須定期轉換，否則會引起諸多問題。

（1）如果長期處于均充狀態，電池將長期處于較高電壓，會影響整組電池的使用壽命，嚴重的會直接損壞。

（2）如果長期處于浮充狀態，容易發生蓄電池欠充，使電池容量逐漸減小，影響設備正常運行，嚴重時會使整組蓄電池報廢，造成經濟損失。

由此可見，浮/均充的定期轉換需要運行監控人員重點監視。

由于直流系統處于均充狀態時，合閘母線電壓（簡稱合母電壓）會較浮充狀態時略高一些，所以，通過追蹤一段時間內變電站的合母電壓數據進行分析，并根據合母電壓的升高及持續時間，可以判斷變電站直流系統的均/浮充狀態。

以煤山變電站直流系統為例，通過SCADA（數據采集系統）追蹤一段時間內直流系統合母電壓： 8：40 之前一直保持在 121.2 V， 8：40 左 右 從121.2 V 升高為 127.2 V 并持續到 11：40； 11：45左右又降低為121.2 V，并持續保持在121.2 V，中間保持127.2 V這個相對高電壓的時間為3 h左右。 由此， 可以判斷8：40—11：45這個時間段， 直流系統處于均充狀態，其他時間直流系統處于浮充狀態。

經過多次試驗與結合現場核對證實，通過追蹤一段時間內的合母電壓數據，再根據合母電壓的升高及持續時間判斷直流系統處于均充狀態的方法準確率較高。但運行監控人員監視3個月1次的均/浮充轉換有一定困難，主要原因是在SCADA中不易追蹤各變電站直流系統合母電壓數據，查尋工作量很大。綜上所述：

（1）由于正常的均/浮充轉換3個月才有1次，并且均充時間一般只有幾個小時，而SCADA保存的采集數據頻率是5 min。要從3個月的數據中找到幾個小時電壓值偏高的數據非常困難；

（2）SCADA查看歷史數據時，由于軟件設計上的限制，一次只能查看一個測點，這也大大增加了追蹤數據的工作量；

（3）查看歷史數據得到均充時間段后，需要通過前后變化時間點相減，才能得出均充時間，不夠智能化。

2 檢測軟件的開發

2.1 海迅實時數據庫的應用

基于直流系統充電異常檢測所需數據量特別大的情況，湖州地區又已經將3縣2區的SCADA采集數據全部接入海迅實時數據庫而且數據穩定可靠的現狀，開發了基于海迅實時數據的變電站直流系統充電異常檢測軟件。

該軟件從海迅實時數據庫取得各個變電站合母電壓的歷史數據，對直流系統均/浮充狀態進行分析檢測，運行監控人員就能監視并對各個變電站直流系統均/浮充定期轉換是否正常作出正確判斷，從而有效避免直流系統因均/浮充未能有效轉換而發生異常，保障電網正常穩定運行。

軟件主界面如圖1所示，軟件使用VB.NET語言，Microsoft.Net FrameWork 2.0開發工具開發。為了方便運行監控人員查看和操作，軟件利用Tab分頁方法，自動按變電站電壓等級進行分類顯示，即所有220 kV變電站在同一頁顯示，所有110 kV變電站在同一頁顯示。

2.2 界面動態創建

由于變電站都是用戶自定義配置的，所以程序啟動時需要根據用戶添加的站點情況動態創建程序界面上的頁面和各站點標簽。如果用戶添加了3個電壓等級的站點，程序就會自動創建3個頁面。另外，程序需要在界面上為每個站點添加一個標簽來標識該變電站，同時在窗口大小發生改變時重新排布這些標簽，動態創建界面能提高程序的用戶自定義程度。

圖1 直流系統充電監測軟件

2.3 異常數據過濾

海迅數據庫采集的直流系統均/浮充數據可能有2種異常情況，一是脈沖數據即數據瞬時突變，這種情況往往是單個不連續數據；二是連續一小段時間的階躍數據即數據的連續突變，有時這種階躍有可能正好處于均充電壓范圍，但是由于持續時間往往較短，不能認為是直流系統的一次均充。

針對上述2種異常數據，采用延時判斷可以有效地過濾。即在采樣到符合均充電壓范圍的電壓值時，沒有立即斷定直流系統進入均充狀態，而是延遲一段時間（目前是15 min），如果在這段時間內電壓持續處于均充電壓范圍，才斷定直流系統已進入均充狀態。

2.4 充電異常檢測算法

檢測變電站當前均/浮充轉換是否正常需要一定的算法策略作為支撐，從當前時間往前找到2次均充記錄，然后根據系統設定的均/浮充范圍分析均浮充轉換是否正常。在往前找均充記錄的過程中，如果超過系統設定的浮充范圍還是找不到均充記錄，則放棄尋找，直接報浮充異常。具體算法流程如圖2所示。

2.5 采樣時間的確定

在圖形化顯示用戶自定義任意時間區間的電壓歷史數據時，如果用戶自定義時間區間過大，電壓歷史數據會很多，容易造成海量數據無法圖形化的問題。解決這個問題的方法是針對用戶不同的區間大小，調整系統獲取數據的采樣時間間隔，經過反復嘗試，軟件采用的采樣時間策略如表1。

圖2 充電異常檢測算法流程

表1 數據采樣間隔

3 檢測軟件的主要功能

3.1 自定義站點和參數

考慮到需要推廣到所有變電站使用，所以必須讓用戶能夠自定義需要監測的變電站。用戶自定義的變電站信息將寫入xml配置文件，系統啟動時讀取改配置文件，進行界面初始化。

考慮到各變電站直流系統的差異性，均/浮充電壓的上下限由用戶來限定。自定義參數包括服務器地址、均/浮充周期、均/浮充電壓上下限等，這些信息保存在xml系統配置文件中，程序啟動時讀取。

3.2 歷史數據的讀取

利用“電壓歷史”可以看到所選測點任意時間段的電壓波形圖，如圖3所示為湖州變電站1號直流屏合母電壓顯示界面。用戶可以指定具體日期查看合母電壓歷史數據，通過左右2個按鈕可以查看前后各一天的數據。用戶也可以通過指定開始時間和結束時間，自定義一個時間區間，查看合母電壓的歷史數據。將鼠標定位到曲線上，會顯示曲線相應位置的值和該值出現的時間。波形圖比數值更能直觀地反應數據是否正常，更容易查錯，所以更方便使用。

圖3 合母電壓歷史記錄界面

利用“均充歷史”可以方便地查看用戶自定義事件區間內的均充記錄，如圖4。均充歷史以表格的形式給出，“相隔上次”指與上一次均充相隔的時間即浮充時間，備注標明均/浮充轉換是否正常。直流系統設定浮充周期為3個月，均充時間為10 h。

圖4 均充歷史記錄

3.3 充電檢測和均充提示

檢測變電站最近的均/浮充轉換是否正常。工具欄上提供了3種檢測方法：所有變電站，當前頁面上的變電站；指定某個變電站。運行人員可以根據該檢測結果，結合實際設備的運行狀況，判斷直流系統均/浮充狀態轉換是否正常，是否需要進行檢修。

直流系統均/浮充電異常的變電站在主界面上會以黃底紅字突出顯示，利用鼠標右鍵單擊變電站可以查看異常的詳細信息，如圖5所示。

圖5 確認告警信息

每隔一段時間軟件自動對所有變電站進行一次全掃描，若發現某個變電站直流系統處于均充狀態，會在該變電站名字后顯示一個充電圖標，提示運行人員，該變電站當前正在均充。如圖1狀態欄中提示“有一個變電站正在均充！”，界面上“塘橋變”名字后有一個充電圖標。

4 結語

通過直流系統蓄電池充電異常檢測軟件的應用，能可靠分析直流系統均/浮充是否異常，避免因均/浮充異常而導致蓄電池整組損壞的情況發生，確保蓄電池健康運行。運行監控人員能快速分析判斷直流系統是否異常，節省了大量時間。目前，該軟件已在整個湖州電網推廣運用，得到了使用人員的一致好評。

[1]史興華，宋金根，張鷹.供電企業實時/歷史數據庫PI典型應用案例[M].北京：中國電力出版社，2000.