智能监测系统

智能监测系统

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2023年3月17日发(作者：乡村振兴战略20字方针)

变电站直流系统智能在线监测系统

摘要：直流电源远程监控系统可以实现变电站在运行过程中对蓄电池组的运

行状态及影响变电站安全运行的因素实时在线监控，使变电站直流系统实现"可

控"、"在控"。对蓄电池组进行远程核对性容量试验、在线测试单体蓄电池的性

能参数、远程切换直流母线状态、充电机均充/浮充转换、设置充电机参数等。

远程实现需要耗费大量人力物力并且现场人工操作才能完成的工作，大大减轻维

护人员的工作量，并且最大限度减少人工现场所带来的误操作，给系统安全运行

提供有利保证。基于此，直流电源远程监控系统的应用势在必行。本文主要针对

直流电源远程监控系统的实际应用展开论述。

关键词：直流电源系统嵌入式计算机实时以太网远程监控

引言

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[1]。

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。

1直流电源远程监控系统的构成及原理

直流电源远程监控系统由电压采集模块、内阻均衡模块、开关量采集模块、

放电负载、监控终端装置、服务器软件、系统监控软件组成。每个变电站端的监

控终端通过RS485总线将各个部分连接到一起，将它们所有的设备运行状态及重

要参数、信号收集到一起统一管理，并可以通过光纤局域网端口或光端机空余串

口将采集到的所有信息分别传送到相应的三个集控站同时上传到中心服务器，服

务器软件将信息存储管理并可分发信息到每个相关管理岗位的计算机，并使其在

局域网上每个计算机均可浏览到所有运行数据及报警信息，系统监控软件提供分

级的管理口令和权限，可对任意一个变电站的信息及参数进行更改[2]。

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：

（1）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。

（2）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[3]。

（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。

（3）可靠运行：远程监控系统全面通过严酷等级为IV的型式试验；所有控

制采用闭环式序列控制，任何一步出错都会自动恢复；主回路采用双稳态开关，

确保电源断电/系统复位等情况主回路开关不动作，不会导致出现母线失电；放

电回路采用单稳态开关（常开），出现电源断电/系统复位等情况则会立即断开

放电主回路，停止放电；放电采用新型陶瓷电阻，无明火（不发红），正温度系

数；具有多重保护（总电压、单体电压、放电时间、放电容量、通信中断、电流

断不开无法停止、放电电流异常、温度过高）；放电主回路开关多处闭锁，主监

控可切断放电主回路；内部具有严格的软件闭锁逻辑，防止人工误操作；放电完

成后，充电带有保护

（4）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。

2.2变电站直流装置状态在线监测系统的功能

远程监控终端软件必须实现每个监控子站直流系统模拟图动态显示，模拟图

内必须动态显示母线电压、电流、绝缘状态、充电机模块输出电压、电流、工作

状态、电池电流、交流电压、电流、交流开关工作状态、直流主回路断路器合分

状态、各馈线开关工作状态及报警状态等[4]。（2）蓄电池单体电压实时显示及

柱图对比，可设定报警上下限，筛选落后电池。（3）母线电压、负荷电流、电

池总电压、单体电池电压运行数据及曲线报表，报表时间间隔可设定。（4）蓄

电池内阻显示、查看、柱图对比及报表。（5）报警事件自动弹出、报警记录显

示、查询及报表。（6）远程控制母线状态切换、遥控蓄电池核对性容量试验，

可设置放电电池组终止电压、单体电池电压、电池组放电容量、放电时间等终止

放电条件；远程遥控蓄电池内阻测试；远程控制充电机均浮充状态转换及设定参

数。

3结束语

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。

参考文献

[1]都圣杰.变电站直流电源系统在线监测的改进设计与应用[D].沈阳农业

大学,:10.27327/.2018.000041.

[2]赵红艳.电力直流系统在线环网告警装置和带电环网查找设备的应用[D].

兰州理工大学,2017.

[3]楼书氢.直流系统在线监测实现方案的探讨[C]//.2016年江西省电机工

程学会年会论文集（《江西电力》2016年11月增刊）.,2016:100-102.

[4]成林俞,戴瑜兴,熊书华,李显国.直流系统在线绝缘监测的研究及其实现

[J].电子测量与仪器学报,2015,29(06):860-

:10.13382/.2015.06.010.