海迅数据库在变电站直流系统充电检测中的应用

周安仁，臧 昱，陈 军

（长兴县供电局，浙江 长兴 313100）

变电站直流系统是交流失电后紧急后备电源，对电网稳定运行发挥着重要的作用，无人值班变电站对直流系统的可靠性提出了更高的要求。但是直流系统的均/浮充状态缺乏有效的监控，一旦不能有效转换往往造成直流系统失稳甚至损坏，威胁电网安全。

1 直流系统充电状态的检测

变电站直流系统蓄电池通常运行在两个状态：浮充方式和均充方式。均/浮充状态必须定期转换，否则会引起诸多问题。

（1）如果长期处于均充状态，电池将长期处于较高电压，会影响整组电池的使用寿命，严重的会直接损坏。

（2）如果长期处于浮充状态，容易发生蓄电池欠充，使电池容量逐渐减小，影响设备正常运行，严重时会使整组蓄电池报废，造成经济损失。

由此可见，浮/均充的定期转换需要运行监控人员重点监视。

由于直流系统处于均充状态时，合闸母线电压（简称合母电压）会较浮充状态时略高一些，所以，通过追踪一段时间内变电站的合母电压数据进行分析，并根据合母电压的升高及持续时间，可以判断变电站直流系统的均/浮充状态。

以煤山变电站直流系统为例，通过SCADA（数据采集系统）追踪一段时间内直流系统合母电压： 8：40 之前一直保持在 121.2 V， 8：40 左 右 从121.2 V 升高为 127.2 V 并持续到 11：40； 11：45左右又降低为121.2 V，并持续保持在121.2 V，中间保持127.2 V这个相对高电压的时间为3 h左右。 由此， 可以判断8：40—11：45这个时间段， 直流系统处于均充状态，其他时间直流系统处于浮充状态。

经过多次试验与结合现场核对证实，通过追踪一段时间内的合母电压数据，再根据合母电压的升高及持续时间判断直流系统处于均充状态的方法准确率较高。但运行监控人员监视3个月1次的均/浮充转换有一定困难，主要原因是在SCADA中不易追踪各变电站直流系统合母电压数据，查寻工作量很大。综上所述：

（1）由于正常的均/浮充转换3个月才有1次，并且均充时间一般只有几个小时，而SCADA保存的采集数据频率是5 min。要从3个月的数据中找到几个小时电压值偏高的数据非常困难；

（2）SCADA查看历史数据时，由于软件设计上的限制，一次只能查看一个测点，这也大大增加了追踪数据的工作量；

（3）查看历史数据得到均充时间段后，需要通过前后变化时间点相减，才能得出均充时间，不够智能化。

2 检测软件的开发

2.1 海迅实时数据库的应用

基于直流系统充电异常检测所需数据量特别大的情况，湖州地区又已经将3县2区的SCADA采集数据全部接入海迅实时数据库而且数据稳定可靠的现状，开发了基于海迅实时数据的变电站直流系统充电异常检测软件。

该软件从海迅实时数据库取得各个变电站合母电压的历史数据，对直流系统均/浮充状态进行分析检测，运行监控人员就能监视并对各个变电站直流系统均/浮充定期转换是否正常作出正确判断，从而有效避免直流系统因均/浮充未能有效转换而发生异常，保障电网正常稳定运行。

软件主界面如图1所示，软件使用VB.NET语言，Microsoft.Net FrameWork 2.0开发工具开发。为了方便运行监控人员查看和操作，软件利用Tab分页方法，自动按变电站电压等级进行分类显示，即所有220 kV变电站在同一页显示，所有110 kV变电站在同一页显示。

2.2 界面动态创建

由于变电站都是用户自定义配置的，所以程序启动时需要根据用户添加的站点情况动态创建程序界面上的页面和各站点标签。如果用户添加了3个电压等级的站点，程序就会自动创建3个页面。另外，程序需要在界面上为每个站点添加一个标签来标识该变电站，同时在窗口大小发生改变时重新排布这些标签，动态创建界面能提高程序的用户自定义程度。

图1 直流系统充电监测软件

2.3 异常数据过滤

海迅数据库采集的直流系统均/浮充数据可能有2种异常情况，一是脉冲数据即数据瞬时突变，这种情况往往是单个不连续数据；二是连续一小段时间的阶跃数据即数据的连续突变，有时这种阶跃有可能正好处于均充电压范围，但是由于持续时间往往较短，不能认为是直流系统的一次均充。

针对上述2种异常数据，采用延时判断可以有效地过滤。即在采样到符合均充电压范围的电压值时，没有立即断定直流系统进入均充状态，而是延迟一段时间（目前是15 min），如果在这段时间内电压持续处于均充电压范围，才断定直流系统已进入均充状态。

2.4 充电异常检测算法

检测变电站当前均/浮充转换是否正常需要一定的算法策略作为支撑，从当前时间往前找到2次均充记录，然后根据系统设定的均/浮充范围分析均浮充转换是否正常。在往前找均充记录的过程中，如果超过系统设定的浮充范围还是找不到均充记录，则放弃寻找，直接报浮充异常。具体算法流程如图2所示。

2.5 采样时间的确定

在图形化显示用户自定义任意时间区间的电压历史数据时，如果用户自定义时间区间过大，电压历史数据会很多，容易造成海量数据无法图形化的问题。解决这个问题的方法是针对用户不同的区间大小，调整系统获取数据的采样时间间隔，经过反复尝试，软件采用的采样时间策略如表1。

图2 充电异常检测算法流程

表1 数据采样间隔

3 检测软件的主要功能

3.1 自定义站点和参数

考虑到需要推广到所有变电站使用，所以必须让用户能够自定义需要监测的变电站。用户自定义的变电站信息将写入xml配置文件，系统启动时读取改配置文件，进行界面初始化。

考虑到各变电站直流系统的差异性，均/浮充电压的上下限由用户来限定。自定义参数包括服务器地址、均/浮充周期、均/浮充电压上下限等，这些信息保存在xml系统配置文件中，程序启动时读取。

3.2 历史数据的读取

利用“电压历史”可以看到所选测点任意时间段的电压波形图，如图3所示为湖州变电站1号直流屏合母电压显示界面。用户可以指定具体日期查看合母电压历史数据，通过左右2个按钮可以查看前后各一天的数据。用户也可以通过指定开始时间和结束时间，自定义一个时间区间，查看合母电压的历史数据。将鼠标定位到曲线上，会显示曲线相应位置的值和该值出现的时间。波形图比数值更能直观地反应数据是否正常，更容易查错，所以更方便使用。

图3 合母电压历史记录界面

利用“均充历史”可以方便地查看用户自定义事件区间内的均充记录，如图4。均充历史以表格的形式给出，“相隔上次”指与上一次均充相隔的时间即浮充时间，备注标明均/浮充转换是否正常。直流系统设定浮充周期为3个月，均充时间为10 h。

图4 均充历史记录

3.3 充电检测和均充提示

检测变电站最近的均/浮充转换是否正常。工具栏上提供了3种检测方法：所有变电站，当前页面上的变电站；指定某个变电站。运行人员可以根据该检测结果，结合实际设备的运行状况，判断直流系统均/浮充状态转换是否正常，是否需要进行检修。

直流系统均/浮充电异常的变电站在主界面上会以黄底红字突出显示，利用鼠标右键单击变电站可以查看异常的详细信息，如图5所示。

图5 确认告警信息

每隔一段时间软件自动对所有变电站进行一次全扫描，若发现某个变电站直流系统处于均充状态，会在该变电站名字后显示一个充电图标，提示运行人员，该变电站当前正在均充。如图1状态栏中提示“有一个变电站正在均充！”，界面上“塘桥变”名字后有一个充电图标。

4 结语

通过直流系统蓄电池充电异常检测软件的应用，能可靠分析直流系统均/浮充是否异常，避免因均/浮充异常而导致蓄电池整组损坏的情况发生，确保蓄电池健康运行。运行监控人员能快速分析判断直流系统是否异常，节省了大量时间。目前，该软件已在整个湖州电网推广运用，得到了使用人员的一致好评。

[1]史兴华，宋金根，张鹰.供电企业实时/历史数据库PI典型应用案例[M].北京：中国电力出版社，2000.