摘要:分析了建立变电站直流监控系统的意义,介绍了该系统的通道选择及系统构成,探讨了监控器的原理,对监控器的设计及监控中心的设计进行了说明,以提高人们对变电站直流监控系统的认识,从而推广该系统的应用。
关键词:变电站,监控系统,监控器,设计
本文介绍了一种新型变电站直流远程监控系统。该系统采用先进的硬件平台和软件处理技术，能够建立变电站直流电源系统的综合监控平台，为变电站直流系统的的智能化和无人化提供一种实现的技术方法。该系统以阀控式密封铅酸免维护蓄电池内阻在线监测技术为核心，实现对变电站直流部分包括充电机、绝缘监察、重要开关及蓄电池组的远程监控，为维护人员提供一种实现直流系统状态检修的技术方法。
1系统构成
监控中心计算机通过modem连入电话网。而监控器也通过modem与电话网相连。双方modem都可以相互呼叫对方，通过双方modem和电话网建立通信链路，互传信息。这样，监控中心计算机可以通过这个通信链路，采取各站监控器的信息，发送控制命令，各站监控器也可把每日定时运行数据和异常情况信息上报中心。系统包括3部分：监控器是前置机系统，负责设备数据的采集、运行状态的控制和信息的上送；监控中心是后台机系统，是基于PC机上运行的，它负责对所有变电站的监控器发送命令，接收其运行数据以及对数据进行处理和分析；两者之间的数据通信依靠modem和电话网建立。监控中心和监控器是一对多系统。
2监控器设计
2.1监控器原理
监控器是安装在各变电站的一套系统，它采集各直流设备的运行状态信息，对其进行控制，把各数据信息上送监控中心和其它监控单元。
监控器用工控机设计，其I／O端口作输入和输出使用，它可直接从直流设备上采得测量量、状态量以及蓄电池绝缘状态等信息，也可以对直流设备进行控制和调节，如充电机的开关机动作、均充浮充改变、均浮充电压的改变以及馈线的合断等。另一方面，微机控制器通过RS232或modem方式把四遥信号上送到RTU或调度中心，把所有直流设备的运行信息通过modem经电话网送到设备维护人员所在的监控中心。
2.2监控器软件设计
监控器软件由4个模块组成：通信模块，数据收发模块，I／O模块和数据处理模块。
通信模块的作用是为数据的传输作好通信的准备，包括打开、关闭modem以及自动拨号的功能。软件设置定时打开和关闭modem，这使得本系统可以和其它如报警系统分时使用电话通道。自动拨号是在直流设备发生异常事件时，自动拨通监控中心的modem，向其发送相应报警信息。
数据收发模块主要负责通信链路建立后的数据收发事务。发送的数据包括：各直流设备当时的运行信息；本监控器存贮的24h内固定时间历史数据；24h内所有报警信息。接收的数据包括监控中心的控制和调节命令等。
I／O模块功能包括：提供监控器的人机输入界面，监控器对各直流设备量的采集以及对其进行的控制。
数据处理模块是监控器的核心模块，它一方面把I／O模块取得的数据进行处理，根据设定的时间间隔把每日的数据存入库中，以待数据收发模块上送监控中心。这些数据每日更新。另一方面，它把由收发模块接收到的调控命令进行分析后，提供控制信息给I／O模块使用。
3监控中心设计
监控中心是一台微机，其上运行监控中心后台软件。监控中心软件主要包括4个部分：通信模块，数据库形成模块，主控模块以及报表打印模块。
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通信模块的作用和监控器的通信模块功能相同，作用为拨通变电站的监控器modem,建立通信链路，向下发送控制命令信息，此外它也可以被对方叫通，接收其上传的信息。此模块用VisualBasic5.0开发，它仅仅根据通信的要求，拨通modem，建立通信的链路即可。可送具体数据则与其无关，由主控软件部分负责处理。
数据处理模块两个作用；一是形成各站的直流设备的信息库；二是把每日采集来的各站的日数据整理入库，形成所有变电站直流设备的历史数据库。用户可以根据实际情况，灵活地建立各个变电站及站内所有直流设备的数据库，灵活地维护所有站内信息，维护后此系统自动存库，灵活性强并且操作简单方便。此外，各变电站监控器每日定时把日数据上送监控中心，后者在接收后根据各站名存入各自数据库中，形成历史库，供报表打印系统查询时使用。
主控软件提供人机界面，是基于Windows95操作系统的操作界面，用鼠标和键盘对屏幕上的图形进行操作。只要用鼠标点取设备元件所对应的图元，就可以查询和控制此设备，也可以用键盘输入设备的参数达到对设备运行参数远方调节的目的。维护人员对运行站内设备的查询和控制可以通过鼠标和键盘实现。当通信模块建立通信链路后，它可以打开远方送来的数据信息，显示在屏幕上，并把这些数据交数据处理模块处理。另外它也把操作者的控制命令以数据包的形式向远方发送。它是本系统的核心。
4蓄电池内阻在线测试的方法
4.1交流法。交流法是使用交流注入的仪器，如测量阻抗或电导的仪表，在测量时对蓄电池施加一个交流的测试信号，然后再测出相应的电压和电流阻抗的读数，V/I会随频率而变化。采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和其它噪声源干扰的问题。在电力变电站直流系统中，由于蓄电池组两端直接带负载，对电源质量特别是纹波要求很高，而交流法是需要对被测电池注入纹波电流，因此交流法测量内阻的方式不适合在电力变电站使用。
4.2直流整组放电法。直流法是直流瞬间放电测量内阻方法，是由蓄电池组瞬间向一个负载放电，通过负载接通时的瞬间电压降与断开负载时的瞬间电压恢复便可推导出相应的内阻。直流放电法又分为整组放电和分组放电法。一般的监测系统都采用整组放电法来测试，即通过对蓄电池的整组放电同时测得每个电池的压降来计算出其内阻。此法的最大缺点是：不能自动测量；安全性差及测量不准确；测量内阻时必须人到现场操作。
4.3直流分组放电法。该技术采用了分时分组的在线测试技术，即在瞬间直流电流放电法测量内阻基础上，为了消除充电机对测量结果的影响，系统将整组蓄电池等分为若干段，采用分时分段测量，实现了自动远程在线测量，确保了测量结果的一致性和重复精度。由于蓄电池内阻是一个变化的量，不同的测量方法其结果相差较大，没有对比的意义。本系统采用纵向数据比较的方法，通过对同一电池、不同时间、采用同一方法测量的浮充电状态下的内阻值进行比较，能可靠地判断蓄电池的性能变化趋势。
其工作原理是：将一组电池组分成多个循环组，每次测量内阻时先对第一个循环进行放电，结束后再对第二个循环进行放电，直至最后一个循环。在放电的同时，系统高速采集每节电池的放电曲线，取得压降后测出每节电池的内阻。放电负载采用了恒流负载，确保电压变化时每次放电的电流不变。系统可以被设成间隔一定时间自动测量一次内阻，无需人工干预。放电负载采用了恒流负载，确保电压变化时每次放电的电流不变。在放电的同时，系统高速采集每节电池的放电曲线，取得压降后测出每节电池的内阻。
5结束语
通过直流电源远程监控系统的项目实施，将变电站的蓄电池组在线运行监测、远程充放电、充电装置、绝缘监察、开关状态、充电机特性等进行集中网络化管理，运行维护人员可以通过本系统及时掌握各变电站直流电源系统的实时运行状况及其性能变化趋势，使直流电源系统得到及时的维护和处理。既减轻了运行维护人员的劳动强度、工时费用，又提高了对直流电源系统性能判断的准确性，确保了系统的安全性和可靠性。
参考文献：
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论文作者:范志栋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
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