近場通信在變電站蓄電池組維護工作中的應用

郭小華等

摘要：變電站蓄電池是直流系統的關鍵組成部分，變電運行人員日常維護工作中需要周期性地對之進行電壓測量、采集、統計、分析。文章將近場通信技術應用到現場工作中，設計蓄電池電壓測量采集、數據統計裝置，建立蓄電池電壓采集管理的工作模型，改善蓄電池電壓管理方式，以滿足直流系統蓄電池組的常態化管理的需要。

關鍵詞：近場通信；變電站；蓄電池組；直流系統；變電運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM910 文章編號：1009-2374（2015）28-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.027

在發電廠和變電站中，直流系統為控制信號、繼電保護、自動裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，當發生交流電源消失事故時為事故照明、交流不間斷電源提供備用電源，從而縮短失壓時間。直流系統設備可靠與否對發電廠和變電所的安全運行起著至關重要的作用。

1 蓄電池狀態監視及日常維護的現狀

按照參考文獻[1]中的要求，繼電保護專業對新安裝的蓄電池組在驗收時應進行全容量核對性充放電。投運后，110kV變電站蓄電池組每3年進行1次全容量核對性充放電，220kV及以上變電站蓄電池組每2年應進行1次全容量核對性充放電，運行6年以上的蓄電池組，應每年進行1次全容量核對性充放電。已投入運行的直流系統，除了以上納入年度定檢計劃的工作以外，根據參考文獻[2]中的要求，運行專業也應將直流系統的切換及蓄電池電壓的檢測，納入月度維護工作中去，站內如有自動裝置檢測蓄電池狀態及記錄運行數據，可以免去維護時候抄錄蓄電池電壓的工作。

根據參考文獻[1]的要求，變電站內的每一組蓄電池從投入運行開始，每次充放電核容都應將數據繪制出放電曲線，并記錄入庫作為蓄電池運行狀況的一個監控措施，但是由于工作周期過長，不能及時反映蓄電池的狀態變化。增加月度維護針對單只蓄電池電壓測錄，可以以電壓限值作為判別手段，但會增加運行維護人員的負擔。按照參考文獻[3]要求，如果采用2V的蓄電池，110V直流系統蓄電池數量每組配置52～54只；220V直流系統蓄電池數量每組配置104～108只，測量及抄錄一只蓄電池數據大概需要8～10秒，由于蓄電池數量比較多，單靠人工測量與記錄，作業量大且工作周期短，久而久之數據采集的效率及可靠度有可能下降。

2 蓄電池電壓采集技術設計模型

針對蓄電池組電壓或內阻在線檢測的手段，僅以變電站配置的站用直流系統的蓄電池檢測單元進行技術探討。如圖1虛線框外部分所示，部分變電站站用直流系統蓄電池的檢測設有蓄電池狀態采集單元，采集單元能實時監視蓄電池的電壓、內阻狀態，并利用RS-485總線將運行情況傳送至采集模塊，再由采集模塊上傳至直流系統監控器。若單只或整組蓄電池發生異常情況，都能將信號遠傳至調度端。單靠信號報送不能完整地判斷蓄電池狀態是否正常，于是增加了周期性全面檢查，一般在年度檢查及周期性核容的工作中開展，在運行專業月度維護中也需要對蓄電池電壓、內阻狀態進行抄錄和數據建檔，因此蓄電池的運行維護工作量相當大。本文從運行值班工專業工作的角度去探討，按照運行專業的工作要求，利用近場通信的新技術，設計了一個蓄電池電壓采集新模型，將新型技術與原系統采集有效結合，解決人手抄錄電池數據增加的工作負擔，提高蓄電池月度維護的效率。蓄電池電壓采集新模型如圖1所示。

該模型采用在原有的RS-485總線上單一上位機帶多從機的方式，改造成雙上位機帶多從機的方式，技術難點在于RS-485雙上位機數據交換。RS-485以一問一答的方式交換數據，為防止RS-485總線上出現同時收發信造成總線堵塞，在圖1蓄電池電壓采集新模型中，設計RS-485總線數據監測模塊，進行總線數據監測功能，如圖2所示。在平時正常運行時，RS-485擴展部分不投入工作。僅當開展月度維護工作，現場人員使用擴展單元采集蓄電池數據時，才開啟RS-485總線數據監測模塊，所以RS-485總線數據監測模塊就是一個帶數據監測及隔離功能的RS-485HUB。該模塊在投入運行后，可以監測RS-485總線上上位機的發信情況，當先發信的上位機發送完成后才開放另外一個上位機發信，并且允許接受從機的信息，這樣就可以保證新系統與原系統的采集周期可靠錯峰，避免數據同時收發堵塞的可能，而不需要區分地址。

3 數據采集方式

數據采集的主體分兩種：移動客戶端及手提電腦PC端，如圖3所示：

移動客戶端基于安卓系統平臺。數據的提取采用現今流行的技術-近場通信技術（Near Field Communication），簡稱NFC。近場通信有多種工作模式：卡模式（Card Emulation）、點對點模式（P2P Mode），在本次改造方案利用點對點傳輸模式，由移動客戶端實現通信交換，采用帶NFC功能模塊的平板電腦或者是手機，利用NFC近場通信的P2P（Peer-To-Peer）原理，將數據傳送至客戶端，客戶端的編譯程序應有數據統計、比對功能，并且能將數據導出至PC客戶端。

PC客戶端基于微軟的Windows系統開發的程序，其功能應按照站用直流系統管理規范，具有數據采集、統計、對比、計算及數據導出等功能。按照以上方案，實現了對數據進行手工錄入、移動客戶端數據導入以及利用手提電腦擴展出來的RS-232串口或USB接口接收數據等多種方法進行數據管理，解決了當移動數據客戶端故障時不能正常采集數據導致工作被動的問題。針對采集到的蓄電池數據，需要以變電站為單位建立蓄電池狀態管理庫，以每次月度維護為時間節點，對蓄電池電壓進行管理，并繪制出蓄電池運行曲線，與繼保專業的年度檢驗及核容曲線數據納入動態化管理。

4 結語

變電站站用直流系統在變電站運行設備中占有很重要的地位，特別是蓄電池的運行狀態，隨著關注度及運行維護要求提高，已經從以前的靜態管理變化成動態管理，相關技術管理及維護管理的工作大大增加，既要保證工作的完成率，又要保證數據的真實性。本次改造方案設計的目的是減少運行專業人員的維護工作量，減輕運行維護人員執行重復性工作的負擔，保證維護工作質量。隨著設計功能的完善以及推廣應用，也可適用于繼保專業對直流系統年度檢驗及核容工作數據采集。

參考文獻

[1] 廣東電網有限責任公司變電站站用交直流電源設備管理細則（Q/CSG-GPG 2 12 007-2014）[S].

[2] 110kV及以上變電站運行管理標準（Q/CSG 2 1002-2008）[S].

[3] 電力工程直流系統設計規程（DL/T 5044-2004）[S].

作者簡介：郭小華（1979-），男，廣東電網有限責任公司佛山供電局技師，研究方向：繼電保護管理及維護。

（責任編輯：陳 倩）