直流电源无线遥感装置研究探讨

张一玮

国网山西省电力公司超高压变电分公司   山西太原  030000

摘要：随着电网建设的快速发展，变电站直流系统的负载设备急剧增加，直流系统一旦故障，将中断变电站的继电保护、电力通讯、调度自动化、信息网络等系统的正常运行。为了预防因直流设备故障而造成事故，对直流电源系统进行工况远程在线监测分析十分有必要。

关键词：变电站综合信息；直流电源；无线遥感；监测

引言

本文针对直流电源的在线监测，采用无线传感器进行遥测，将实时掌握变电站直流系统的运行工况，加强了变电站直流系统设备的预检预修工作，提高了变电站直流电源设备的运行管理水平，保障了变电站保护、通讯、调度自动化等系统运行的稳定性和安全性，预防了因直流设备故障而造成事故。系统在投运后变电站直流电源系统故障将明显下降，并产生良好的经济效益，将会大大提高变电站安全稳定运行水平。本研究要完成的直流电源无线遥感装置系统主要由主站和子站两部分组成，子站包括无线基站和传感器。主站与子站通信采用网络方式，无线基站与传感器通信采用2.4G自组网方式。传感器采用互感技术，具备自取电，热拔等功能，系统成本低，安装简便，稳定性高，具有较高的实用价值[1]。

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[2]。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[3]。

目前变电站直流系统的负载设备急剧增加,直流系统一旦故障,将中断变电站的继电保护、电力通讯、调度自动化、信息网络等系统的正常运行。为了预防因直流设备故障而造成事故,对直流电源系统进行工况远程在线监测分析十分有必要。目前变电站直流电源远程监测现有状态,提出采用非接触式取电技术和可插拔技术研制出变电站直流电源遥测无线传感器,丰富了变电站电源的监测方式,具有成本低,安装简便,稳定性较高等优点。

2研究内容

项目是基于贵州电网面向南网的变电站实现的，既可应用于实际变电站，也可应用于实训变电站。目前，变电站直流电源远程监视，通常采用两种方式：一种是电源告警空节点接入站内综自系统，仅具备遥信功能，由调度监控员监视；另一种是电源监测单位接入通信管理系统监控子站，具备三遥功能，由通信值班员监视。两种方式均有不足之处，主要表现如下。（1）系统监控子站成本高。（2）电源监测单元或接口时常有故障，导致电源无法监测。（3）接入站内综自系统功能单一，通信值班员无法监视。根据目前变电站直流电源远程监测现有状态，本课题提出采用非接触式取电技术和可插拔技术研制出变电站直流电源遥测无线传感器，丰富了变电站电源的监测方式，具有成本低，安装简便，稳定性较高等优点。变电站直流电源监控系统采用在变电站直流设备内安装通信管理机，采集直流电源的遥测、通信等运行数据，并将不同厂家的电源设备通过通信管理机进行规约转换，再通过通讯光纤或局域网的方式传送到主站。

变电站直流电源远程监控系统实现实时采集功能，系统通过终端采集模块，实现采集变电站通讯机房交流和直流遥测和通信信息，并经过处理后通过串口传至系统服务器，使变电站直流系统的维护人员实时掌握起运行信息。本文主要针对直流电源遥测进行研究，研制一种直流电源无线传感器，并实现变电站直流电源的在线监测。在线监测系统中无线基站与传感器通信采用2.4G自组网方式。传感器采用互感技术，具备自取电、热插拔等功能。该系统成本低、安装简便、稳定性较高，具有一定实用价值。

3效益预测

本项目的成果可提高变电站直流电源设备的预检预修工作，提高变电站直流电源设备的运行管理水平，预防因变电站直流设备故障而造成的故障。（2）本课题研制的直流电源无线遥感装置投产使用后，可实现机房从人员现场巡视到远程实时在线监测工作模式的重大转变，对变电站直流设备维护智能化具有积极的促进作用，年节约人力物力成本每变电站约10万元，较变电站子站监控或接入综自系统监控，每变电站可节约成本6～10万。（3）本装置不仅能在国网系统内用于变电站直流电源遥测、通信直流开关电源、通信DC-DC一体化电源、通信直流分配屏以及通信直流负载，实现输入和输出侧灵活监测，而且能推广到配电自动化终端电源监测（带有蓄电池），还可以应用于移动、联通运营商及政府等通信电源的监测。

4项目创新性

采用无线传感器实现变电站直流电源遥测，丰富了变电站电源的监测方式；直流电源检测采用非接触式取电技术和可插拔技术，实现检测技术的灵活性和实用性，提高了系统取电的可靠性，降低了设备成本；直流电源检测手段的改善，减小了检测装置的体积，便于现场安装；主站与子站通信采用网络方式，无线基站与传感器通信采用2.4G自组网方式，改变了网络通信方式，降低了人工成本，实现两遥功能，完成直流电源遥测功能；遥测终端的实时测量获得实时数据，并通过串口传至系统服务器，使变电站直流系统的维护人员实时掌握运行数据，大大减少了系统直流电源设备故障的发生。

5结论

电力系统中，直流电源系统是为变电站中的保护、监控、监视、记录等自动化装置提供电源的多分支网络。它的安全运行，对整个电力系统的安全运行起着至关重要的作用。直流接地是直流操作系统常见故障之一，一般情况下，单点接地并不影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到故障点并修复而发生另一点接地故障时，就可能引起重大故障。目前变电站直流系统的负载设备急剧增加，直流系统一旦故障，将中断变电站的继电保护、电力通讯、调度自动化、信息网络等系统的正常运行。为了预防因直流设备故障而造成事故，对直流电源系统进行工况远程在线监测分析十分有必要。目前变电站直流电源远程监测现有状态，本文提出采用非接触式取电技术和可插拔技术研制出变电站直流电源遥测无线传感器，丰富了变电站电源的监测方式，具有成本低，安装简便，稳定性较高等优点。

参考文献：

[1]赖声钢.基于GPRS和ZigBee网络的地铁变电站防误闭锁系统设计[J].城市轨道交通研究，2018，（4）：135-138；59-61.

[2]陈鹏飞，姜可宇，严祥忠.基于ZigBee的无线传感器网络定位技术研究[J].通讯世界，2017，（12）：136.

[3]郭俊美,刘海英,汪宁.基于LabVIEW信号分析与处理实验系统的设计[J].科技视界,2018，(3):28-30，44.