智能變電站直流電源遠程監控及維護系統設計與應用
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1、引言： 由于目前變電站綜合自動化程度越來越高，并且無人值守變電站已成趨勢，而直流電源系統直接為其他自動化裝置提供基礎的源動力,所以直流電源本身一但出現問題隨之而來的便是保護失靈、開關拒動、通道中斷…后果不堪設想。近年來因直流電源問題導致的重大電力事故時有發生,導致重大的經濟損失，直流遠程監控系統也隨之引出。該直流遠程監控系統實時監控直流充電機運行狀態、電池的單體電壓、內阻、溫度、控制母線電壓、合閘母線電壓、控制母線接地,空開跳閘檢測等重要電源特性參數，還可進行遙控蓄電池的充放電試驗，一但發現直流電源狀態異常立即發出聲光報警,通過以太網直接報到直流監控中心,甚至直接報告到負責人手機,使責任人時間得到通知,以便及時處理,從而避免重大電力事故的發生。 2、系統總體設計： 2.1、概述： 監控終端裝置通過RS485總線將電壓采集器，開關量模塊，母線絕緣監測模塊，放電負載等設備連接到一起，將它們的信號收集到一起統一管理，并且可以通過光纖局域網端口或光端機空余串口將采集到的信息傳送到中心服務器軟件，服務器軟件將信息存儲管理并分發信息到每個相關管理崗位的計算機，并使其在局域網上每個計算機均可瀏覽到信息，提供分級的管理口令可對任意一個變電站的信息及參數進行更改并能提供相關的遠程控制。同時負責本地數據的存儲、實時顯示、設置、表格、查詢、報警等人機操作界面控制,監控中心接收監控終端的數據進行分析處理。 3、系統組成 3.1、本地監控裝置 監控裝置采用32位ARM處理器NXPLPC23xxARM7TDMIMCU作為主控制器新片,該芯片片內資源豐富,具有60M時鐘頻率的高性能處理器,有512KFlash,98KRAM,并帶有4個UART,2個I2C,2個SPI,10/100網卡等資源,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個上下鍵+2個功能軟鍵),每個步驟都對應有按鍵功能說明,操作自如,直觀方便,無需過多培訓。 資源分配:UART0通訊口用于本地調試或調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(如充電機等),UART3用于當地彩色液晶屏顯示接口,10/100網絡通信接口用于本地調試或調度上傳。 監控裝置可直接顯示出控制母線電壓,合閘母線電壓,饋線支路開關狀態及電池組溫度等信息,可以用表格形式查看每節電池的當前電壓,查看和更改采集模塊的相關設置等控制信息,進行直流主回路狀態切換、電池容量及內阻測試，全部采用中文界面,操作簡便,功能強大,報表豐富。 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轉換器具有16M時鐘頻率的16位高性能簡指令單片機,指令效率相當高，全部采用高效率C++代碼編寫，便于維護和升級代碼。 3.3、母線絕緣監測模塊： 母線絕緣監測模塊采用TI公司MSP430F2013作為主控制器，利用485總線與監控裝置通訊，可同時監測正控制母線和負控制母線的對地絕緣電阻,也可測出正負控制母線的對地電壓,直接判斷出正控制母線接地或負控制母線接地,并且測量控制母線總電壓。 3.4、開關量監測模塊： 該模塊采用TI公司MSP430F2012作為主控制器，下放式安裝結構，利用485總線與監控裝置通訊，每個模塊可同時監測8路開關量,每路開關量均通過光電隔離,隔離電壓4000V,開關量判斷小時間1ms,可設置軟件抗抖動處理,具有硬件抗干擾措施,由通信電源提供主工作電源。 3.5、直流放電負載簡介： 直流負載可以對兩組電池進行負載放電和內阻測試，配有4路控制輸出，可以完成電池組虛脫機，電池組放電，內阻測量，電池組切換，母線并列等遠程控制操作。 3.6、報警通知裝置： 報警通知裝置默認采用SIEMENSGPRS/GSMMODEM,通過RS232連接安裝服務器上，支持中國移動和中國聯通SIM卡，報警通知方式采用短信方式。 3.7、服務器軟件： 服務器軟件負責與每個變電站的監控終端通信,接收監控終端發來的數據,并且存儲每個子站發來的報警數據和需要保存的歷史數據,查詢每個裝置的設置,更改每個裝置的設置... 服務器軟件采用MSVC++6.0開發,全部采用高效率C++代碼。 采用MicroSoftSQLServer2006數據庫作為數據庫服務器。 3.8、系統監控軟件： 系統監控軟件負責監控和瀏覽監控終端發送來的數據,可設置每個變電站的直流系統模擬圖,并可在模擬圖上直接顯示出控制母線電壓,合閘母線電壓,每個空開的運行狀態及電池組溫度等信息,可以用表格形式查看每節電池的當前電壓,也可以用曲線或表格的形式進行對比,查看歷史運行曲線等功能,查看和遠程更改現場采集模塊的相關設置等遠程控制信息,全部采用中文界面,操作簡便,功能強大,報表豐富。 此界面的每個信息和位置信號動態指示實際設備的工作狀態(包括饋線空開狀態、充電機狀態、接地狀態、母線電壓、負荷電流、開關狀態、交流工作狀態、交流電壓、母線電壓等信息)，并且采用組態化設計，用戶可根據變電站現場實際變動自行更改模擬圖，只要簡單設置信號對應關系即可實現新增信號的動態顯示。 遠程充電機參數設置及均浮充轉換： 可以遠程更改充電機均浮充電壓參數和遠程更改充電機均浮充狀態，如果直流屏支持更多設置可根據現場實際參數增加更多參數。 遠程放電及遠程控制界面: 此界面可以遠程設定恒流放電模塊的電池組總電壓保護值、放電電流、放電容量保護值、放電時間保護值、單體電池電壓保護值等重壓保護條件，命令啟動或停止放電操作，實現遠程進行核對性容量試驗操作，啟動放電后可查看當前放電進度、放電容量、電池組總電壓、單體低電壓等放電過程中關心的重要參數，并且可以實現母線運行模式切換等操作。 注:實現遠程放電需要相關硬件配合。 用藍色寬柱顯示本節電池當前內阻值，綠色窄條顯示此節電池的出廠內阻值或設定標準值，方便用戶對比分析電池內阻變化，及時發現落后電池。 本界面可以實時查看單體電池電壓、溫度，并且可以設定上下限查看落后電池，低于下限設定值的電池將會用黃色顯示，高于上限設定值的電池將會用紅色顯示，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比1年內的歷史模擬量數據，可自行選擇每條曲線對應的模擬量數據，自行選擇日期、起始時間，報表時間間隔等，可以靈活報表，直接打印。 系統監控軟件采用MSVC++6.0編寫的高效率C++代碼. 4、結束： 當今變電站直流電源系統的管理現狀還比較落后，與變電站的智能化的發展不相適應，該產品2008年已在耿莊220KV變電站投入運行至今，在直流維護工作中確實帶來帶來很大方便；可以預見，直流電源遠程監控維護系統的推廣將具有廣闊的應用前景，給各生產單位提高生產效率及節約成本帶來直接效益，為智能化站的運行提供更可靠保障。 |
