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【摘要】：直流电源系统是保障电力系统正常运行的重要系统之一，其可靠性与安全性直接影响发电厂与变电站的运行安全。因此，提高直流电源系统运行的稳定性至关重要。本文主要针对变电站直流电源远程监控技术进行了分析研究。首先，本文给出了变电站直流电源总体设计原则，然后，针对直流电源远程监控系统的设计原则进行了分析讨论，从远程监控技术的实现对直流电源系统的要求与直流电源远程监控系统的功能方面针对直流电源远程监控系统进行了分析，最后，提出了实际的案例。
【关键词】：直流电源；远程监控；电力系统；变电站
0.引言
电力系统中，直流电源可以用于控制、保护、自动装置、各种直流设备用电等，电力操作电源也可称为直流电源系统，正常工作时，可以为变电站内断路器提供合闸直流电源，故障时，可以为继电保护及自动装置等提供直流电源。自流电源的正常与否直接影响电力系统是否可以安全运行，因此，如何加强针对直流电源系统的监控与故障分析能力，并采用相应的对策是目前电力系统需要解决的重要问题[1]。
1.变电站直流电源总体设计
（1）蓄电池。蓄电池可以作为传动、保护、控制及通信等装置的独立直流电源，通常可以用作移动电源中或作为后备电源使用。电力系统中，蓄电池是进行直流操作系统中不可或缺的组成部分，稳定、安全、可靠的操作电源是保障电力系统正常运行的关键。直流电源系统中，正常状态下，蓄电池处于浮充电状态，交流部分提供直流负荷，当交流失电的时候，蓄电池将会投入使用进行直流供电。针对蓄电池的维护十分重要，浮充电电压与电流需要随着蓄电池的状态变化而变化，在没有针对直流电源进行监控的状态下，直流电源按照人为设定进行运行，无法合理进行蓄电池的维护[2]。
（2）高频开关电源整流模块。传统的电源整流模块的监控系统不够完善，无法满足无人值班的变电站的要求。但是，高频开关电源模块具备稳压稳流、精度较高、体积很小、重量较轻、频率高、失真小等优点，可以被广泛应用于电力系统中。
（3）监控单元。电力系统的直流电源集中控制系统是由监控调度中心主站与安装在各个变电站内的直流电源系统上的电源监控单元构成。通过变电站的直流电源系统的监控单元可以对直流电源系统进行遥测、遥信、遥控及遥调等。维护人员可以监控直流电源系统的运行状态，如果发现异常，则可以获取相关信息，采用紧急操作。
（4）绝缘监察装置。变电站直流电源系统是不接地的系统，如果直流电源发生接地则会引起继电保护装置的拒动或者误动与直流电动机发生异常或者损坏。因此，直流操作电压应该配置绝缘继电器完成在线监测功能[3]。
（5）蓄电池测试仪。该设备可以针对蓄电池的不同状态进行检测，同时也可以针对蓄电池的电压、电流、温度与容量等进行实时检测，并可以显示检测信息。结合先进的科学技术，可以保证蓄电池不会发生过充电与过放电的现象。
（6）馈电单元。直流回路中，通常使用熔断器与自动空气断路器进行保护电器，同时监控单元采集断路器的状态信息。
2.直流电源远程监控系统的设计原则
2.1直流操作回路设计原则
变电站直流电源操作回路是严格遵守直流回路的设计规则进行设计的，其安全可靠性与电力系统是否可以安全运行息息相关，对其进行远程监控可以及时发现回路中的问题并降低其发生故障的概率。因此，以下原则应该注意：
（1）记录操作回路的动作过程，不因监控系统的引入而导致直流回路可靠性降低；
（2）记录动作过程时间；
（3）通过测量控制母线电压进行支路电流操作进而计算支路电阻以实现支路的监控；
（4）针对操作支路直流电阻的测量不能导致开关发生误动作。
2.2高频开关的电源模块
充电装置用来保证蓄电池进行可靠运行，目前，变电站多使用智能型高频开关充电装置。
2.3绝缘监控装置的整体设计
整个装置的原理图如图1所示，所有传感器输出都接在由单片机组成的主机上以实现实时监控回路传感器输出的目的，如果直流电源系统发生绝缘水平下降或者接地故障的时候，则对各路传感器进行巡查，计算各个参数，诊断故障的情况。
2.4蓄电池容量的选择
为了保证故障放电初期与末期蓄电池可以保持一定的电压水平，可以承受冲击负荷，需要考虑蓄电池容量的裕度。通常，针对蓄电池容量的计算方法有电压控制法及阶梯负荷法。220KV变电站中，直流电源的额定电压为220V，选择两组蓄电池，一般容量为150-200AH。
3.直流电源远程监控系统
3.1远程监控技术的实现对直流电源系统的要求
实现变电站综合自动化管理是电力系统自动化的一个重要研究领域。该变电站的运行状态可以通过本站的微机运动终端装置进行处理后，送到电力主管部门的计算机系统，通过监视器与显示屏对信息进行显示，进而实现监控。变电站实现针对直流电源进行远程监控技术需要具备如下要求：
（1）可靠性。直流电源持续供电，不能受到电力系统运行方式的影响，需要具备独立性，同时应该具备功能冗余，可以在一定程度上客服部分电力系统的故障。
（2）稳定性。直流电源系统应该可以提供稳定与高质量兼顾的直流输出。
（3）智能化。直流电源系统应该可以实现针对微机监控异常与故障的自诊断。
（4）远程监控功能。为了实现远程监控技术，必须实现直流电源系统与上位机及远程控制系统的通信功能。
3.2直流电源远程监控系统的功能
变电站直流电源远程监控技术需要实现以下功能：
（1）数据采集。可以实现变电站直流系统各个运行参数的采集情况。这些参数主要包含直流电源系统的交流输入电压与控制母线的直流电源，蓄电池组的浮充电压与浮充电流，整流电源模块与蓄电池组的工作稳定等。可以实现变电站直流系统各个设备参数的上次功能。
（2）参数设置。可以实现针对蓄电池浮充电压、放电电压限制的设置等。
（3）监控与调节功能。可以连续监视各个变电站蓄电池组的充放电过程，进而判断蓄电池的容量，结合实际情况，自动控制蓄电池的充放气过程。
（4）事故报警与记录。可以针对变电站直流系统短路、过电压、欠压与模块过温与各个运行参数超过整定限制的条件下，进行报警信息上传，同时做出事故记录。
（5）绝缘保护。可以针对直流电源系统进行绝缘监控，实施保护等。
（6）人机接口。在变电站进行无人值班的工作模式条件下，远方控制中心应该具备功能完善与友好的人机交互接口。其中，人机交互的主要内容有：数据显示、记录查询、数据输入、人工操作控制等。
4.实际案例
结合上文的思路，ZHBT-01蓄电池组智能监控技术已经被研制出来，并可以投入运行，该系统具备运行效果良好，降低维护工作量的优点。贵阳市某供电局已经在3个220KV变电站与3个110KV变电站安装了此装置，并实现了针对该变电站进行实时监控，实现了“四遥”的功能。
5.结束语
针对目前变电站直流电源远程监控技术的发展要求，针对变电站直流电源系统进行了工作原理、功能需求与系统组成的分析讨论，重点给出了直流电源远程监控系统的设计原则，从直流操作回路设计原则、高频开关的电源模块与绝缘监控装置的整体设计进行了详细的阐述。结合实际情况，设计了直流电源远程监控系统，给出了远程监控技术的实现对直流电源系统的要求，并提出了各个功能模块需要具备的特点。最后，给出了相关的变电站直流电源远程监控系统。
【参考文献】
[1] 吴建忠.直流电源系统监控装置的研制[J]. 电子工程师，2012：10-12.
[2] 陈巩.电力工程直流电源可靠性研究[J].电力设备，2012：8-10.
[3] 刘成印，严仰光.高频开关电源系统可靠性指标MTBF的计算方法[J].电工技术杂志，2012：20-23.
【关键词】：直流电源；远程监控；电力系统；变电站
0.引言
电力系统中，直流电源可以用于控制、保护、自动装置、各种直流设备用电等，电力操作电源也可称为直流电源系统，正常工作时，可以为变电站内断路器提供合闸直流电源，故障时，可以为继电保护及自动装置等提供直流电源。自流电源的正常与否直接影响电力系统是否可以安全运行，因此，如何加强针对直流电源系统的监控与故障分析能力，并采用相应的对策是目前电力系统需要解决的重要问题[1]。
1.变电站直流电源总体设计
（1）蓄电池。蓄电池可以作为传动、保护、控制及通信等装置的独立直流电源，通常可以用作移动电源中或作为后备电源使用。电力系统中，蓄电池是进行直流操作系统中不可或缺的组成部分，稳定、安全、可靠的操作电源是保障电力系统正常运行的关键。直流电源系统中，正常状态下，蓄电池处于浮充电状态，交流部分提供直流负荷，当交流失电的时候，蓄电池将会投入使用进行直流供电。针对蓄电池的维护十分重要，浮充电电压与电流需要随着蓄电池的状态变化而变化，在没有针对直流电源进行监控的状态下，直流电源按照人为设定进行运行，无法合理进行蓄电池的维护[2]。
（2）高频开关电源整流模块。传统的电源整流模块的监控系统不够完善，无法满足无人值班的变电站的要求。但是，高频开关电源模块具备稳压稳流、精度较高、体积很小、重量较轻、频率高、失真小等优点，可以被广泛应用于电力系统中。
（3）监控单元。电力系统的直流电源集中控制系统是由监控调度中心主站与安装在各个变电站内的直流电源系统上的电源监控单元构成。通过变电站的直流电源系统的监控单元可以对直流电源系统进行遥测、遥信、遥控及遥调等。维护人员可以监控直流电源系统的运行状态，如果发现异常，则可以获取相关信息，采用紧急操作。
（4）绝缘监察装置。变电站直流电源系统是不接地的系统，如果直流电源发生接地则会引起继电保护装置的拒动或者误动与直流电动机发生异常或者损坏。因此，直流操作电压应该配置绝缘继电器完成在线监测功能[3]。
（5）蓄电池测试仪。该设备可以针对蓄电池的不同状态进行检测，同时也可以针对蓄电池的电压、电流、温度与容量等进行实时检测，并可以显示检测信息。结合先进的科学技术，可以保证蓄电池不会发生过充电与过放电的现象。
（6）馈电单元。直流回路中，通常使用熔断器与自动空气断路器进行保护电器，同时监控单元采集断路器的状态信息。
2.直流电源远程监控系统的设计原则
2.1直流操作回路设计原则
变电站直流电源操作回路是严格遵守直流回路的设计规则进行设计的，其安全可靠性与电力系统是否可以安全运行息息相关，对其进行远程监控可以及时发现回路中的问题并降低其发生故障的概率。因此，以下原则应该注意：
（1）记录操作回路的动作过程，不因监控系统的引入而导致直流回路可靠性降低；
（2）记录动作过程时间；
（3）通过测量控制母线电压进行支路电流操作进而计算支路电阻以实现支路的监控；
（4）针对操作支路直流电阻的测量不能导致开关发生误动作。
2.2高频开关的电源模块
充电装置用来保证蓄电池进行可靠运行，目前，变电站多使用智能型高频开关充电装置。
2.3绝缘监控装置的整体设计
整个装置的原理图如图1所示，所有传感器输出都接在由单片机组成的主机上以实现实时监控回路传感器输出的目的，如果直流电源系统发生绝缘水平下降或者接地故障的时候，则对各路传感器进行巡查，计算各个参数，诊断故障的情况。
2.4蓄电池容量的选择
为了保证故障放电初期与末期蓄电池可以保持一定的电压水平，可以承受冲击负荷，需要考虑蓄电池容量的裕度。通常，针对蓄电池容量的计算方法有电压控制法及阶梯负荷法。220KV变电站中，直流电源的额定电压为220V，选择两组蓄电池，一般容量为150-200AH。
3.直流电源远程监控系统
3.1远程监控技术的实现对直流电源系统的要求
实现变电站综合自动化管理是电力系统自动化的一个重要研究领域。该变电站的运行状态可以通过本站的微机运动终端装置进行处理后，送到电力主管部门的计算机系统，通过监视器与显示屏对信息进行显示，进而实现监控。变电站实现针对直流电源进行远程监控技术需要具备如下要求：
（1）可靠性。直流电源持续供电，不能受到电力系统运行方式的影响，需要具备独立性，同时应该具备功能冗余，可以在一定程度上客服部分电力系统的故障。
（2）稳定性。直流电源系统应该可以提供稳定与高质量兼顾的直流输出。
（3）智能化。直流电源系统应该可以实现针对微机监控异常与故障的自诊断。
（4）远程监控功能。为了实现远程监控技术，必须实现直流电源系统与上位机及远程控制系统的通信功能。
3.2直流电源远程监控系统的功能
变电站直流电源远程监控技术需要实现以下功能：
（1）数据采集。可以实现变电站直流系统各个运行参数的采集情况。这些参数主要包含直流电源系统的交流输入电压与控制母线的直流电源，蓄电池组的浮充电压与浮充电流，整流电源模块与蓄电池组的工作稳定等。可以实现变电站直流系统各个设备参数的上次功能。
（2）参数设置。可以实现针对蓄电池浮充电压、放电电压限制的设置等。
（3）监控与调节功能。可以连续监视各个变电站蓄电池组的充放电过程，进而判断蓄电池的容量，结合实际情况，自动控制蓄电池的充放气过程。
（4）事故报警与记录。可以针对变电站直流系统短路、过电压、欠压与模块过温与各个运行参数超过整定限制的条件下，进行报警信息上传，同时做出事故记录。
（5）绝缘保护。可以针对直流电源系统进行绝缘监控，实施保护等。
（6）人机接口。在变电站进行无人值班的工作模式条件下，远方控制中心应该具备功能完善与友好的人机交互接口。其中，人机交互的主要内容有：数据显示、记录查询、数据输入、人工操作控制等。
4.实际案例
结合上文的思路，ZHBT-01蓄电池组智能监控技术已经被研制出来，并可以投入运行，该系统具备运行效果良好，降低维护工作量的优点。贵阳市某供电局已经在3个220KV变电站与3个110KV变电站安装了此装置，并实现了针对该变电站进行实时监控，实现了“四遥”的功能。
5.结束语
针对目前变电站直流电源远程监控技术的发展要求，针对变电站直流电源系统进行了工作原理、功能需求与系统组成的分析讨论，重点给出了直流电源远程监控系统的设计原则，从直流操作回路设计原则、高频开关的电源模块与绝缘监控装置的整体设计进行了详细的阐述。结合实际情况，设计了直流电源远程监控系统，给出了远程监控技术的实现对直流电源系统的要求，并提出了各个功能模块需要具备的特点。最后，给出了相关的变电站直流电源远程监控系统。
【参考文献】
[1] 吴建忠.直流电源系统监控装置的研制[J]. 电子工程师，2012：10-12.
[2] 陈巩.电力工程直流电源可靠性研究[J].电力设备，2012：8-10.
[3] 刘成印，严仰光.高频开关电源系统可靠性指标MTBF的计算方法[J].电工技术杂志，2012：20-23.