試論變電站直流裝置狀態在線監測系統

李鈴

摘 要：近些年來，隨著我國經濟的不斷發展，電力行業也迎來了大繁榮。電力系統的建設也在快速進行，而且隨著技術水平的進步，國內將會有越來越多的變電站處于無人值班的狀態。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檢修工作更加方便，變電站直流裝置狀態在線監測系統應運而生。

關鍵詞：變電站；直流裝置狀態；在線監測系統；研究

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

國家為了提升整個電網的技術水平，更好地服務社會大眾，提出了建設中國特色統一堅強智能電網的發展戰略，而堅強智能電網的關鍵和基礎是變電環節，加上智能電網運行的首要技術組成單元是變電站，而變電站的自動化水平將直接影響電網的自動化水平，也關系到能否實現智能電網的目標。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在線監測系統的建設運行，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在線監測系統概述

變電站的發展經歷了傳統變電站、綜合自動化變電站、數字化變電站和智能化變電站四個階段。而無論技術發展如何，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的備用電池最少要使用八年以上，工作人員認為電池耐用又免維護，所以就會疏于對電池的管理維護，但是閥控式電池會出現電池殼變形、電解液滲漏、電壓不均勻等問題，其端電壓與放電能力無關，隨著使用時間的增加，個別電池的內阻必然增大，而電池組的容量遵循木桶效應，以最差的電池容量值為準。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，對電池組進行在線監測和定期檢修是必要的，但是這也是備用電源系統中最容易被人忽視的。

變電站中，直流系統是重要的組成部分，電力系統運行的穩定性和安全性有一部分是由變電站直流系統來保證的。直流系統的主要作用是保障自動裝置和信號裝置穩定運行、控制開關、事故發生時進行緊急照明、對系統實時監控等。變電站的直流系統獨立操作電源，一次設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供電，保證持續穩定供電。直流系統的主要構成部分有兩部分，分別為電池屏和直流屏。直流屏主要由機柜、整流模塊、絕緣監測單元、交流輸入直流輸出配電單元等組成。直流系統的安全可靠性將會直接影響變電站的安全可靠。直流系統是變電站二次設備的生命線，直流系統故障會影響電網的安全運行。變電站直流裝置狀態在線監測系統能夠對直流系統的運行參數進行實時監控，能夠及時發現事故隱患，實現對變電站的良好管理，能夠保證后備電源系統的可靠性，也可以減少人工作業的作業量并減少由于人為原因導致的操作失誤。變電站直流裝置狀態在線監測系統將會在未來得到廣泛的應用，也將是未來直流設備的發展趨勢，將大幅提高變電站管理維護和運行水平。

2 變電站直流裝置狀態在線監測系統分析

變電站直流裝置狀態在線監測系統是將微處理器、通信網絡、數據采集和智能分析診斷技術結合起來的變電站直流狀態進行在線監測管理的系統，直接對直流系統中電池、電壓電流等各個單元的運行狀態進行監測，對運行中的數據進行采集和管理，并且能夠顯示到設備和監控中心處，而且還能根據歷史數據對數據進行分析，診斷和預計發展趨勢，及時作出預警。

變電站直流裝置狀態在線監測系統的需求主要有兩個層次，第一個層次是全局變電站系統，第二個層次是單獨的變電站。結合目前的情況，可以在單獨的變電站上進行試點運行，經過試點運行后若系統穩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器上，能夠實現實時查詢各變電站的狀態，并且對狀態進行分析，然后采取合理的措施，也可以控制充電機等設備。運維人員能夠通過服務器了解變電站的狀態，也能夠查詢變電站歷史運行情況，自動化程度大大提高。

變電站內部已經有部分監控模塊，能夠對充電機、控制母線等狀態量和控制量進行監控，但是控制的范圍比較有限，不能實現對變電站狀態的在線實時監測。在系統設計時可以采用模塊化設計，可以分為控制顯示模塊、采集模塊、內阻模塊以及控制模塊等。控制顯示模塊能夠通過總線結構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據信息，是一個集中監視器，對異常事件進行報警，并且將數據上傳至服務器；采集模塊完成在線采集單體電池的電壓和內阻，通過一定的接口將數據傳送給控制顯示模塊。高精度的實時數據采集中，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；內阻模塊能夠實現和采集模塊、控制模塊的配合使用。用控制顯示模塊調度進行內阻測量，激勵信號通過電池組發出，但不會對設備的運行造成不利影響。

3 變電站直流裝置狀態在線監測系統具體設計

3.1 硬件部分設計

首先是處理器，要對處理器的性能參數都充分了解，要能夠支持LCD顯示器，控制器、接口要全面；第二是電源部分，對輸入電源進行處理，能夠保護電源帶來的破壞新干擾，還要對電壓輸入做防護，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，方便調試。電源電路的輸出端還要再進行保護，防止芯片被擊穿，起到保護后端電路的作用；第三是時鐘電路，要能夠保證時分秒、年月日和星期信息，要能夠自動調整日期和月份之間的關系，時鐘格式可以是24小時或12小時；第四是復位電路，可以采用低電平復位，也可以手動復位；第五是儲存模塊，能夠支持數據傳輸，能夠存儲系統中的數據信息，可以用SD卡作為備用的數據存儲設備；第六是通用串行總線模塊，可以采用適當的模式；第七是網絡模塊，中央處理器支持自適應網口，能夠提供兩到三層的交換功能；第八是調試部分，要預留串口進行驅動，串口要預留端口以驅動調試；第九是顯示模塊設計，使用LCD，選擇匹配的LCD顯示屏和控制器；第十是按鍵設計，要求能夠適應系統的功能；第十一是中央處理器電源設計，進入到中央處理器的所有電源都要經過濾波，保證電源的干凈。

3.2 軟件部分設計

首先是嵌入式軟件，也是變電站直流裝置狀態在線監測系統實現其功能的基礎，每一類設備都有一個專門的線程維護管理，每隔一段時間就要讀取設備的數據，并且形成一定的形式發送給數據管理線程，然后數據管理線程對這些數據進行管理維護，如果數據有異常就及時發出警報；第二是邏輯軟件；第三是上位機軟件，與下位機聯合工作，實現遠程實時監控和數據的獲取，能夠對數據進行分析，并且給出警報信息，也能對系統中的設備進行狀態評估。

4 結語

本文對變電站直流裝置狀態在線監測系統進行了概述，并且對變電站直流裝置狀態在線監測系統進行了詳細的分析，也說明了一些在具體設計中應該要注意的問題。我們應該對變電站直流系統的維護管理有著充分的認識，盡量避免電力設備出現故障，減小不必要的損失，而變電站直流裝置狀態在線監測系統能夠對直流系統進行良好的檢測和控制，所以大力推廣和應用變電站直流裝置狀態在線監測系統是十分必要的。

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