论文部分内容阅读
摘 要：在电力系统当中，直流电源系统扮演着非常重要的角色，其运行的稳定性，关系着整个变电站的稳定性。但是由于变电站中直流电源系统的设备较多，且分布较为分散，经常因为各种因素的干扰出现故障，相关检修人员必须及时的对其进行维护检修，避免影响整个变电站的正常运行。本文分析了直流电源智能监控系统的应用，其可以有效的实现对直流设备地实时监测，帮助检修人员掌握直流电源系统的工作状态，保障了变电站的运行稳定性。
关键词：变电站；直流电源；智能监控系统；应用
中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0043-02
1 引 言
在变电站当中，直流电源经常作为开关、断路器的操作电源以及保护、控制、信号等设备的供电装置。为了确保直流电源系统的运行稳定性，必须采取有效的手段对其进行远程监控，帮助相关管理人员可以实时掌握其工作状态和性能指标，避免设备事故的发生。因此，研究分析变电站直流电源智能监控系统具有重要的现实意义。
2 变电站直流电源智能监控系统概述
某市电业局变电站根据行政区域的不同，将所属的变电站划分为了三个运维操作站，分别负责所属区域内的变电站的日常运行和维护工作。为了减少企业的负担，推进企业现代化和信息化的发展，该市电业局推进区域内变电站的无人值守化。为了保障无人值守变电站的安全稳定运行，本市电业局引入了直流电源智能监控系统。
该系统在进行管理过程中采用集中管理的方式，对直流电源系统的各模块进行独立控制，可以实现远程测量，远程通信，远程遥控，远程调整等功能，不仅实现了电力系统的自动化水平，而且有效的保障了直流电源系统的安全稳定运行。
直流电源智能检测系统主要适用20～200Ah单电单充系统，可以对24节电池进行巡视检查以及30路的支路绝缘进行实时监测。系统主要包括了集中管理的综合监控模块，以及独立控制的电池巡检模块、绝缘监测模块以及充电模块。两者利用RS485接口进行有效的连接通信。相对整体系统组成属于集中一体式加扩展单元的组合结构，在进行系统安装和接线时，施工较为方便。
3 直流电源智能监控系统分析
3.1 综合监控模块
作为整个直流电源智能监控系统的核心，综合监控模块的主控制芯片采用32位处理器，有效的保障了系统在运行时的运行速度和稳定性。通过RS485接口，综合监控模块可以实现对电池巡检模块、绝缘监测模块以及充电模块的集中控制管理。其运行原理如下所示：
（1）首先，电池巡检模块和绝缘监测模块将其所检测到的单体电池的电压、温度、母线电压以及支路绝缘电阻等参数，转换成信号并利用RS485接口传输到综合监控模块当中。
（2）根据实现设定的直流电源系统参数预警值，综合检测模块将接收到的信号与预警值进行对比，如果发现存在超过预警值的信号参数，系统将发出报警信号，并对报警的原因、起始时间和结束时间进行记录。
（3）相关管理人员接收到系统的报警信号后，可以根据报警的相关信息，采取有效的措施解决直流电源故障，确保了变电站的安全稳定运行。
除此之外，综合监控系统还可以根据直流电源系统当中电池组大小的不同，自动进行均、浮充管理，有效的延长的蓄电池的使用寿命。
3.2 电池巡检模块
作为直流电源系统的备用电源，蓄电池的稳定性与整个直流供电系统的运行稳定性有着密切的关系，因此，必须采取有效的技术手段，对蓄电池的实时运行状态进行监测，从而确保整个直流电源系统的安全稳定运行。
电池巡检模块可以对直流电源系统当中的每个电池组的每一块电池的端电压、温度以及电流大小进行监测，并将监测所得结果传输到综合监控模块当中。如果蓄电池组中某一节电池的某项参数指标超过了综合监控模块的预警值，系统将自动发出报警指示，提醒相关人员进行检修处理。
例如：如果蓄电池组的电流超过了综合监控模块的预警值的上限，此时综合监控模块在发出报警信号的同时，会立刻停止对蓄电池组的充电；如果蓄电池组的电流低于了综合监控模块的预警值的下限，此时综合监控模块在发出报警信号的同时，会立刻对蓄电池组进行充电操作。这样有效的实现了对直流电源系统蓄电池组的保护，延长了其使用寿命，降低了电力企业成本支出的同时，也保障了变电站的安全稳定运行。
本变电站直流电源智能监控系统，可以同时对24节单体电池进行监测：
（1）由于直流电源系统中的蓄电池在进行连接时，大多采用串聯的方式，所以输出的电压可以高达250V。因此，本系统采用继电器隔离法实现输入通道的多路专供。
（2）所谓继电器隔离法就是对蓄电池组的每一个电池都配置一个继电器，当系统对电池进行检测时，只需要打开其配置的继电器就可以实现对该电池的检测。此外，由于传统的机械继电器的使用寿命较短，无法满足直流电源智能监控系统的要求，因此，本系统在设计时采用了光继电器实现每节电池的隔离。
（3）当光继电器处于断开状态时，此时无法对电池进行检测。当光继电器处于通路状态时，电池巡检模块可以对每节电池接入一个采样电阻，然后利用采集到的信号，进行运算放大和计算处理，最终获得该蓄电池的端电压实时数据。
3.3 绝缘监测模块
在直流电源系统运行过程中，经常会出现一点接地的故障，虽然此故障并不会导致直流电源系统停止运行，但是如果不能对其尽快的进行排查和修复，一旦出现另外一处接地故障，将可能导致整个直流电源系统崩溃，给变电站的正常运行带来巨大的影响。因此，必须对直流电源系统的绝缘状况进行实时的监测，及时发现存在的接地故障，并采取有效的措施进行修复处理。
本直流电源智能控制系统在对直流电源进行绝缘检测时，可以同时对30条支路绝缘电阻进行监测，监测精度约为±0.3kΩ。此外，本系统的绝缘监测模块还可以对母线的对地电压进行实时监测，且测量误差不高于0.4V。
在进行绝缘电阻检测过程中，本直流电源智能监控系统采用检测支路漏电流法对绝缘电阻进行判断，减少了支路交流小信号的输入，避免了对直流系统产生的影响。其工作原理如下：
（1）首先在直流电源系统的各个供电支路上，设置霍尔电流传感器。当该支路不存在接地故障时，流过霍尔电流传感器的电流大小保持一致，且方向相反。其所对应支路上的霍尔电流传感器则无任何输出。
（2）如果直流电源系统中的某一条支路发生接地故障时，在系统中的第N条支路发生了接地短路故障，此时电流从直流电源的正极流出，经过接地电阻RL流入到地中，然后在由地流入到直流电源的负极，形成了一条漏电流IL。如果系统当中存在n条支路，那么每一条直流的电路基本上都和IL相近，因此，此时霍尔电流传感器所检测到的电流大小相当于IL的n/（n-1）倍。由此可以计算出系统当中的接地电阻的大小。
（3）最后根据霍尔传感器的输出电压的数值，系统可以准确的判断出直流电源系统当中接地故障所发生的线路。
4 结束语
综上所述，本文结合实例分析了直流电源智能监控系统在变电站中的应用，该系统不仅安装施工简便，可靠性较高，而且能够对直流电源的实时情况进行监测，有效的保障了直流电源系统的稳定安全运行，促进了电力企业的现代化、信息化发展。
参考文献
[1]刘人礼.变电站直流电源远程监控系统软件子系统设计[D].电子科技大学，2011.
[2]罗秋宇.智能变电站交直流一体化电源系统的分析及其应用[J].电源技术应用，2012（10）：72～73.
[3]邓 平.变电站直流电源远程监控通信子系统设计与实现[D].电子科技大学，2011.
收稿日期：2018-11-6
关键词：变电站；直流电源；智能监控系统；应用
中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0043-02
1 引 言
在变电站当中，直流电源经常作为开关、断路器的操作电源以及保护、控制、信号等设备的供电装置。为了确保直流电源系统的运行稳定性，必须采取有效的手段对其进行远程监控，帮助相关管理人员可以实时掌握其工作状态和性能指标，避免设备事故的发生。因此，研究分析变电站直流电源智能监控系统具有重要的现实意义。
2 变电站直流电源智能监控系统概述
某市电业局变电站根据行政区域的不同，将所属的变电站划分为了三个运维操作站，分别负责所属区域内的变电站的日常运行和维护工作。为了减少企业的负担，推进企业现代化和信息化的发展，该市电业局推进区域内变电站的无人值守化。为了保障无人值守变电站的安全稳定运行，本市电业局引入了直流电源智能监控系统。
该系统在进行管理过程中采用集中管理的方式，对直流电源系统的各模块进行独立控制，可以实现远程测量，远程通信，远程遥控，远程调整等功能，不仅实现了电力系统的自动化水平，而且有效的保障了直流电源系统的安全稳定运行。
直流电源智能检测系统主要适用20～200Ah单电单充系统，可以对24节电池进行巡视检查以及30路的支路绝缘进行实时监测。系统主要包括了集中管理的综合监控模块，以及独立控制的电池巡检模块、绝缘监测模块以及充电模块。两者利用RS485接口进行有效的连接通信。相对整体系统组成属于集中一体式加扩展单元的组合结构，在进行系统安装和接线时，施工较为方便。
3 直流电源智能监控系统分析
3.1 综合监控模块
作为整个直流电源智能监控系统的核心，综合监控模块的主控制芯片采用32位处理器，有效的保障了系统在运行时的运行速度和稳定性。通过RS485接口，综合监控模块可以实现对电池巡检模块、绝缘监测模块以及充电模块的集中控制管理。其运行原理如下所示：
（1）首先，电池巡检模块和绝缘监测模块将其所检测到的单体电池的电压、温度、母线电压以及支路绝缘电阻等参数，转换成信号并利用RS485接口传输到综合监控模块当中。
（2）根据实现设定的直流电源系统参数预警值，综合检测模块将接收到的信号与预警值进行对比，如果发现存在超过预警值的信号参数，系统将发出报警信号，并对报警的原因、起始时间和结束时间进行记录。
（3）相关管理人员接收到系统的报警信号后，可以根据报警的相关信息，采取有效的措施解决直流电源故障，确保了变电站的安全稳定运行。
除此之外，综合监控系统还可以根据直流电源系统当中电池组大小的不同，自动进行均、浮充管理，有效的延长的蓄电池的使用寿命。
3.2 电池巡检模块
作为直流电源系统的备用电源，蓄电池的稳定性与整个直流供电系统的运行稳定性有着密切的关系，因此，必须采取有效的技术手段，对蓄电池的实时运行状态进行监测，从而确保整个直流电源系统的安全稳定运行。
电池巡检模块可以对直流电源系统当中的每个电池组的每一块电池的端电压、温度以及电流大小进行监测，并将监测所得结果传输到综合监控模块当中。如果蓄电池组中某一节电池的某项参数指标超过了综合监控模块的预警值，系统将自动发出报警指示，提醒相关人员进行检修处理。
例如：如果蓄电池组的电流超过了综合监控模块的预警值的上限，此时综合监控模块在发出报警信号的同时，会立刻停止对蓄电池组的充电；如果蓄电池组的电流低于了综合监控模块的预警值的下限，此时综合监控模块在发出报警信号的同时，会立刻对蓄电池组进行充电操作。这样有效的实现了对直流电源系统蓄电池组的保护，延长了其使用寿命，降低了电力企业成本支出的同时，也保障了变电站的安全稳定运行。
本变电站直流电源智能监控系统，可以同时对24节单体电池进行监测：
（1）由于直流电源系统中的蓄电池在进行连接时，大多采用串聯的方式，所以输出的电压可以高达250V。因此，本系统采用继电器隔离法实现输入通道的多路专供。
（2）所谓继电器隔离法就是对蓄电池组的每一个电池都配置一个继电器，当系统对电池进行检测时，只需要打开其配置的继电器就可以实现对该电池的检测。此外，由于传统的机械继电器的使用寿命较短，无法满足直流电源智能监控系统的要求，因此，本系统在设计时采用了光继电器实现每节电池的隔离。
（3）当光继电器处于断开状态时，此时无法对电池进行检测。当光继电器处于通路状态时，电池巡检模块可以对每节电池接入一个采样电阻，然后利用采集到的信号，进行运算放大和计算处理，最终获得该蓄电池的端电压实时数据。
3.3 绝缘监测模块
在直流电源系统运行过程中，经常会出现一点接地的故障，虽然此故障并不会导致直流电源系统停止运行，但是如果不能对其尽快的进行排查和修复，一旦出现另外一处接地故障，将可能导致整个直流电源系统崩溃，给变电站的正常运行带来巨大的影响。因此，必须对直流电源系统的绝缘状况进行实时的监测，及时发现存在的接地故障，并采取有效的措施进行修复处理。
本直流电源智能控制系统在对直流电源进行绝缘检测时，可以同时对30条支路绝缘电阻进行监测，监测精度约为±0.3kΩ。此外，本系统的绝缘监测模块还可以对母线的对地电压进行实时监测，且测量误差不高于0.4V。
在进行绝缘电阻检测过程中，本直流电源智能监控系统采用检测支路漏电流法对绝缘电阻进行判断，减少了支路交流小信号的输入，避免了对直流系统产生的影响。其工作原理如下：
（1）首先在直流电源系统的各个供电支路上，设置霍尔电流传感器。当该支路不存在接地故障时，流过霍尔电流传感器的电流大小保持一致，且方向相反。其所对应支路上的霍尔电流传感器则无任何输出。
（2）如果直流电源系统中的某一条支路发生接地故障时，在系统中的第N条支路发生了接地短路故障，此时电流从直流电源的正极流出，经过接地电阻RL流入到地中，然后在由地流入到直流电源的负极，形成了一条漏电流IL。如果系统当中存在n条支路，那么每一条直流的电路基本上都和IL相近，因此，此时霍尔电流传感器所检测到的电流大小相当于IL的n/（n-1）倍。由此可以计算出系统当中的接地电阻的大小。
（3）最后根据霍尔传感器的输出电压的数值，系统可以准确的判断出直流电源系统当中接地故障所发生的线路。
4 结束语
综上所述，本文结合实例分析了直流电源智能监控系统在变电站中的应用，该系统不仅安装施工简便，可靠性较高，而且能够对直流电源的实时情况进行监测，有效的保障了直流电源系统的稳定安全运行，促进了电力企业的现代化、信息化发展。
参考文献
[1]刘人礼.变电站直流电源远程监控系统软件子系统设计[D].电子科技大学，2011.
[2]罗秋宇.智能变电站交直流一体化电源系统的分析及其应用[J].电源技术应用，2012（10）：72～73.
[3]邓 平.变电站直流电源远程监控通信子系统设计与实现[D].电子科技大学，2011.
收稿日期：2018-11-6