摘要：在电力系统中，直流电源为控制负荷和动力负荷供电，是继电保护、自动装置和断路器等设备正确动作的基本保证。随着电力体制改革的不断深入，对电网运行的安全性、可靠性、稳定性及管理水平的要求不断提高，传统的有人值守变电站已不能适应和满足社会的需求。鉴于此，本文主要分析变电站直流电源远程监控及维护系统设计。
关键词：变电站；直流电源远程监控；维护系统
1、直流电源运行、维护管理现状
目前变电站直流系统已普遍采用高频开关电源充电模块及阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池。高频开关电源模块具有体积小、重量轻、噪声低、稳压精度高、纹波系数小、配置灵活的特点，VRLA蓄电池密封好、无泄漏、无污染、放电性能好、无须加酸加水、维护量小。直流电源系统通过监控串口与变电站后台实现通讯，可在调度端实现对直流系统的“三遥”；但调度中心只能通过远动通道获取直流系统少量的重要信息，包括遥信量（充电机交流电源故障、充电机故障、直流绝缘故障、蓄电池组熔丝熔断、直流电源电压异常）及遥测量（控母电压、蓄电池组电压等），而不能反映直流系统的详细运行情况，无法及时了解现场直流设备和蓄电池组的工作状态、运行性能。目前，直流系统的维护通常是对充电设备进行巡检、对蓄电池组进行日常维护和年度放电核对容量。由于电池参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充或欠充，缩短了蓄电池组的使用寿命。因此实现蓄电池组遥控放电和在线均衡，提高蓄电池维护效率、延长使用寿命，将分散的直流电源信息由人工巡检变为实时检测，对直流系统实施远程监控、满足智能电网的要求，是直流电源系统的重要发展方向。
2、变电站直流电源远程监控系统设计
2.1构成
直流电源远程监控系统（见图 1）由电压采集器、开关量模块、直流负载、监控终端装置、服务器软件、系统监控软件几部分组成。
图1直流电源远程监控系统
2.2实现原理
电压采集器主要用于电池单体电压的采集；采用下放式安装结构，利用485总线与监控装置通讯，A/D转换精度16位，2V、6V、12V通用，并且自动切换档位，接线采用插拔式接线端子，便于更换和维护，带有自恢复保险丝避免短路事故发生。
开关量模块主要用于母线及各馈线开关状态的采集，采用下放式安装结构，利用485总线与监控装置通讯，每个模块可同时监测8路开关量，每路开关量均通过光电隔离，开关量判断最小时间1ms，由通信电源提供主工作电源。
每个直流负载可以对两组电池进行负载放电和内阻测试，配有4路控制输出，可以完成电池组放电，蓄电池内阻测量，电池组切换，母线并列等远程控制操作；通过通信口与监控装置连接，可实现远程启动放电，远程测量蓄电池内阻，远程控制电池组切换等控制操作。
监控终端装置负责采集电压采集器模块数据，并把采集到的数据传送到监控中心（远端），同时负责本地数据的存储、实时显示、设置、查询、报警等人机操作界面控制；通过通讯方式控制充电机状态转换及参数修改。
服务器软件负责与每个变电站的监控终端通信，接收监控终端发来的所有数据，并且存储每个子站发来的报警数据和需要保存的历史数据，可查询、更改每个装置的设置。
系统监控软件负责监控和浏览所有监控终端发送来的数据，动态显示每个变电站的直流电源系统模拟图，可以用表格形式查看每节电池的当前电压，也可以用曲线或表格的形式进行对比，查看历史运行曲线等功能，查看和远程更改现场采集模块的相关设置等远程控制信息。
3、维护系统的设计
3.1本地监控装置
变电站的站端安装有本地监控装置，以RS232/RS485通讯方式连接直流电源主监控装置。在对蓄电池组的电压、电流进行控制时，通过电池均衡采集子系统完成，通过电池智能放电子系统的相关功能来完成母线状态的切换、蓄电池放电等多种保护措施，保证了放电过程的安全性；能够采集到各馈线支路开关的位置和脱扣状况，可以采集到系统中直流电源的数据，可以对充电机的状态转换参数进行修改。
3.2电池均衡采集子系统
一个电源模块和多个均衡采集模块共同组成了电池均衡采集系统，其系统的安装结构采用了下放式结构，其与本地监控装置进行通讯时是通过传感器网络来完成的。电源模块将蓄电池组的电压和电流采集到后，为其他的均衡模块提供了需要的充电电源；均衡采集模块在测量蓄电池内阻时采用分段式放电法进行，当单体电池的电压与电池平均电压差比整定值大时，立即启动均衡模块，从而实现电池的"高放低充”，让电池的电压达到均衡水平以延长电池的使用寿命，提高直流电源系统的运行安全性。
3.3电池智能放电子系统
（1）双母线分段直流系统
此系统中有2套直流设备，在进行放电试验时，需要将试验的一套直流设备退出运行，由另外一套直流设备带两段直流母线运行；对试验的蓄电池组进行全核对性放电，通过远程或就地操作相应的开关来完成蓄电池的核对性放电试验。
（2）单组蓄电池直流系统
当系统中只有一组蓄电池时，既不能退出运行，也不能进行全核对性放电试验，只能用恒流放电和设置放电时间、蓄电池放电截止电压对放电容量进行控制。
3.4馈线开关量采集子系统
此系统主要对直流母线以及各个馈线开关的位置和脱扣状态信息进行采集。此系统与本地监控装置进行通讯时，是通过RS485总线来完成的。每一个开关量采集模块可以同时对多路开关量进行监测。每路开关量都是通过光电进行隔离的，具有极强的抗干扰性能。
3.5数据中心服务器
数据中心服务器一般安装在通讯机房，其主要负责与各个变电站的本地监控装置通信，然后对所接收到的数据进行处理和分析，并将分析出来的结果再分发到各个变电站的远程终端上。
对各个子站终端所发过来的报警数据以及需要存储的数据进行存储，按照实际情况在各子站之间建立直流电源装置台账，可以对每一个子站装置的设置进行查询或更改。
4、结论
总之，从实际运行情况看，变电站直流电源远程监控及维护系统从真正意义上实现了变电站直流电源设备的远程监控和维护，能够在掌握直流系统运行情况的基础上，节省大量的人力、物力和财力，有效提高了直流电源以及电力系统运行的安全性和稳定性，大大提高了系统的实用性。
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作者简介：张陆胜（1974—），男，本科，工程师，从事直流电源设备检修工作
论文作者:张陆胜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：蓄电池论文; 变电站论文; 直流电源论文; 系统论文; 电压论文; 装置论文; 电池论文; 《基层建设》2019年第13期论文;