变电站直流电源特性测试系统的研究
李铃
摘 要：近些年来，随着我国经济的不断发展，电力行业也迎来了大繁荣。电力系统的建设也在快速进行，而且随着技术水平的进步，国内将会有越来越多的变电站处于无人值班的状态。由于变电站的分布比较分散，给工作带来诸多不便，为了使变电站直流系统检修工作更加方便，变电站直流装置状态在线监测系统应运而生。
关键词：变电站；直流装置状态；在线监测系统；研究
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0177-02
国家为了提升整个电网的技术水平，更好地服务社会大众，提出了建设中国特色统一坚强智能电网的发展战略，而坚强智能电网的关键和基础是变电环节，加上智能电网运行的首要技术组成单元是变电站，而变电站的自动化水平将直接影响电网的自动化水平，也关系到能否实现智能电网的目标。因此，提升变电站的自动化水平是十分重要的，变电站直流装置状态在线监测系统的建设运行，能够在一定程度上提高变电站的自动化水平。
1 变电站直流装置状态在线监测系统概述
变电站的发展经历了传统变电站、综合自动化变电站、数字化变电站和智能化变电站四个阶段。而无论技术发展如何，大部分的变电站还是使用阀控式铅酸蓄电池，这种电池作为电力系统的备用电池最少要使用八年以上，工作人员认为电池耐用又免维护，所以就会疏于对电池的管理维护，但是阀控式电池会出现电池壳变形、电解液渗漏、电压不均匀等问题，其端电压与放电能力无关，随着使用时间的增加，个别电池的内阻必然增大，而电池组的容量遵循木桶效应，以最差的电池容量值为准。如果电池的实际容量低于80%时，电池便急剧衰退，会造成极大的安全隐患。所以，对电池组进行在线监测和定期检修是必要的，但是这也是备用电源系统中最容易被人忽视的。
变电站中，直流系统是重要的组成部分，电力系统运行的稳定性和安全性有一部分是由变电站直流系统来保证的。直流系统的主要作用是保障自动装置和信号装置稳定运行、控制开关、事故发生时进行紧急照明、对系统实时监控等。变电站的直流系统独立操作电源，一次设备电力使用对其影响小，如果外部电源的交流电中断，蓄电池作为备用电源会继续供电，保证持续稳定供电。直流系统的主要构成部分有两部分，分别为电池屏和直流屏。直流屏主要由机柜、整流模块、绝缘监测单元、交流输入直流输出配电单元等组成。直流系统的安全可靠性将会直接影响变电站的安全可靠。直流系统是变电站二次设备的生命线，直流系统故障会影响电网的安全运行。变电站直流装置状态在线监测系统能够对直流系统的运行参数进行实时监控，能够及时发现事故隐患，实现对变电站的良好管理，能够保证后备电源系统的可靠性，也可以减少人工作业的作业量并减少由于人为原因导致的操作失误。变电站直流装置状态在线监测系统将会在未来得到广泛的应用，也将是未来直流设备的发展趋势，将大幅提高变电站管理维护和运行水平。
2 变电站直流装置状态在线监测系统分析
变电站直流装置状态在线监测系统是将微处理器、通信网络、数据采集和智能分析诊断技术结合起来的变电站直流状态进行在线监测管理的系统，直接对直流系统中电池、电压电流等各个单元的运行状态进行监测，对运行中的数据进行采集和管理，并且能够显示到设备和监控中心处，而且还能根据历史数据对数据进行分析，诊断和预计发展趋势，及时作出预警。
变电站直流装置状态在线监测系统的需求主要有两个层次，第一个层次是全局变电站系统，第二个层次是单独的变电站。结合目前的情况，可以在單独的变电站上进行试点运行，经过试点运行后若系统稳定则可以推广到其他变电站，然后各个变电站的情况汇总到一个服务器上，能够实现实时查询各变电站的状态，并且对状态进行分析，然后采取合理的措施，也可以控制充电机等设备。运维人员能够通过服务器了解变电站的状态，也能够查询变电站历史运行情况，自动化程度大大提高。
变电站内部已经有部分监控模块，能够对充电机、控制母线等状态量和控制量进行监控，但是控制的范围比较有限，不能实现对变电站状态的在线实时监测。在系统设计时可以采用模块化设计，可以分为控制显示模块、采集模块、内阻模块以及控制模块等。控制显示模块能够通过总线结构控制采集模块和控制模块，并且收集、处理和分析这两个模块的数据信息，是一个集中监视器，对异常事件进行报警，并且将数据上传至服务器；采集模块完成在线采集单体电池的电压和内阻，通过一定的接口将数据传送给控制显示模块。高精度的实时数据采集中，每个采集模块能够采集多个单体电池的实施信息。采集模块能够独立使用也可以组合使用；内阻模块能够实现和采集模块、控制模块的配合使用。用控制显示模块调度进行内阻测量，激励信号通过电池组发出，但不会对设备的运行造成不利影响。
3 变电站直流装置状态在线监测系统具体设计
3.1 硬件部分设计
首先是处理器，要对处理器的性能参数都充分了解，要能够支持LCD显示器，控制器、接口要全面；第二是电源部分，对输入电源进行处理，能够保护电源带来的破坏新干扰，还要对电压输入做防护，能够防止后级电路因为电压过高而被击穿。在电源的输入输出部分预留大容量电容，以降低电源波纹，减少外界干扰，芯片间要有隔离，支路供电要使用磁珠隔离，方便调试。电源电路的输出端还要再进行保护，防止芯片被击穿，起到保护后端电路的作用；第三是时钟电路，要能够保证时分秒、年月日和星期信息，要能够自动调整日期和月份之间的关系，时钟格式可以是24小时或12小时；第四是复位电路，可以采用低电平复位，也可以手动复位；第五是储存模块，能够支持数据传输，能够存储系统中的数据信息，可以用SD卡作为备用的数据存储设备；第六是通用串行总线模块，可以采用适当的模式；第七是网络模块，中央处理器支持自适应网口，能够提供两到三层的交换功能；第八是调试部分，要预留串口进行驱动，串口要预留端口以驱动调试；第九是显示模块设计，使用LCD，选择匹配的LCD显示屏和控制器；第十是按键设计，要求能够适应系统的功能；第十一是中央处理器电源设计，进入到中央处理器的所有电源都要经过滤波，保证电源的干净。
3.2 软件部分设计
首先是嵌入式软件，也是变电站直流装置状态在线监测系统实现其功能的基础，每一类设备都有一个专门的线程维护管理，每隔一段时间就要读取设备的数据，并且形成一定的形式发送给数据管理线程，然后数据管理线程对这些数据进行管理维护，如果数据有异常就及时发出警报；第二是逻辑软件；第三是上位机软件，与下位机联合工作，实现远程实时监控和数据的获取，能够对数据进行分析，并且给出警报信息，也能对系统中的设备进行状态评估。
4 结语
本文对变电站直流装置状态在线监测系统进行了概述，并且对变电站直流装置状态在线监测系统进行了详细的分析，也说明了一些在具体设计中应该要注意的问题。我们应该对变电站直流系统的维护管理有着充分的认识，尽量避免电力设备出现故障，减小不必要的损失，而变电站直流装置状态在线监测系统能够对直流系统进行良好的检测和控制，所以大力推广和应用变电站直流装置状态在线监测系统是十分必要的。
参考文献
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