河南一體化電源淺談智能變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、引言：

　　由于目前變電站綜合自動(dòng)化程度越來越高，并且無人值守變電站已成趨勢(shì)，而直流電源系統(tǒng)直接為其他自動(dòng)化裝置提供基礎(chǔ)的源動(dòng)力,所以直流電源本身一但出現(xiàn)問題隨之而來的便是保護(hù)失靈、開關(guān)拒動(dòng)、通道中斷…后果不堪設(shè)想。近年來因直流電源問題導(dǎo)致的重大電力事故時(shí)有發(fā)生,導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失，直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也隨之引出。該直流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控直流充電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電池的單體電壓、內(nèi)阻、溫度、控制母線電壓、合閘母線電壓、控制母線接地,空開跳閘檢測(cè)等重要電源特性參數(shù)，還可進(jìn)行遙控蓄電池的充放電試驗(yàn)，一但發(fā)現(xiàn)直流電源狀態(tài)異常立即發(fā)出聲光報(bào)警,通過以太網(wǎng)直接報(bào)到直流監(jiān)控中心,甚至直接報(bào)告到負(fù)責(zé)人手機(jī),使責(zé)任人第 一時(shí)間得到通知,以便及時(shí)處理,從而避免重大電力事故的發(fā)生。

　　2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：

　　2.1、概述：

　　監(jiān)控終端裝置通過RS485總線將電壓采集器，開關(guān)量模塊，母線絕緣監(jiān)測(cè)模塊，放電負(fù)載等設(shè)備連接到一起，將它們所有的信號(hào)收集到一起統(tǒng)一管理，并且可以通過光纖局域網(wǎng)端口或光端機(jī)空余串口將采集到的所有信息傳送到中心服務(wù)器軟件，服務(wù)器軟件將信息存儲(chǔ)管理并分發(fā)信息到每個(gè)相關(guān)管理崗位的計(jì)算機(jī)，并使其在局域網(wǎng)上每個(gè)計(jì)算機(jī)均可瀏覽到所有信息，提供分級(jí)的管理口令可對(duì)任意一個(gè)變電站的信息及參數(shù)進(jìn)行更改并能提供相關(guān)的遠(yuǎn)程控制。同時(shí)負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示、設(shè)置、表格、查詢、報(bào)警等人機(jī)操作界面控制,監(jiān)控中心接收監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

　　3、系統(tǒng)組成

　　3.1、本地監(jiān)控裝置

　　監(jiān)控裝置采用32位ARM處理器NXPLPC23xxARM7TDMIMCU作為主控制器新片,該芯片片內(nèi)資源豐富,具有60M時(shí)鐘頻率的高性能處理器,有512KFlash,98KRAM,并帶有4個(gè)UART,2個(gè)I2C,2個(gè)SPI,10/100網(wǎng)卡等資源,非常適合做通信主控制器使用,顯示器采用5.7寸480x272高分辨率真彩TFT液晶屏,鍵盤采用4鍵式操作(2個(gè)上下鍵+2個(gè)功能軟鍵),每個(gè)步驟都對(duì)應(yīng)有按鍵功能說明,操作自如,直觀方便,無需過多培訓(xùn)。

　　資源分配:UART0通訊口用于本地調(diào)試或調(diào)度端上傳或連接其他智能通信裝置,UART1和UART2為RS485接口用于采集兩組蓄電池的電壓,其中UART2可用來連接其他智能通信裝置(如充電機(jī)等),UART3用于當(dāng)?shù)夭噬壕溜@示接口,10/100網(wǎng)絡(luò)通信接口用于本地調(diào)試或調(diào)度上傳。

　　監(jiān)控裝置可直接顯示出控制母線電壓,合閘母線電壓,饋線支路開關(guān)狀態(tài)及電池組溫度等信息,可以用表格形式查看每節(jié)電池的當(dāng)前電壓,查看和更改采集模塊的相關(guān)設(shè)置等控制信息,進(jìn)行直流主回路狀態(tài)切換、電池容量及內(nèi)阻測(cè)試，全部采用中文界面,操作簡(jiǎn)便,功能強(qiáng)大,報(bào)表豐富。

　　3.2、電壓采集器：

　　電壓采集器部分:采集器采用TI公司MSP430F2013作為主控制器，本控制器是帶有16位高精度A/D轉(zhuǎn)換器具有16M時(shí)鐘頻率的16位高性能簡(jiǎn)指令單片機(jī),指令效率相當(dāng)高，全部采用高 效率C++代碼編寫，便于維護(hù)和升級(jí)代碼。

　　3.3、母線絕緣監(jiān)測(cè)模塊：

　　母線絕緣監(jiān)測(cè)模塊采用TI公司MSP430F2013作為主控制器，利用485總線與監(jiān)控裝置通訊，可同時(shí)監(jiān)測(cè)正控制母線和負(fù)控制母線的對(duì)地絕緣電阻,也可測(cè)出正負(fù)控制母線的對(duì)地電壓,直接判斷出正控制母線接地或負(fù)控制母線接地,并且測(cè)量控制母線總電壓。

　　3.4、開關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊：

　　該模塊采用TI公司MSP430F2012作為主控制器，下放式安裝結(jié)構(gòu)，利用485總線與監(jiān)控裝置通訊，每個(gè)模塊可同時(shí)監(jiān)測(cè)8路開關(guān)量,每路開關(guān)量均通過光電隔離,隔離電壓4000V,開關(guān)量判斷最小時(shí)間1ms,可設(shè)置軟件抗抖動(dòng)處理,具有硬件抗干擾措施,由通信電源提供主工作電源。

　　3.5、直流放電負(fù)載簡(jiǎn)介：

　　直流負(fù)載可以對(duì)兩組電池進(jìn)行負(fù)載放電和內(nèi)阻測(cè)試，配有4路控制輸出，可以完成電池組虛脫機(jī)，電池組放電，內(nèi)阻測(cè)量，電池組切換，母線并列等遠(yuǎn)程控制操作。  

　　3.6、報(bào)警通知裝置：

　　報(bào)警通知裝置默認(rèn)采用SIEMENSGPRS/GSMMODEM,通過RS232連接安裝服務(wù)器上，支持中國移動(dòng)和中國聯(lián)通SIM卡，報(bào)警通知方式采用短信方式。

　　3.7、服務(wù)器軟件：

　　服務(wù)器軟件負(fù)責(zé)與每個(gè)變電站的監(jiān)控終端通信,接收監(jiān)控終端發(fā)來的所有數(shù)據(jù),并且存儲(chǔ)每個(gè)子站發(fā)來的報(bào)警數(shù)據(jù)和需要保存的歷史數(shù)據(jù),查詢每個(gè)裝置的設(shè)置,更改每個(gè)裝置的設(shè)置...

　　服務(wù)器軟件采用MSVC++6.0開發(fā),全部采用高 效率C++代碼。

　　采用MicroSoftSQLServer2006數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

　　3.8、系統(tǒng)監(jiān)控軟件：

　　系統(tǒng)監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)監(jiān)控和瀏覽所有監(jiān)控終端發(fā)送來的數(shù)據(jù),可設(shè)置每個(gè)變電站的直流系統(tǒng)模擬圖,并可在模擬圖上直接顯示出控制母線電壓,合閘母線電壓,每個(gè)空開的運(yùn)行狀態(tài)及電池組溫度等信息,可以用表格形式查看每節(jié)電池的當(dāng)前電壓,也可以用曲線或表格的形式進(jìn)行對(duì)比,查看歷史運(yùn)行曲線等功能,查看和遠(yuǎn)程更改現(xiàn)場(chǎng)采集模塊的相關(guān)設(shè)置等遠(yuǎn)程控制信息,全部采用中文界面,操作簡(jiǎn)便,功能強(qiáng)大,報(bào)表豐富。

　　此界面的每個(gè)信息和位置信號(hào)完 全動(dòng)態(tài)指示實(shí)際設(shè)備的工作狀態(tài)(包括饋線空開狀態(tài)、充電機(jī)狀態(tài)、接地狀態(tài)、母線電壓、負(fù)荷電流、開關(guān)狀態(tài)、交流工作狀態(tài)、交流電壓、母線電壓等信息)，并且采用組態(tài)化設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變動(dòng)自行更改模擬圖，只要簡(jiǎn)單設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)新增信號(hào)的動(dòng)態(tài)顯示。

　　遠(yuǎn)程充電機(jī)參數(shù)設(shè)置及均浮充轉(zhuǎn)換：

　　可以遠(yuǎn)程更改充電機(jī)均浮充電壓參數(shù)和遠(yuǎn)程更改充電機(jī)均浮充狀態(tài)，如果直流屏支持更多設(shè)置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)增加更多參數(shù)。

　　遠(yuǎn)程放電及遠(yuǎn)程控制界面:

　　此界面可以遠(yuǎn)程設(shè)定恒流放電模塊的電池組總電壓保護(hù)值、放電電流、放電容量保護(hù)值、放電時(shí)間保護(hù)值、單體電池電壓保護(hù)值等重壓保護(hù)條件，命令啟動(dòng)或停止放電操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程進(jìn)行核對(duì)性容量試驗(yàn)操作，啟動(dòng)放電后可查看當(dāng)前放電進(jìn)度、放電容量、電池組總電壓、單體最 低電壓等放電過程中關(guān)心的重要參數(shù)，并且可以實(shí)現(xiàn)母線運(yùn)行模式切換等操作。

　　注:實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程放電需要相關(guān)硬件配合。

　　用藍(lán)色寬柱顯示本節(jié)電池當(dāng)前內(nèi)阻值，綠色窄條顯示此節(jié)電池的出廠內(nèi)阻值或設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，方便用戶對(duì)比分析電池內(nèi)阻變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池。

　　本界面可以實(shí)時(shí)查看單體電池電壓、溫度，并且可以設(shè)定上下限查看落后電池，低于下限設(shè)定值的電池將會(huì)用黃色顯示，高于上限設(shè)定值的電池將會(huì)用紅色顯示，方便用戶快速而直觀的篩選落后電池。

　　此界面可以方便查看和對(duì)比1年內(nèi)的歷史模擬量數(shù)據(jù)，可自行選擇每條曲線對(duì)應(yīng)的模擬量數(shù)據(jù)，自行選擇日期、起始時(shí)間，報(bào)表時(shí)間間隔等，可以靈活報(bào)表，直接打印。

　　系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用MSVC++6.0編寫的高 效率C++代碼.

　　4、結(jié)束：

　　當(dāng)今變電站直流電源系統(tǒng)的管理現(xiàn)狀還比較落后，與變電站的智能化的發(fā)展不相適應(yīng)，該產(chǎn)品2008年已在耿莊220KV變電站投入運(yùn)行至今，在直流維護(hù)工作中確實(shí)帶來帶來很大方便；可以預(yù)見，直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)的推廣將具有廣闊的應(yīng)用前景，給各生產(chǎn)單位提高生產(chǎn)效率及節(jié)約成本帶來直接效益，為智能化站的運(yùn)行提供更可靠保障。