通信電源設備智能遠程監控系統的研究

鄒杰新

（廣東順暢科技有限公司，廣東 江門 529000）

0 引 言

目前，我國電力行業取得了重大技術突破，對電力系統中通信電源設備的綜合性能和工作效率提出了更高要求。除具備基本直流配電、自動切換及交流配電等功能外，還需滿足電池自動化管理和遠程智能集中監測等網絡化運行管理需求。由于傳統人工管理方式的工作量大且效率低，無法實時在線監測電力系統通信電源設備，因此基于PLC技術設計研究了通信電源設備智能遠程監控系統。

1 通信電源設備系統概述

通信電源設備系統主要由直流配電模塊、交流配電模塊、整流柜和監控模塊四部分構成[1]。

1.1 直流配電模塊

直流配電模塊的主要功能是通過自由出線完成電池接入、輸出路數分配和系統負載邊接等。該模塊具有可出面操作維護、實時監測熔斷器的通斷狀態、自動預警、狀態顯示以及實現柜內、外并機需求等特性。

1.2 交流配電模塊

交流配電模塊的主要功能是交流輸出分配、油機輸入切換、市電輸入、單面操作維護、實時告警及狀態監測顯示等。

1.3 整流柜

整流柜的核心是系統內部配設的多個并聯整流模塊。通過多個整流模塊，整流柜將系統設備輸入的交流電直接轉化為用于通信傳輸的直流電，并共同分擔系統負載。該技術模塊采用低壓差自入均流技術，其單模塊故障不影響其他電源設備的正常工作。此次，該技術模塊具有輸出短路故障自恢復功能，可保證電源模塊間的電流不均衡度小于3%。

1.4 監控模塊

監控模塊的主要功能是利用PLC遠程控制監測技術對系統主控站參數、中間層和底層相關電源設備的智能接口參數、網絡通信傳輸參數、防雷器狀態、交流電壓、交流電流以及交流頻率等參數進行監測和自動智能預警，以保證通信電源設備正常工作。

2 通信電源設備智能遠程監控系統的架構和工作原理

2.1 通信電源設備智能遠程監控系統的架構

通信電源設備智能遠程監控系統由主控站、PLC監控、數據實時采集和交直流配電監控等組成[2]。

該系統通過霍爾傳感器完成通信電源設備的實時數據采集工作，并將實時監測采集的非線性非電信號轉化為線性電信號，然后經A/D轉換模塊處理后傳輸給系統PLC可編程控制器。PLC對整個系統相關數字信號進行編碼，并利用RS-232通用數據格式傳輸協議將處理后的數字信號經由MODEM傳輸到PSTN，并經巡檢MODEM將數據實時發送給系統主監控計算機操作控制中心進行遠程監測處理。系統監測屏幕實時顯示在線遠程監測結果。通過與設定參數閥值比較，系統自動判斷通信電源設備工作是否存在緊急異常情況，并決定是否采取應急措施。

2.2 通信電源設備智能遠程監控系統的工作原理

經遠程在線監測發現，電源設備處于怠速故障運行狀態時，遠程監測站工作人員將發送相關指令給MODEM，并通過PSTN將智能控制操作指令回傳給PLC，然后PLC控制自動負載轉化開關ATS，直接對系統直流電機進行控制。同時，通過系統整流模塊AC/DC將48 V直流電遠程傳輸給交換機，對蓄電池進行浮充充電。一旦供電系統停電，整流模塊將輸出直流電給蓄電池和遠程交換機。若蓄電池電壓過低，監測系統將立即斷開供電線路，以免影響其他遠程交換機，同時啟動備用供電電源供電，并向系統監測中心報警。

3 通信電源設備智能遠程監控系統的硬件設計

通信電源設智能遠程監控系統硬件模塊主要包括主控站監控模塊、中間層監控模塊及底層監控模塊三個模塊。

3.1 主控站監控模塊

主監控臺經MODEM或RS-232與程控機AC/DC整流監控系統連接。主監控計算機和PLC可編程控制器提供MODEM和RS-232兩種通信接口，用戶可根據實際需求選擇合適的通信方式。若供電電源與機房相距30 m以下且僅有單電源設備供電，則可選用RS-232通信方式。若系統工作站內有多臺供電設備進行智能供電，且與監測中心主站相距5 000 m以下，則可借助PSTN采用MODEM通信方式。

3.2 中間層監控模塊

中間層硬件監測模塊主要采用RS-232接口處理相關信息，并按照固定格式通過MODEM與PSTN中心進行聯絡。系統監測巡檢中，借助MODEM模塊將相關預警信息發送給系統主監控臺計算機，并對相關報警信息和遠程自動智能化監測信息進行集散式測量分析。中間層模塊需采集的數據主要包括系統供電設備故障報警信息、蓄電池組熔斷器狀態參數、直流配電電壓欠壓和過壓情況、蓄電池充電電流參數、電網電壓、電網停電、缺相和頻率等。

利用PLC系統對通信電源設備進行遠程智能操作控制，如供電電源開啟、供電電源停止、供電電源怠速運行、自動負載轉換以及交直流電路輸入、輸出回路的斷、通控制等。PLC系統對遠程監測采集的相關數據進行整理、匯總和分析，并報告至工作站計算機工作中心。若出現緊急情況，系統自動報警，并啟動應急供電預案。

3.3 底層監控模塊

考慮供電電源設備所處環境惡劣，底層監控模塊采用分立元件采集和調制數據。數據調制后，經RS-232接口發送給PLC進行實時處理。直流屏監控部分主要負責監測電流放電、蓄電池充放電、負載交換、總電流控制以及熔斷器通斷狀態參數等。系統交流屏監控部分主要負責監測電網過壓、電網欠壓、交流三相電壓、空氣開關跳閘、電網停電以及缺相等。監測模塊分析發電輸出的交流電電壓、交流電頻率等參數，并接收PLC遠程控制命令，實時調控供電電源。

通過實時數據監測和參數狀態分析，可實時了解供電電源的實際運行情況。如果需要，可隨時通過計算機主監控臺提供所需的控制操作，并進行數據查詢、參數修改、統計結果打印、狀態參數曲線趨勢分析以及聲光報警等操作，從而實現自動化無人值守。

4 通信電源設備智能遠程監控系統的軟件設計

在Windows 2000環境下，采用數據庫管理功能較強的Delphi語言編程，實現了通信電源設備智能遠程在線監控。系統基本功能框圖，如圖1所示。

圖1 通信電源設備智能遠程監控系統軟件功能框圖

由圖1可知，通過PLC遠程監測和數據庫管理軟件，實現了供電電源設備的停止、啟動、急停、數據通信傳輸、歷史數據查詢、供電狀態、切換屏設定參數顯示以及報警等操作。通過軟、硬件模塊的配合，可對故障進行監測預警和自動糾錯。該系統可通用于無人值守基站、智能大廈及住宅小區等。

5 結 論

通信電源設備是現代通信系統的重要組成部分，其穩定、高效及智能地運行，推動了電力行業的快速發展。綜上所述，利用通信技術、網絡技術及計算機控制技術，實現了通信電源的智能遠程監控，為無人值守創造了良好條件。