变电站直流电源远程监控及维护系统设计探究

支丽欣

摘要：通过对直流电源运行和维护的分析，在此基础上提出了一种基于电力局域网的直流电源远程监控和维护系统，同时，给出了远程监控系统的拓扑架构，进而对整个变电站直流电源远程监控及维护系统进行了规划。

关键词：变电站；直流电源远程监控；维护系统；高频开关电源

一、变电站直流电源运行维护现状

随着电网调度自动化系统的日趋完善，越来越多的变电站实现了无人值守，电网运行的许多重要数据都要求及时安全可靠的处理和存储，站内各种保护及自动装置的工作都需要可靠的直流电源。同时，直流电源还为断路器分合闸、通信、事故照明等提供动力。在系统发生故障，站用电中断的情况下，如果直流电源系统不能可靠提供工作电源，将会产生不可估量的损失。目前直流电源系统运行存在着很多的不安全隐患，主要表现在以下几个方面。

1.1蓄电池老化。目前变电站广泛使用的是阀控式密封铅酸免维护蓄电池，阀控式密封铅酸免维护蓄电池对环境温度、充电电压要求较严格，据实际运行经验，使用8年以上基本就不能用了。

1.2蓄电池维护困难。蓄电池的维护要求每年进行一次核对性放电试验，由此可见直流系统中蓄电池维护的工作量是十分庞大的。

1.3充电机问题。充电机存在的问题主要是模块损坏、监控器损坏以及稳压稳流和纹波性能不合格。这些情况严重威胁着公司有人站和无人站直流系统的安全稳定运行。在这种背景下，直流远程监控系统应运而生，它一方面把各变电站的直流信息上传到监控中心供其查询，另一方面监控中心也可以在远方对直流设备进行控制，实现直流设备的远程维护。这样不但可以及时发现和处理直流设备的不正常状态，还可以节省大量的人力物力，对于提高无人站直流系统运行可靠性，降低维护人员工作量具有重要意义。本项目实现在线监测直流电源的各种参数，及时掌握直流系统的运行状况，使直流系统实现“可控”“在控”，从而提高直流系统的可靠运行能力，提高维护效率，降低维护成本和劳动强度，使得对直流系统的维护从“定期检修”逐渐过渡到“状态检修”。

二、系统的拓扑架构

直流电源远程监控和维护系统被详细的分成了3层，即管理应用层、网络通信层和数据采集层。变电站端的本地监控装置将数据采集层的设备连接在一起，将所采集到的各种相关的数据传输到网络通信层，由网络通信层对数据进行处理以后便传输到管理应用层。如此一来，要想对直流系统的信息进行浏览，便可在网上完成。而远程监控终端可以给各个分级管理终端提供相应的管理口令，各分级管理终端便可以根据自己的权限对变电站的信息参数进行更改。

三、系统功能

变电站直流电源远程监控及维护系统可以实现以下功能：①对各变电站直流系统的所有运行参数进行了远程采集，用图表、曲线等多种形式显示出来；②可以远程进行蓄电池组的测试以及放电实验，不仅实现了远程放电，还保证了母线供电的稳定性；③实现了蓄电池组在运行中内部电压的均衡，有效保证了蓄电池组中的每一个单体电池都能够保持在最佳的运行状态，延长了蓄电池组的使用寿命，进一步提高了直流电源系统运行的可靠性。

四、维护系统的设计

4.1本地监控装置

大部分变电站的变电站端都有安装本地监控装置，其是以RS232/RS485通讯方式连接原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，进而对充电机的状态转换参数进行了修改。

4.2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内阻时采用分段式放点法进行，当单体电池的电压与电池平均电压差比整定值变大时，要立即启动均衡模块，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。在接线方式方面，用可以插拔的端子接线方式，方便接线和维护操作，保险丝用带有自恢复性的，能够更好地预防短路和烧毁模块的现象发生，将系统的安全风险降到最低。

4.3电池智能放电子系统

电池组维护中，很重要的内容就是蓄电池组核对性放电试验。一般对于新安装的蓄电池组都要进行一次全面的核对性放电试验，之后每3年进行1次，在运行6年以后，需要每年进行1次。而直流电源远程监控以及维护系统中一个重要的组成部分就是电池智能放电子系统，其主要负责蓄电池的核对性放电试验。

4.3.1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，需要实验中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进行运行；对实验的蓄电池组进行全核对性放电，通过对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。

4.3.2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，只能用恒流对额定容量进行控制。

4.4馈线开关量采集子系统

此系统主要对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。

4.5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发电站的远程终端上。

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。

4.6远程监控终端

各远程监控终端可以通过局域网对每一个变电站直流系统的信息进行浏览，根据需要对每一个变电站的直流系统的模拟图进行设置，还可以将母线的电压、电流等一些信息直观显示在模拟图上；可以根据子站的访问权限对任何一个变电站直流系统的信息和参数进行设置和修改，对远程更改现场采集模块的相关设置进行查看；具备完善的报警功能，能够根据报警的信息对报警的性质作出自动分级，从而保证报警信息不遗漏。

五、结束语

综上所述，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。

参考文献：

[1]卢艳龙.变电站直流远程监控系统的应用[J].科技创新与应用，2013（24）.

[2]何小霞，詹勤輝，代尚林，等.变电站直流系统自动远程维护技术[J].电测与仪表，2012，49（09）