变电站直流装置状态在线监测系统的研究

变电站直流装置状态在线监测系统的研究

范志栋武珊吴阳赵晓蕾梁晓姣郭斌

国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000

摘要：电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成，直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。传统的直流监测系统存在许多不足，我们希望能实时、正确和全面的反映变电所直流系统的运行情况，特别是蓄电池端电压、充放电电流、单个蓄电池的容量和均浮充转换等状态量的情况，因此需要我们对变电站直流装置状态在线监测系统进行研究。

关键词：变电站直流装置；状态在线监测系统

1变电站直流装置状态在线监测系统的研究意义

直流系统是是变电站的重要组成部分。变电站直流系统主要是为了保证电力系统运行的稳定性和安全性。直流系统主要为了保障自动装置、信号装置、开关控制、事故照明、系统监等。作为独立操作电源的直流系统，不受一次设备电力使用的影响，若外部交流电突然中断，其后备电源——蓄电池也会继续供电，保证供电的持续稳定。直流系统主要由电池屏和直流屏（直流充电屏）构成。直流屏主要是由机柜、整流模块、降压单元、监控模块、电池巡检单元、绝缘监测单元、开关量检测单元和一系列的交流输入、直流输出等配电单元。直流系统的可靠性、安全性直接影响到变电站的可靠安全。

直流系统是变电站二次设备的生命线，直流系统故障直接影响到电网稳定和设备安全。装设直流设备在线状态检测系统后，可以适时监控直流系统的运行参数，及时发现事故隐患，实现前瞻式管理，确保后备电源系统可靠、安全、高效运行，并且可以减少人工检测因误操作可能引起的设备。损害直流设备在线状态检测系统的应用，将是未来直流设备的发展趋势，将大幅度提高直流设备的管理和维护和运行水平。

2变电站直流装置状态在线监测系统

2.1变电站直流装置状态在线监测系统的要求

变电站直流装置状态在线监测系统主要是通过对直流系统进行实时采集各种参数，如电流、电压、内阻（电导）、运行时间、温度等，通过给定的计算方法或数学建模，对采集的数据进行计算和分析，根据结果对蓄电池和直流系统进行一个评估。直流在线监测系统整体的设计开发思路基本遵循这几点：

蓄电池信息采集功能模块采集蓄电池的运行数据，并汇总到当地监控主机上，监控主机分析处理数据，进行预判并告警，同时将采集和计算结果数据通过以太网上传到远端服务器上，即数据存储和使用PI数据库，同时我们基于PI数据库进行软件开发，将直流系统和蓄电池实时运行数据、历史数据和曲线、静态放电试验、动态放电内阻、蓄电池性能变化趋势分析、实时报警信息、报警记录查询、月报表等功能建立在一个集成的管理WEB上。

系统设计遵循性能稳定、功能齐全、技术先进节约成本的原则，并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

（1）可靠运行：系统保证长期安全地运行。系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求，具有较高的容错能力，有较强的抗干扰性。对各类用户的操作应有提示或自动消除能力。

（2）安全性：系统具有保密措施和安全保护，系统通过严格权限管理实现相关信息的保密性和安全保护要求。系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、实时性。

（3）适应性：系统对变电所直流设备的更新和更换，经过简单的开发或操作即可实现，系统具有广泛的扩展性。考虑到今后技术的发展和智变电所建设的需要，具有更新、扩充和升级的可能，硬软件应具有扩展的余地，硬软件扩充、升级或改型不会使系统失去原有的作用。

（4）实用性和经济性：系统建设充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用，注重采用成熟而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高，能产生良好的社会效益和经济效益。

（5）先进性：系统的技术指标应达到国内和国际领先水平，安装调试、软件编程和操作使用应该简便易学，容易掌握。系统应集国内和国际上众多先进技术于—身，结合计算机控制技术与网络技术的现状水平，适应智能电网发展的要求。同时系统功能的配置以能给使用者提供方便、安全、舒适、快捷为准则，其使用应简单、简洁。

我们要求变电站直流装置状态在线监测系统能在线监测每节电池的电压，动态放电测量电池内阻及负载能力，静态测量电池容量，综合测量判定电池性能，并对失效电池予以报警，也可对电池进行有效的活化维护。系统具有远端通讯功能，可实现遥测、遥讯、遥控功能，以使直流屏的电池得以及时的维护，保证直流屏的安全运行，提高供电系统的可靠性和自动化程度。

2.2变电站直流装置状态在线监测系统的功能

（1）实现了对直流系统蓄电池的实时数据（电池组端电压、平均电压、每节电池电压、电流、温度、电池内阻、电池容量等数据）的监测、分析和评估，并且监测准确性、实时性和可靠性都大大提高，分析及时，能正确反映直流系统的运行状态，检测人员不需要到现场也能完全掌握变电所内直流的运行情况，较少了人为的维护工作量，提高了工作效率和准确性，并且所有数据都进入PI数据库，方便二次开发。

（2）实现了集中对变电所的蓄电池均浮充转换状态的监测，并在实际运行中能及时地反映蓄电池的均浮充状态，发现异常，真正做到及时发现、及时处理，实用性很高，也避免了蓄电池的无谓损坏，在经济上起到了实实在在的效果。

（3）能查询和制作蓄电池历史数据、曲线图形、报表等，在龙山变的实际应用中，也能及时发现直流系统的异常和故障，使用效果明显。

（4）建立实时报警信息、报警记录查询及短信报警，便于各类专业管理及维护运行维护人员操作。

（5）增加直流设备管理的正确性、科学性，与状态检修相适应，有问题才检修，无问题就保证可靠运行，另外蓄电池的长期运行数据也能提供给相关部门，作为蓄电池更新换代的依据，延长蓄电池的更换周期。

通过在线监测系统智能化的跟踪，提前发现蓄电池健康的发展趋势，对于落容量不足的电池，能及时处理，规避了因蓄电池容量不足和故障引起电力安全生产事故，而且作为交流电源的备用电源，直流往往是变电所的最后一道生命墙。

3结束语

变电站直流装置状态在线监测系统的投入运行，有利于对变电站直流设备和蓄电池的统一、实时监控和管理，实现了各变电站直流系统和蓄电池维护与管理的智能、信息和网络化，在无人值守变电新模式推广中，为直流和蓄电池的维护带来良好的管理监测方式，通过对蓄电池运行状态的参数信息的在线监测和分析，早期诊断、预控阀控铅酸蓄电池可能出现的故障，极大的提高了对直流系统和蓄电池的维护水平，提高变电站直流系统的运行可靠性，降低了维护和更替成本，为电网和电力设备的安全可靠运行提供了强大的后盾，在电能质量和电网稳定的可靠性方面又多了一个保证。直流系统在线监测管理系统的推广和应用，还体现了计算机技术和丰富的运行维护工作经验的良好结合，得到了普遍的关注和好评。随着无人值班变电所的大量投入，系统软件的进一步改进和完善，各种前端功能的不断增多，直流监测系统将被越来越广泛地应用。从长期看，直流系统在线监测管理系统的应用不仅使用户节约了建设、运行和维护资金，避免了重复投资，优化了系统资源，也提高了配网自动化的技术管理水平，减轻了运行维护人员的劳动强度，有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]黄振强，林品凤.110kV变电站直流系统剖析[J];电力学报;2010年06期

[2]阮航.变电站直流系统管理信息系统研究[J];电力系统保护与控制;2010年15期

[3]赵宁，张贺伟，武高峰.阀控式蓄电池在变电站直流系统的应用

[4]刘延华，郑凯，田勇.直流电源设备在线检测的必要性及实现方案