變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)

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(fā)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(tài)下，變電站直流電源容量狀態(tài)必然會受到各種各樣因素的影響，進而產(chǎn)生波動[1]。為保證變電站直流電源容量狀態(tài)始終處于穩(wěn)定的前提下，針對其進行在線監(jiān)測是實現(xiàn)此目標的有效途徑。當前，我國對于該監(jiān)測系統(tǒng)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(tài)數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)胶笈_，實現(xiàn)在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)[2]。但傳統(tǒng)系統(tǒng)在實際應用中存在監(jiān)測查準率低的現(xiàn)象，因為很多環(huán)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(tài)數(shù)據(jù)采集的精度，而且在傳統(tǒng)系統(tǒng)軟件部分缺乏對數(shù)據(jù)的處理，致使數(shù)據(jù)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(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)設計，從硬件和軟件兩方面入手，通過在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號，實現(xiàn)電源容量狀態(tài)的在線監(jiān)測，并致力于為提高變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測查準率奠定良好的基礎。

1 變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)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(shù)指標如表1所示，用于測量變電站直流電源容量關鍵參數(shù)的實時狀態(tài)[3]。傳感器內(nèi)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(tài)在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳感精度。

結(jié)合表1所示，MKBT-A500-E432傳感器能夠測量各種狀態(tài)下變電站直流電源的實時容量參數(shù)，多種維度監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)，滿足變電站直流電源容量狀態(tài)監(jiān)測的基本要求。

表1 MKBT-A500-E432傳感器參數(shù)指標

1.2 專用集成電路

為確保系統(tǒng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠高效傳輸，運用Apriori性質(zhì)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(jiān)測狀態(tài)均視為在線監(jiān)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(lián)動功能，將多個系統(tǒng)硬件有效地串聯(lián)在一起，減小信源信號的冗余度，將出現(xiàn)傳輸錯誤的幾率降至最低[5-7]。

1.3 監(jiān)測主機

在專用集成電路的基礎上設計監(jiān)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(wǎng)絡即可在線監(jiān)測變電站直流電源容量的狀態(tài)參數(shù)，并集中監(jiān)控管理。為滿足變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測結(jié)果顯示高清晰度的需求，本文設計的監(jiān)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(xiàn)視頻接口，以此完成對關鍵數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、現(xiàn)場圖像采集、報警信息發(fā)布以及遠程控制等操作，完成系統(tǒng)硬件部分設計。

2 變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計

2.1 接收變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

針對系統(tǒng)軟件部分，設計數(shù)據(jù)接收模塊，獲取通道環(huán)境中的各項數(shù)據(jù)，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(tài)信息，獲取轉(zhuǎn)換后的信號格式，將信號發(fā)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(wǎng)絡傳輸協(xié)議，解封傳遞的數(shù)據(jù)集合，確保多數(shù)據(jù)集合在傳輸路徑的平均分配，并在終端接收發(fā)射的信號[8-10]。

2.2 傳輸變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

在接收變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎上，通過NB-IOT技術中的HCore BC95-B5通信模塊，配置監(jiān)測數(shù)據(jù)的服務器傳輸?shù)刂贰；贜BIOT技術平均分配每個變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)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(tài)在線監(jiān)測中的冗余值，傳輸實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高傳輸效率。

2.3 追蹤變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

在傳輸變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中，為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)不會丟失，本文通過追蹤變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的方式，進一步提高監(jiān)測數(shù)據(jù)精度。考慮到變電站直流電源容量狀態(tài)存在一定隨機性，因此在設計監(jiān)測系統(tǒng)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(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。假定此過程可通過計算的方式加以表達，設目標函數(shù)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(jù)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(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.4 讀取變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

以追蹤到的變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，讀取變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。首先，利用PLC控制監(jiān)控數(shù)據(jù)的通信通道，處理后的變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體參數(shù)。設其目標函數(shù)為σcd，可得：

式中，E指的是變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測信號能量值；ε指的是監(jiān)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(jiān)控數(shù)據(jù)，按照變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測狀態(tài)字節(jié)的表示方式，描述變電站直流電源容量狀態(tài)。最后將讀取的變電站直流電源容量狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)寫入端口數(shù)據(jù)中。

2.5 在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)

在讀取變電站直流電源容量狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)后，為防止變電站直流電源容量狀態(tài)的突發(fā)異常，必須在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號。針對監(jiān)控變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號流轉(zhuǎn)復雜和多樣化的特點，設置目標函數(shù)，進行統(tǒng)一描述。設監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)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(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號流轉(zhuǎn)標識；sender指的是在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號的發(fā)送方；receiver指的是在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號的接收方；profile指的是在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)信號的具體信息。通過式（4）可以將在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)側(cè)頻發(fā)信號看作監(jiān)測的內(nèi)部表示，以此實現(xiàn)在線監(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)系統(tǒng)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(jiān)測變電站直流電源容量狀態(tài)。本文設計系統(tǒng)記為實驗組，傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)記為對照組，對比指標為監(jiān)測查準率，監(jiān)測查準率數(shù)據(jù)越高，證明該系統(tǒng)在實際應用中的監(jiān)測精度越高。

3.2 實驗結(jié)果與分析

整理實驗結(jié)果，如表2所示。

通過表2可知，在相同的監(jiān)測次數(shù)下，本文設計系統(tǒng)監(jiān)測查準率明顯高于對照組，且定量誤差在可允許范圍內(nèi)，從而說明所設計的監(jiān)測系統(tǒng)更具有現(xiàn)實推廣價值。

表2 實驗結(jié)果對比表

4 結(jié) 論

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