變電站直流電源容量狀態在線監測系統

蒙小胖，梁泓泉，齊安新

（陜西地方電力公司 寶雞供電分公司，陜西 寶雞 721013）

0 引 言

由于變電站的建設發展速度不斷增快，對其直流電源容量的要求也不斷加大。在變電站直流電源開啟狀態下，變電站直流電源容量狀態必然會受到各種各樣因素的影響，進而產生波動[1]。為保證變電站直流電源容量狀態始終處于穩定的前提下，針對其進行在線監測是實現此目標的有效途徑。當前，我國對于該監測系統的相關研究中，主要通過傳感器采集變電站直流電源容量狀態數據，并傳輸到后臺，實現在線監測變電站直流電源容量狀態[2]。但傳統系統在實際應用中存在監測查準率低的現象，因為很多環境因素會對傳感器造成一定的干擾，所以會進而影響變電站直流電源容量狀態數據采集的精度，而且在傳統系統軟件部分缺乏對數據的處理，致使數據精度低的問題一直無法得到解決。基于此，本文開展變電站直流電源容量狀態在線監測系統設計，從硬件和軟件兩方面入手，通過在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號，實現電源容量狀態的在線監測，并致力于為提高變電站直流電源容量狀態在線監測查準率奠定良好的基礎。

1 變電站直流電源容量狀態在線監測系統硬件設計

1.1 傳感器

本文設計的傳感器型號為MKBT-A500-E432，具體參數指標如表1所示，用于測量變電站直流電源容量關鍵參數的實時狀態[3]。傳感器內置MPU-58974100芯片，該芯片作為一個封裝的復合型芯片，能夠有效提高變電站直流電源容量狀態在線監測的數據傳感精度。

結合表1所示，MKBT-A500-E432傳感器能夠測量各種狀態下變電站直流電源的實時容量參數，多種維度監測變電站直流電源容量狀態，滿足變電站直流電源容量狀態監測的基本要求。

表1 MKBT-A500-E432傳感器參數指標

1.2 專用集成電路

為確保系統中的監測數據能夠高效傳輸，運用Apriori性質設計專用集成電路，表格化傳感器接收端的有效信號功率，縮小頻繁項集的搜索空間。本文設計的專用集成電路接線點為I/0點，其所連接的終端設備為檢測后臺[4]。可以將變電站直流電源容量整個監測狀態均視為在線監測，專用集成電路中包含2 000個I/0點，實際容量有2 540個。

基于專用集成電路的聯動功能，將多個系統硬件有效地串聯在一起，減小信源信號的冗余度，將出現傳輸錯誤的幾率降至最低[5-7]。

1.3 監測主機

在專用集成電路的基礎上設計監測主機，型號為OM-A6 LKX2547777，帶獨立看門狗，大容量存儲器，無需依賴網絡即可在線監測變電站直流電源容量的狀態參數，并集中監控管理。為滿足變電站直流電源容量狀態在線監測結果顯示高清晰度的需求，本文設計的監測主機選用4K顯示器，最佳分辨率高達3 840×2 160，屏幕尺寸為27寸，面板類型屬于AHIPS。通過HDMI2.0（HDR）×2和DP1.4（HDR）×1實現視頻接口，以此完成對關鍵數據的在線監測、現場圖像采集、報警信息發布以及遠程控制等操作，完成系統硬件部分設計。

2 變電站直流電源容量狀態在線監測系統軟件設計

2.1 接收變電站直流電源容量狀態在線監測數據

針對系統軟件部分，設計數據接收模塊，獲取通道環境中的各項數據，其中包括變電站直流電源電壓、電流以及電阻等。并利用云端計算平臺，整合變電站直流電源容量狀態信息，獲取轉換后的信號格式，將信號發送到頂層應用端進行信號解碼。此外，按照NB-IOT技術下的TCP/IP網絡傳輸協議，解封傳遞的數據集合，確保多數據集合在傳輸路徑的平均分配，并在終端接收發射的信號[8-10]。

2.2 傳輸變電站直流電源容量狀態在線監測數據

在接收變電站直流電源容量狀態在線監測數據的基礎上，通過NB-IOT技術中的HCore BC95-B5通信模塊，配置監測數據的服務器傳輸地址。基于NBIOT技術平均分配每個變電站直流電源容量狀態在線監測數據傳輸信號一個唯一標識，即為Device ID。這樣一來，通過Device ID減少變電站直流電源容量狀態在線監測中的冗余值，傳輸實時動態監測數據，提高傳輸效率。

2.3 追蹤變電站直流電源容量狀態在線監測數據

在傳輸變電站直流電源容量狀態在線監測數據的過程中，為保證監測數據不會丟失，本文通過追蹤變電站直流電源容量狀態在線監測數據的方式，進一步提高監測數據精度。考慮到變電站直流電源容量狀態存在一定隨機性，因此在設計監測系統時，可通過計算變電站直流電源容量的方式，追蹤變電站直流電源容量狀態在線監測數據。假定此過程可通過計算的方式加以表達，設目標函數表達式為U(t)，則有：

式中，R指的是保護電阻；E指的是為直流電；C指的是電壓正常值。根據上述計算公式得出變電站直流電源容量，以此追蹤變電站直流電源容量狀態在線監測數據。

2.4 讀取變電站直流電源容量狀態在線監測數據

以追蹤到的變電站直流電源容量狀態在線監測數據為依據，讀取變電站直流電源容量狀態在線監測數據。首先，利用PLC控制監控數據的通信通道，處理后的變電站直流電源容量狀態在線監測數據轉化為具體參數。設其目標函數為σcd，可得：

式中，E指的是變電站直流電源容量狀態在線監測信號能量值；ε指的是監控點讀取變電站直流電源容。在此基礎上，利用SVDE/SEFV指令讀取監控數據，按照變電站直流電源容量狀態在線監測狀態字節的表示方式，描述變電站直流電源容量狀態。最后將讀取的變電站直流電源容量狀態監測數據寫入端口數據中。

2.5 在線監測變電站直流電源容量狀態

在讀取變電站直流電源容量狀態在線監測數據后，為防止變電站直流電源容量狀態的突發異常，必須在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號。針對監控變電站直流電源容量狀態側頻發信號流轉復雜和多樣化的特點，設置目標函數，進行統一描述。設監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號計算表達式為TDS，可得：

式中，t指的是四元組；tid指的是在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號流轉標識；sender指的是在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號的發送方；receiver指的是在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號的接收方；profile指的是在線監測變電站直流電源容量狀態信號的具體信息。通過式（4）可以將在線監測變電站直流電源容量狀態側頻發信號看作監測的內部表示，以此實現在線監測變電站直流電源容量狀態系統設計。

3 實例分析

3.1 實驗準備

實驗對象選擇型號為ZFV256 456，BT的變電站直流電源，通過MATLAB軟件在線監測變電站直流電源容量狀態。本文設計系統記為實驗組，傳統監測系統記為對照組，對比指標為監測查準率，監測查準率數據越高，證明該系統在實際應用中的監測精度越高。

3.2 實驗結果與分析

整理實驗結果，如表2所示。

通過表2可知，在相同的監測次數下，本文設計系統監測查準率明顯高于對照組，且定量誤差在可允許范圍內，從而說明所設計的監測系統更具有現實推廣價值。

表2 實驗結果對比表

4 結 論

本文通過實例分析的方式，證明了設計監測系統在實際應用中的適用性，能夠解決傳統變電站直流電源容量狀態在線監測中存在的缺陷。但同樣存在不足之處，主要表現為未檢驗本次監測查準率測定結果的精密度與準確度，因此需進一步提高監測查準率測定結果的可信度。