變電站直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了一種新型變電站直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的硬件平臺(tái)和軟件處理技術(shù)，能夠建立變電站直流電源系統(tǒng)的綜合監(jiān)控平臺(tái)，為變電站直流系統(tǒng)的的智能化和無(wú)人化提供一種實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法。該系統(tǒng)以閥控式密封鉛酸免維護(hù)蓄電池內(nèi)阻在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站直流部分包括充電機(jī)、絕緣監(jiān)察、重要開(kāi)關(guān)及蓄電池組的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為維護(hù)人員提供一種實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)狀態(tài)檢修的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：變電站；直流遠(yuǎn)程；監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

1 變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

變電站正在朝智能化、無(wú)人化快速發(fā)展，但是直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的自動(dòng)化水平卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于總體發(fā)展水平。對(duì)于無(wú)人值守變電站的運(yùn)行設(shè)備，雖然集控中心可以通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道獲取無(wú)人站的運(yùn)行信息，但是對(duì)于直流系統(tǒng)只監(jiān)控少量的信息，特別是它不能發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)早期的異常運(yùn)行情況，直到長(zhǎng)期的異常運(yùn)行發(fā)展為故障時(shí)才會(huì)上報(bào)。

直流電源是電力系統(tǒng)變電站重要的控制、信號(hào)、動(dòng)力電源，一旦直流電源出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)變電站都會(huì)失電甚至癱瘓。隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的日趨完善，越來(lái)越多的變電站實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，電網(wǎng)運(yùn)行的許多重要數(shù)據(jù)都要求及時(shí)安全可靠的處理和存儲(chǔ)，站內(nèi)各種保護(hù)及自動(dòng)裝置的工作都需要可靠的直流電源。同時(shí)，直流電源還為斷路器分合閘、通信、事故照明等提供動(dòng)力。在系統(tǒng)發(fā)生故障，站用電中斷的情況下，如果直流電源系統(tǒng)不能可靠提供工作電源，將會(huì)產(chǎn)生不可估量的損失。目前直流電源系統(tǒng)運(yùn)行存在著很多的不安全隱患，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 蓄電池老化。目前變電站廣泛使用的是閥控式密封鉛酸免維護(hù)蓄電池，閥控式密封鉛酸免維護(hù)蓄電池對(duì)環(huán)境溫度、充電電壓要求較嚴(yán)格，據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使用8年以上基本就不能用了。

1.2 蓄電池維護(hù)困難。蓄電池的維護(hù)要求每年進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)， 由此可見(jiàn)直流系統(tǒng)中蓄電池維護(hù)的工作量是十分龐大的。

1.3 充電機(jī)問(wèn)題。充電機(jī)存在的問(wèn)題主要是模塊損壞、監(jiān)控器損壞以及穩(wěn)壓、穩(wěn)流和紋波性能不合格。

這些情況嚴(yán)重威脅著公司有人站和無(wú)人站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在這種背景下，直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它一方面把各變電站的直流信息上傳到監(jiān)控中心供其查詢，另一方面監(jiān)控中心也可以在遠(yuǎn)方對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)直流設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)。這樣不但可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理直流設(shè)備的不正常狀態(tài)，還可以節(jié)省大量的人力物力，對(duì)于提高無(wú)人站直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低維護(hù)人員工作量具有重要意義。

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)直流電源的各種參數(shù)，及時(shí)掌握直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，使直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“可控”、“在控”，從而提高直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行能力，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，使得對(duì)直流系統(tǒng)的維護(hù)從“定期檢修”逐漸過(guò)渡到“狀態(tài)檢修”。

2 直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)組成：現(xiàn)場(chǎng)直流電源監(jiān)控終端裝置、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)（數(shù)據(jù)接收、處理分析、故障報(bào)警、報(bào)表輸出/打印）。

2.2 變電站直流電源監(jiān)控終端：主要包括控制單元、內(nèi)阻單元、電壓采集單元、放電負(fù)載、開(kāi)關(guān)量采集模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊、充電裝置監(jiān)控模塊、絕緣監(jiān)測(cè)模塊等組成。在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)單體電池電壓、電池內(nèi)阻、電流、環(huán)境溫度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、充電機(jī)參數(shù)、絕緣狀況，并具有多種放電保護(hù)功能、故障報(bào)警功能及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，支持遠(yuǎn)程核對(duì)性放電過(guò)程。

2.3 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：利用現(xiàn)有的變電站局域網(wǎng)光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)：實(shí)時(shí)接收各變電站直流監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)加以分析處理，保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。提供IE瀏覽功能，利用各種圖表顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，以便及時(shí)維護(hù)和處理，保障直流系統(tǒng)的安全。另外，系統(tǒng)可選擇短信轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，報(bào)警信息可以通過(guò)短信實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)移到值班人員手機(jī)。

3 蓄電池內(nèi)阻在線測(cè)試的方法

3.1 交流法。交流法是使用交流注入的儀器，如測(cè)量阻抗或電導(dǎo)的儀表，在測(cè)量時(shí)對(duì)蓄電池施加一個(gè)交流的測(cè)試信號(hào)，然后再測(cè)出相應(yīng)的電壓和電流阻抗的讀數(shù)，V/I會(huì)隨頻率而變化。采用交流方式的儀器存在著易受充電器紋波電流和其它噪聲源干擾的問(wèn)題。在電力變電站直流系統(tǒng)中，由于蓄電池組兩端直接帶負(fù)載，對(duì)電源質(zhì)量特別是紋波要求很高，而交流法是需要對(duì)被測(cè)電池注入紋波電流，因此交流法測(cè)量?jī)?nèi)阻的方式不適合在電力變電站使用。

3.2 直流整組放電法。直流法是直流瞬間放電測(cè)量?jī)?nèi)阻方法，是由蓄電池組瞬間向一個(gè)負(fù)載放電，通過(guò)負(fù)載接通時(shí)的瞬間電壓降與斷開(kāi)負(fù)載時(shí)的瞬間電壓恢復(fù)便可推導(dǎo)出相應(yīng)的內(nèi)阻。直流放電法又分為整組放電和分組放電法。一般的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都采用整組放電法來(lái)測(cè)試，即通過(guò)對(duì)蓄電池的整組放電同時(shí)測(cè)得每個(gè)電池的壓降來(lái)計(jì)算出其內(nèi)阻。此法的最大缺點(diǎn)是：不能自動(dòng)測(cè)量；安全性差及測(cè)量不準(zhǔn)確；測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)必須人到現(xiàn)場(chǎng)操作。

3.3 直流分組放電法。該技術(shù)采用了分時(shí)分組的在線測(cè)試技術(shù)，即在瞬間直流電流放電法測(cè)量?jī)?nèi)阻基礎(chǔ)上，為了消除充電機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，系統(tǒng)將整組蓄電池等分為若干段，采用分時(shí)分段測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)遠(yuǎn)程在線測(cè)量，確保了測(cè)量結(jié)果的一致性和重復(fù)精度。由于蓄電池內(nèi)阻是一個(gè)變化的量，不同的測(cè)量方法其結(jié)果相差較大，沒(méi)有對(duì)比的意義。本系統(tǒng)采用縱向數(shù)據(jù)比較的方法，通過(guò)對(duì)同一電池、不同時(shí)間、采用同一方法測(cè)量的浮充電狀態(tài)下的內(nèi)阻值進(jìn)行比較，能可靠地判斷蓄電池的性能變化趨勢(shì)。

其工作原理是：將一組電池組分成多個(gè)循環(huán)組，每次測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)先對(duì)第一個(gè)循環(huán)進(jìn)行放電，結(jié)束后再對(duì)第二個(gè)循環(huán)進(jìn)行放電，直至最后一個(gè)循環(huán)。在放電的同時(shí)，系統(tǒng)高速采集每節(jié)電池的放電曲線，取得壓降后測(cè)出每節(jié)電池的內(nèi)阻。放電負(fù)載采用了恒流負(fù)載，確保電壓變化時(shí)每次放電的電流不變。系統(tǒng)可以被設(shè)成間隔一定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量一次內(nèi)阻，無(wú)需人工干預(yù)。放電負(fù)載采用了恒流負(fù)載，確保電壓變化時(shí)每次放電的電流不變。在放電的同時(shí)，系統(tǒng)高速采集每節(jié)電池的放電曲線，取得壓降后測(cè)出每節(jié)電池的內(nèi)阻。內(nèi)阻測(cè)試原理如圖所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)施，將變電站的蓄電池組在線運(yùn)行監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程充放電、充電裝置、絕緣監(jiān)察、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、充電機(jī)特性等進(jìn)行集中網(wǎng)絡(luò)化管理，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過(guò)本系統(tǒng)及時(shí)掌握各變電站直流電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況及其性能變化趨勢(shì)，使直流電源系統(tǒng)得到及時(shí)的維護(hù)和處理。既減輕了運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、工時(shí)費(fèi)用，又提高了對(duì)直流電源系統(tǒng)性能判斷的準(zhǔn)確性，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：盧艷龍（1974，2-），性別：男，籍貫：山東莒南縣，學(xué)歷：專科，專業(yè)：工業(yè)自動(dòng)化儀表。

身份證號(hào)碼：230108197402240412

教育經(jīng)歷：1990/9-1994/7：哈爾濱機(jī)械工程學(xué)校（全日制），電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1996/9--2000/7：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（函授）工業(yè)自動(dòng)化儀表，專科，語(yǔ)言能力：英語(yǔ)（良好）。