配电站直流电源在线监测和诊断系统的应用与研究
2022-06-09
摘 要：文章介绍了厦门供电公司配电站直流电源在线监测和诊断系统的应用，包括解决方案、主要功能。通过系统在线监测和诊断系统的建设，解决配电站直流电源的远程监控、统一管理方面的各种问题。
关键词：配电站;直流电源;在线监测和诊断系统;应用;研究
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0024-02
1 概 述
配电站直流电源是配电网非常关键的设备，它可以给微机保护、自动化及通信相关设备、开关合分及控制提供24小时连续不间断的可靠操作电源，其质量的好坏和性能的好坏直接影响到配网稳定运行和设备安全，是确保设备正常运行的最后一道防线。
由于监控设备的不全，配电运行人员无法准确掌握直流设备的健康状况，长期只能被动的等着性能的恶化进而演变成为故障，电池出现开裂、漏液等现象普通，影响整个配电网的安全运行。
厦门供电公司辖区目前约有530间配电站房有直流电源，随着电网的发展，配电站房的数量以20%的速度增长，国网《配电网运行规程》要求对站房三个月巡视一次，按照目前的运维方式，现有的运维人员远不能满足快速增长配电站直流电源的运维要求，而且大多数“免维护”电池使用寿命比预计的要短很多，因此加强远方对直流电源的日常维护和监测管理更显得极其必要。
2 解决方案
配电站直流电源系统包括一个中心主站和若干个工作站，主要由直流电源、通讯规约及绝缘转换器、绝缘巡视装置、电池视检仪、服务器、数据库、局域网、工作站、直流电源在线监测软件等。直流屏子站通信规约转换器将绝缘巡视装置、电池巡视装置及直流电源上传的数据转换成TCP协议后打包上传给主站的通讯服务器，通讯服务器进行统一规约处理后传至应用服务器。主站各功能服务器对收到的数据进行分析、处理和保存，通过局域网进行WEB发布，运检人员都可以在任何局域网内的工作站进行IE浏览器访问，即可查看辖区的直流电源运行情况并进行有效监控。
为加强电力子站综合管理水平，整合管理系统，规范管理方式，实现智能化配电站直流电源在线监测综合管理的目的，我们可以在一套网络和软硬件平台下，采用统一的操作系统平台和数据库，建设一套综合管理方案。拓扑图，如图1所示。
2.1 子站建设
配置通信管理机于所需监控的配电站、通信机房内。通常情况下，每个子站配置一台通信管理机，负责该站内电源类设备的数据采集和传输。
系统将在每个子站内安装一台通信管理机。将一个站内的多台设备按照RS485总线的方式连接在一起，所有监测对象设备与通信管理机通过同一条总线传输数据。
通信管理机提供了串行设备通过以太网传输数据的能力。同时也可以结合现场实际，灵活配置成有线网络传输和无线网络传输两种传输方式。
监控对象包含直流屏电池巡检数据、直流屏绝缘监控、直流屏微机监控、交流屏等四大类。
2.2 主站建设
监控中心主站位于监控中心内，负责实时、集中地监测辖区内各子站的电源及动力环境设备的运行状态，是整个监控系统的核心。监控平台由服务器和工作站两大类组成。平台采用C/S、B/S混合架构，支持WEB浏览。
服务器包括数据服务器、应用服务器、和WEB服务器。服务器系统采用Win2000操作系统，安装直流在线监系统的管理平台，包括IOServer（数据管理）、HisData（数据服务）和TRHD（实时历史数据库）三大模块。
工作站是系统的主要人机界面，根据现场需求可配置操作员工作站、工程师工作站等，通过工作站可以查询直流电源在线数据及运行状态，并对异常数据进行报警，同时通过报表或曲线的形式进行汇总;管理人员还可以通过工作站进行账号权限分配，按运维人员的岗位性质配置相应的数据统计、报表管理功能。
3 主要功能
3.1 组态化人机界面
在线监测和诊断系统采用“即画即用”的组态设计方式，界面华丽友好，操作简单。并可根据用户喜好，灵活配置和指定各种完整的系统、设备运行画面，实时、形象的呈现监控对象的运行状态。
用户可以通过画图工具包快捷、方便的开发定制图形视图应用;系统组态提供几百种丰富的工业图形元素;系统组态支持几百种过度色和渐变色调色板;组态仿“AutoCAD”效果，图形可任意组合或打散;强大的后台C#语言支持功能，不同与其他组态软件仅支持脚本语言。
3.2 事故报警
当系统有告警事件发生时，系统具有弹出事故报警窗口、显示当前的告警事件的功能。同时，系统可启用声音或语音报警通知运行人员有报警事件发生。系统也支持故障点状态闪烁报警功能，方便运行人员快速定位报警点位置，采取相关解决措施。
3.3 推画面
对于存在故障或缺陷的直流电源子站，运维人员可以设定专门的工作站，系统可以实时报警，并通过该子站进行推送，画面可以详细记录故障信息情况。
3.4 曲线报表
系统支持遥测量、电度量的历史数据以曲线方式进行查看，使运行人员更直观的看出各种数据的变化趋势，便于分析定位问题。系统也支持鼠标拖动模式下的数据实时缩放功能，并具备刻度自动调整、曲线合并、双击放大、历史比对等多种图形功能。 系统支持多种类型的报表制作查询，包括日报、周报、旬报、月报、年报、季报、自定义时段月报、年报表等。支持将报表输出至打印机、导出为EXCEl、WORD、PDF等格式的文档。
3.5 统计管理
在线监测和诊断系统支持对遥测量、遥信数据进行归类统计。遥测可进行任意时间段内的最大值、最小值、最值出现时间、平均值、合格率、越限次数、越限时间等类型的统计;遥信主要是针对开关量从合到分次数、从分到合次数、合位时间、分位时间、充电次数的统计。
3.6 数据查询
在线监测和诊断系统人机界面提供数据查询功能，可以即时通过工作站的WEB浏览器查看实时数据库、历史数据库的各种数据报表、数据曲线。
实时数据查询主要以数据表格、数据图形（包括曲线图）的形式进行显示，同时为便于数据处理，还可以通过人机界面导出成OFFICE电子表格的格式（EXCEL文件）。
历史数据查询以电子表格和曲线图的形式，支持时标信息显示。曲线图以不同的颜色显示相邻三天的数据;历史数据还支持越限报警的功能。
数据查询还可以通过打印机进行输出。在线监测和诊断系统数据查询方式通俗易懂，Windows人机界面，运维人员可以非常方便查询实时数据和历史数据。
3.7 设备管理
在线监测和诊断系统提供设备管理服务，运维人员可以根据现场设备的情况，在系统进行相应的增减或删除设备。
3.8 权限管理
在线监测和诊断系统提供可靠的安全管理机制。按照供电公司运维人员不同的岗位职责配置相应的权限，不同的人员配置不同的操作权限，同时登入的账号还可以与工作站的IP地址、物理地址进行捆绑，操作人员只能在特定的工作站进行登入。人员级别可分为：高级权限管理员、专责、班组技术员、通用查询账号。
操作员的登入系统，需要配置相应的账号和密码认证。系统对每一个重要操作均可形成操作记录。
4 结 语
厦门供电公司通过配电站直流电源在线监测和诊断系统的建设，运维人员能够有效监控蓄电池的实时运行状况，及时发现和解决设备缺陷，将故障排除在萌芽状态。同时技术人员在班组对直流系统进行监测并实现网络共享，减少了现场工作次数，节约大量人力、物力，效益十分可观。
参考文献：
[1] 江和顺.直流屏网络在线监测系统[D].合肥：合肥工业大学，2008.
[2] 邢鸿峰.无线配电台区电能采控系统的设计[D].呼和浩特：内蒙古大
学，2012.
[3] 陈健.配网自动化主站系统研究[D].济南：山东大学，2006.
[4] 苗红亮.供电系统综合自动化保护及电力调度自动化系统研制[J].黑 龙江科技信息，2010，（19）.
[5] 张克超.220 kV无人值班变电站直流电源在天津地区的推广和应用 [J].科技视界，2013，（5）.
关键词：配电站;直流电源;在线监测和诊断系统;应用;研究
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0024-02
1 概 述
配电站直流电源是配电网非常关键的设备，它可以给微机保护、自动化及通信相关设备、开关合分及控制提供24小时连续不间断的可靠操作电源，其质量的好坏和性能的好坏直接影响到配网稳定运行和设备安全，是确保设备正常运行的最后一道防线。
由于监控设备的不全，配电运行人员无法准确掌握直流设备的健康状况，长期只能被动的等着性能的恶化进而演变成为故障，电池出现开裂、漏液等现象普通，影响整个配电网的安全运行。
厦门供电公司辖区目前约有530间配电站房有直流电源，随着电网的发展，配电站房的数量以20%的速度增长，国网《配电网运行规程》要求对站房三个月巡视一次，按照目前的运维方式，现有的运维人员远不能满足快速增长配电站直流电源的运维要求，而且大多数“免维护”电池使用寿命比预计的要短很多，因此加强远方对直流电源的日常维护和监测管理更显得极其必要。
2 解决方案
配电站直流电源系统包括一个中心主站和若干个工作站，主要由直流电源、通讯规约及绝缘转换器、绝缘巡视装置、电池视检仪、服务器、数据库、局域网、工作站、直流电源在线监测软件等。直流屏子站通信规约转换器将绝缘巡视装置、电池巡视装置及直流电源上传的数据转换成TCP协议后打包上传给主站的通讯服务器，通讯服务器进行统一规约处理后传至应用服务器。主站各功能服务器对收到的数据进行分析、处理和保存，通过局域网进行WEB发布，运检人员都可以在任何局域网内的工作站进行IE浏览器访问，即可查看辖区的直流电源运行情况并进行有效监控。
为加强电力子站综合管理水平，整合管理系统，规范管理方式，实现智能化配电站直流电源在线监测综合管理的目的，我们可以在一套网络和软硬件平台下，采用统一的操作系统平台和数据库，建设一套综合管理方案。拓扑图，如图1所示。
2.1 子站建设
配置通信管理机于所需监控的配电站、通信机房内。通常情况下，每个子站配置一台通信管理机，负责该站内电源类设备的数据采集和传输。
系统将在每个子站内安装一台通信管理机。将一个站内的多台设备按照RS485总线的方式连接在一起，所有监测对象设备与通信管理机通过同一条总线传输数据。
通信管理机提供了串行设备通过以太网传输数据的能力。同时也可以结合现场实际，灵活配置成有线网络传输和无线网络传输两种传输方式。
监控对象包含直流屏电池巡检数据、直流屏绝缘监控、直流屏微机监控、交流屏等四大类。
2.2 主站建设
监控中心主站位于监控中心内，负责实时、集中地监测辖区内各子站的电源及动力环境设备的运行状态，是整个监控系统的核心。监控平台由服务器和工作站两大类组成。平台采用C/S、B/S混合架构，支持WEB浏览。
服务器包括数据服务器、应用服务器、和WEB服务器。服务器系统采用Win2000操作系统，安装直流在线监系统的管理平台，包括IOServer（数据管理）、HisData（数据服务）和TRHD（实时历史数据库）三大模块。
工作站是系统的主要人机界面，根据现场需求可配置操作员工作站、工程师工作站等，通过工作站可以查询直流电源在线数据及运行状态，并对异常数据进行报警，同时通过报表或曲线的形式进行汇总;管理人员还可以通过工作站进行账号权限分配，按运维人员的岗位性质配置相应的数据统计、报表管理功能。
3 主要功能
3.1 组态化人机界面
在线监测和诊断系统采用“即画即用”的组态设计方式，界面华丽友好，操作简单。并可根据用户喜好，灵活配置和指定各种完整的系统、设备运行画面，实时、形象的呈现监控对象的运行状态。
用户可以通过画图工具包快捷、方便的开发定制图形视图应用;系统组态提供几百种丰富的工业图形元素;系统组态支持几百种过度色和渐变色调色板;组态仿“AutoCAD”效果，图形可任意组合或打散;强大的后台C#语言支持功能，不同与其他组态软件仅支持脚本语言。
3.2 事故报警
当系统有告警事件发生时，系统具有弹出事故报警窗口、显示当前的告警事件的功能。同时，系统可启用声音或语音报警通知运行人员有报警事件发生。系统也支持故障点状态闪烁报警功能，方便运行人员快速定位报警点位置，采取相关解决措施。
3.3 推画面
对于存在故障或缺陷的直流电源子站，运维人员可以设定专门的工作站，系统可以实时报警，并通过该子站进行推送，画面可以详细记录故障信息情况。
3.4 曲线报表
系统支持遥测量、电度量的历史数据以曲线方式进行查看，使运行人员更直观的看出各种数据的变化趋势，便于分析定位问题。系统也支持鼠标拖动模式下的数据实时缩放功能，并具备刻度自动调整、曲线合并、双击放大、历史比对等多种图形功能。 系统支持多种类型的报表制作查询，包括日报、周报、旬报、月报、年报、季报、自定义时段月报、年报表等。支持将报表输出至打印机、导出为EXCEl、WORD、PDF等格式的文档。
3.5 统计管理
在线监测和诊断系统支持对遥测量、遥信数据进行归类统计。遥测可进行任意时间段内的最大值、最小值、最值出现时间、平均值、合格率、越限次数、越限时间等类型的统计;遥信主要是针对开关量从合到分次数、从分到合次数、合位时间、分位时间、充电次数的统计。
3.6 数据查询
在线监测和诊断系统人机界面提供数据查询功能，可以即时通过工作站的WEB浏览器查看实时数据库、历史数据库的各种数据报表、数据曲线。
实时数据查询主要以数据表格、数据图形（包括曲线图）的形式进行显示，同时为便于数据处理，还可以通过人机界面导出成OFFICE电子表格的格式（EXCEL文件）。
历史数据查询以电子表格和曲线图的形式，支持时标信息显示。曲线图以不同的颜色显示相邻三天的数据;历史数据还支持越限报警的功能。
数据查询还可以通过打印机进行输出。在线监测和诊断系统数据查询方式通俗易懂，Windows人机界面，运维人员可以非常方便查询实时数据和历史数据。
3.7 设备管理
在线监测和诊断系统提供设备管理服务，运维人员可以根据现场设备的情况，在系统进行相应的增减或删除设备。
3.8 权限管理
在线监测和诊断系统提供可靠的安全管理机制。按照供电公司运维人员不同的岗位职责配置相应的权限，不同的人员配置不同的操作权限，同时登入的账号还可以与工作站的IP地址、物理地址进行捆绑，操作人员只能在特定的工作站进行登入。人员级别可分为：高级权限管理员、专责、班组技术员、通用查询账号。
操作员的登入系统，需要配置相应的账号和密码认证。系统对每一个重要操作均可形成操作记录。
4 结 语
厦门供电公司通过配电站直流电源在线监测和诊断系统的建设，运维人员能够有效监控蓄电池的实时运行状况，及时发现和解决设备缺陷，将故障排除在萌芽状态。同时技术人员在班组对直流系统进行监测并实现网络共享，减少了现场工作次数，节约大量人力、物力，效益十分可观。
参考文献：
[1] 江和顺.直流屏网络在线监测系统[D].合肥：合肥工业大学，2008.
[2] 邢鸿峰.无线配电台区电能采控系统的设计[D].呼和浩特：内蒙古大
学，2012.
[3] 陈健.配网自动化主站系统研究[D].济南：山东大学，2006.
[4] 苗红亮.供电系统综合自动化保护及电力调度自动化系统研制[J].黑 龙江科技信息，2010，（19）.
[5] 张克超.220 kV无人值班变电站直流电源在天津地区的推广和应用 [J].科技视界，2013，（5）.