變電站直流電源智能化在線遠程監測系統的實際應用

安慶豐

【摘 要】 充分利用當代先進的嵌入式計算機（MCU）和實時以太網（IEEE1588）通信技術，采用計算機、通信、網絡、四遙（遙測、遙信、遙控、遙視）相結合的方式，構成一個一體化的網絡遠程監控系統，將變電站直流電源系統運行涉及的安全項目納入到統一的監控平臺下。提高了變電站的可靠運行能力和維護效率，降低維護成本和勞動強度。可實時監控直流電源系統工作狀態的重要參數， 并配合動態直流系統模擬圖，直觀顯示直流系統運行動態。

【關鍵詞】 直流電源系統 嵌入式計算機 實時以太網 遠程監控

1 引言

直流電源遠程監控系統可以實現變電站在運行過程中對蓄電池組的運行狀態及影響變電站安全運行的因素實時在線監控，使變電站直流系統實現"可控"、"在控"。對蓄電池組進行遠程核對性容量試驗、在線測試單體蓄電池的性能參數、遠程切換直流母線狀態、充電機均充/浮充轉換、設置充電機參數等。遠程實現需要耗費大量人力物力并且現場人工操作才能完成的工作，大大減輕維護人員的工作量，并且最大限度減少人工現場所帶來的誤操作，給系統安全運行提供有利保證。基于此，直流電源遠程監控系統的應用勢在必行。本文主要針對直流電源遠程監控系統的實際應用展開論述。

2 直流電源遠程監控系統的構成及原理

直流電源遠程監控系統由電壓采集模塊、內阻均衡模塊、開關量采集模塊、放電負載、監控終端裝置、服務器軟件、系統監控軟件組成。每個變電站端的監控終端通過RS485總線將各個部分連接到一起，將它們所有的設備運行狀態及重要參數、信號收集到一起統一管理，并可以通過光纖局域網端口或光端機空余串口將采集到的所有信息分別傳送到相應的三個集控站同時上傳到中心服務器，服務器軟件將信息存儲管理并可分發信息到每個相關管理崗位的計算機，并使其在局域網上每個計算機均可瀏覽到所有運行數據及報警信息，系統監控軟件提供分級的管理口令和權限，可對任意一個變電站的信息及參數進行更改。

3 系統遠程放電的可靠性

遠程監控系統全面通過嚴酷等級為IV的型式試驗；所有控制采用閉環式序列控制，任何一步出錯都會自動恢復；主回路采用雙穩態開關，確保電源斷電/系統復位等情況主回路開關不動作，不會導致出現母線失電；放電回路采用單穩態開關（常開），出現電源斷電/系統復位等情況則會立即斷開放電主回路，停止放電；放電采用新型陶瓷電阻，無明火（不發紅），正溫度系數；具有多重保護（總電壓、單體電壓、放電時間、放電容量、通信中斷、電流斷不開無法停止、放電電流異常、溫度過高）；放電主回路開關多處閉鎖，主監控可切斷放電主回路；內部具有嚴格的軟件閉鎖邏輯，防止人工誤操作；放電完成后，充電帶有保護。

4 可與現有直流系統進行匹配對接

（1）新站建立時可以與直流操作電源柜進行一體化設計，完成配套對接；（2）對運行的直流操作電源進行改造，原來有巡檢的，可以并列運行或拆除只使用遠程維護一套即可，并在此基礎上增加功能。

5 系統主要功能

（1）遠程監控終端軟件必須實現每個監控子站直流系統模擬圖動態顯示，模擬圖內必須動態顯示母線電壓、電流、絕緣狀態、充電機模塊輸出電壓、電流、工作狀態、電池電流、交流電壓、電流、交流開關工作狀態、直流主回路斷路器合分狀態、各饋線開關工作狀態及報警狀態等。（2）蓄電池單體電壓實時顯示及柱圖對比，可設定報警上下限，篩選落后電池。（3）母線電壓、負荷電流、電池總電壓、單體電池電壓運行數據及曲線報表，報表時間間隔可設定。（4）蓄電池內阻顯示、查看、柱圖對比及報表。（5）報警事件自動彈出、報警記錄顯示、查詢及報表。（6）遠程控制母線狀態切換、遙控蓄電池核對性容量試驗，可設置放電電池組終止電壓、單體電池電壓、電池組放電容量、放電時間等終止放電條件；遠程遙控蓄電池內阻測試；遠程控制充電機均浮充狀態轉換及設定參數。

動態指示實際設備的工作狀態（包括饋線空開狀態、充電機狀態、接地狀態、母線電壓、負荷電流、開關狀態、交流工作狀態、交流電壓、母線電壓等信息），并且采用組態化設計，用戶可根據變電站現場實際變動自行更改模擬圖，只要簡單設置信號對應關系即可實現新增信號的動態顯示。可以遠程設定恒流放電模塊的電池組總電壓保護值、放電電流、放電容量保護值、放電時間保護值、單體電池電壓保護值等重要保護條件，命令啟動或停止放電操作，實現遠程進行核對性容量試驗操作，啟動放電后可查看當前放電進度、放電容量、電池組總電壓、單體最低電壓等放電過程中關心的重要參數，并且可以實現母線運行模式切換等操作。可以實時查看單體電池電壓、內阻、溫度，并且可以設定上下限查看落后電池，低于下限設定值的電池將會用綠色顯示，高于上限設定值的電池將會用紅色顯示，方便用戶快速而直觀的篩選落后電池。可以方便查看和對比1年內的歷史模擬量數據，可自行選擇每條曲線對應的模擬量數據，自行選擇日期、起始時間，報表時間間隔等，可以靈活報表，直接打印。

6 結語

直流電源遠程監控系統可以實時監控直流充電機運行狀態、電池的單體電壓、內阻及容量、控制母線電壓、合閘母線電壓、饋線開關狀態等重要電源特性參數；實現了蓄電池遙控放電和在線均衡、直流設備運行歷史查詢和設備運行異常的情況上報等功能，具有設計合理、功能齊全、界面友好、操作簡便等特點；它的應用，可以節省大量人力物力，提高工作效率，延長電池正常使用壽命，增強直流電源系統安全性、穩定性、自動化程度，使直流電源的運行、維護實現規范化、遠程化，對保障電網的安全穩定運行將起到重大的作用。

參考文獻：

[1]黃益莊.變電站綜合自動化技術[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]白忠敏.現代電力工程直流系統[M].北京：中國電力出版社，2000.

[3]現代開關電源實用技術[M].北京：電子工業出版社，2002.

[4]張麗英，直流電源系統管理規范[M].北京：中國電力出版社，2006.