蓄电池在线监测系统精选(九篇)

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第1篇：蓄电池在线监测系统范文

【关键词】 传感器 蓄电池在线监测 运行方式

1 概述

蓄电池作为备用电源在供电系统中往往起着极其重要的作用，在交流电失电或其它事故状态下蓄电池组一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其它重大运行事故。近年随着阀控式密封铅酸蓄电池（以下简称阀控蓄电池）的广泛使用，加之使用环境及条件欠佳，因蓄电池提前失效而引发的事故时有发生。如何快捷有效地检测出早期失效电池并预测蓄电池性能变化趋势已成为电池运行管理的新课题。随着技术的发展，蓄电池在线监测这一新检测技术开始逐步得到运用。

ARM9-LEM传感器是专门为应用于蓄电池在线监测而做的蓄电池传感器。该传感器每只模块监测一块蓄电池，模块采用四线制设计，通过与蓄电池的正负极相连实现供电和测量，然后通过RJ11接口（电话线接口）实现至多254个模块的相连，经由开放的串口协议通讯实现对整个蓄电池组的监测。该传感器可以直接测量单体蓄电池的阻抗、电压和表面温度（模块贴在电池表面）等。

2 蓄电池在线监测硬件平台的构成

蓄电池在线监测系统一方面需要完成在工业现场如变电站，数据中心等场合蓄电池参数的人机交互，方便用户在现场时观测蓄电池组整体电压，电流以及各单体电池的阻抗，电压和温度；另一方面需要提供网络接口，使用户在远端如中央控制室能够及时了解现场的情况；最后需增加GSM接口，一旦发生故障，可以用发短信或者打电话的方式通知到值班人员。因此有必要设计一台现场监测主机完成以上功能，与ARM9-LEM传感器sentinel模块相配实现整个蓄电池在线监测系统的构建。

（1）鉴于sentinel模块的独特设计，可以直接对蓄电池阻抗进行测试，因此系统毋须安装单独的放电模块。

（2）由于sentinel模块需要通过地址来识别，该地址是8位的，以上连接最多实现254块蓄电池的连接，对现场监控提出的要求至少有带有人机交互功能，网络功能，GSM发射功能，sbus总线通讯的功能以及A/D转换接口。

3 基于ARM9的蓄电池在线监测主机

主机实质上是一个带有人机交互界面的嵌入式系统。拟采用ARM9+操作系统的方式，选择ATMEL公司的AT91SAM9261作为系统的主控CPU。

3.1 核心板部分设计

核心板的设计框图如图1：

说明：

（1）由于AT91SAM9261采用Dataflash的启动的方式只能工作在温度高于0℃低于70℃的范围，一旦温度低于0℃将无法启动。为了解决这个问题，只能使ARM采用外部启动即NOR FLASH启动的方式，因此需要选择启动模式为外部启动（BMS=0），以达到工业现场的温度要求。

（2）Norflash存储器芯片选择AMD公司的AM29LV160DB，其容量为4M*16bit，用于存储BOOT程序，小型操作系统及小型应用程序。设计时采用字对齐方式，即芯片的A0地址线对应ARM芯片的A1地址线。

3.2 扩展板部分设计

扩展板的设计框图如图2：

（1） SPI flash芯片用于存储蓄电池传感器采得的数据。此处将芯片的写保护脚使用ARM的一个I/O口管理起来，以防上电或者掉电时修改片内的数据。

（2）GSM模块采用西门子公司的TC35i模块，与扩展接口（连向ARM新片）之间通过串口进行通讯，另外使用ARM的一个I/O口控制IGT管脚进行模块的激活。为了保证模块与SIM卡之间通讯正常，他们之间的走线距离要尽量短。

（3）网卡接口芯片采用DM9000，数据包通过它传送至以太网直至上位机软件。同时使用网络协议可以实现远程固件升级，保证主机运行最新的应用软件。

（4）由于AT91SAM9261提供液晶数据接口，因此可以直接与LCD实现连接。

（5）触摸屏接口芯片采用专用芯片ADS7843完成。

4 整机联调

在变电站对该系统进行了实验，使用2组蓄电池，每组分别有54节2v 300Ah的蓄电池：

编写测试程序在系统内运行，每隔半小时对各蓄电池模块进行一次取数，然后将信息通过调试串口打印出来。下面为某次取数得到的结果：

# 1 battery ： 2.28v 24.29 404.9 uohm

# 2 battery ： 2.24v 24.08 362.1 uohm

# 3 battery ： 2.22v 24.29 426.1 uohm

# 4 battery ： 2.29v 24.29 350.1 uohm

# 5 battery ： 2.25v 24.29 381.8 uohm

以上每个电池的参数分别为电压、温度、阻抗。在未来的实际应用中，通过对这些参数的综合分析，可以得知每只蓄电池的健康状况；同时本实验也验证了该平台可以应用于蓄电池在线监测。

5 展望

基于ARM9-LEM传感器的蓄电池在线监测硬件平台不仅可以用于对蓄电池失效模型和监测算法甚至电池活化技术的研究，配套监测软件可以应用于各种需要监测蓄电池的实际场合，如电力、通信、石油、化工、铁路、煤炭等行业的直流电源系统以及UPS系统的蓄电池在线监测，为蓄电池提供更安全的保护。

参考文献：

第2篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词：蓄电池组 监控管理 远程放电 维护

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0084-01

在变电站中，直流系统为控制、信号、测量和继电保护、自动装置、操作机构直流电动机、断路器电磁操动机构、远动和事故照明等提供可靠的直流电源。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。

随着无人值守变电站的普及，各地对直流电源智能监控的研究陆续开展起来。然而，无人看守只能监控中心得到的信息量有限，特别是系统出现异常初期的信息无法及时反馈到监控中心，导致系统出现故障时，监控中心才能得到信息。直流系统设备由运维人员对其进行定期检查和现场控制操作，由检修人员对其核对性充放电等定期状态检修。随着电网的高速发展，变电站的数量呈快速增长，运维人员和检修人员扩充跟不上，工作量相当大，显然无法按期保质保量完成正常的运维和检修工作。

通过本项目的研究可实时智能监测各个变电站直流系统全部状态信息，把定期检修变为远程状态检修，可远程实现蓄电池核对性充放电，解放劳动力，提高生产效率。

1 远程放电维护管理系统的总体设计

这一设计系统包括蓄电池组在线监测系统的设计和远程放电维护的设计，蓄电池组在线监测系统是为了实现现场蓄电池组实时在线监测和内阻测试功能。

1.1 蓄电池组在线监测系统的设计

蓄电池组在线监测系统的设计理念是模块化操作，这一系统由监控主机模块、蓄电池监护模块、处理器模块和放电模块四部分组成。

（1）监控主机：这一模块的基本构架为下行串口通道 + 数据处理器 + 大屏幕LCD全中文显示器 + 上行串口通道。下行串口通道的主要功能是管理电压模块，并采集个电压模块的相关数据信息。数据处理器对下行串口通道采集的信息进行相关处理，并将部分处理过的数据送达大屏幕LCD全中文显示器，部分由上行串口通道发送至协议处理器进行处理。

（2）蓄电池监护模块：这一模块的功能是检测电池的电压、电阻、电流和温度，还具备在线自动均衡维护功能，降低蓄电池组离散型，提高各蓄电池组各单体浮充电压的一致性；采用四线制内阻测试法，有效避免因蓄电池组连接条压降等原因引起的测量误差。每一个模块可对27节电池进行组端电压、单体电池电压采集、每一节电池内阻、电池性能、充放电电流、温度等进行检测，连接电流传感器和温度传感器，各模块之间、监控主机之间用RS485连接，监控电池的电阻、电流和温度，及时将信息反馈给监控主机。

（3）协议处理器模块：协议处理器是为了处理各种通讯协议而设置的。它是一含有TCP/IP协议处理程序的接口板，置于监控主机内部，主要实现监控主机和远程计算机之间的数据传递。

（4）放电模块：放电模块具有动态放电和静态放电两种功能。动态放电是一种标准内阻测量方法，是给电池加一个较大负载，使得电池通过负载放电，通过动态放电可以测出电池电压，并通过电压和电流计算出电池内阻。这种放电法因为测量的准确度高，因此广泛应用于电力和电信部门。大功率放电模块，能瞬间承受高达100A（或200A）的冲击电流，加上由于模块化设计，允许用户并联放电，达到提高放电电流的目的。大功率模块具有三重保护，用以保证设备使用安全可靠：第一级是一个能瞬时分断KA级电流的空气开关，第二级为大电流熔丝，第三级为带延时的保护继电器组。静态放电：采用3小时放电率，根据行业标准，由于3小时放电率的放电电流大小等于2.5I10，而I10大小等于0.1C10，所以3小时放电率电流大小为0.25 C10进行核对性放电。

1.2 远程放电维护的设计

蓄电池远程放电流程：（1）断开直流接触器J1-4；（2）延时3秒，通过DJX（蓄电池监测系统主机接收远程的放电命令）向FD-B发静态放电命令，开始放电；（3）放电结束时，FD-B接收到DJX的放电终止命令；（4）判断蓄电池组电压上升到（2.05V*电池节数），吸合直流接触器J1-4，对蓄电池组进行充电。

2 结语

此种蓄电池组远程放电维护管理系统具有模块化、智能化、网络化的特点，不仅实现了蓄电池组信息的实时在线监测，同时也具备了核对性容量测试和内阻测试功能，提供了蓄电池组监测维护的必要和可靠的手段。同时实现了对以上操作的远程控制和管理，体现了先进的设计思想，为无人值守变电站的建设提供了直流系统蓄电池运行维护的方案，提高了系统的自动化程度和可靠性，具有较强的实际推广意义。

参考文献

[1]潘新民，王燕芳.单片微型计算机实用系统设计[M].人民邮电出版社，1992.

[2]王爵，黄山，黄念慈.新型直流屏蓄电池检测装置[J].电测与仪表，2001（2），17～19.

[3]吴建忠.直流电源系统监控装置的研制[J].计算机应用，2003，29（10）.

[4]韩野.网络环境下的蓄电池智能检测系统设计[J].电源世界，2004（12）：50～53.

第3篇：蓄电池在线监测系统范文

【关键词】无线；视频；监控；输电线路

1、引言

随着宁夏回族自治区经济快速增长，电网的安全性越来越受到重视，这其中750kV超高压输电线路的安全性是不容忽视的重要环节。宁夏电力公司检修公司肩负着将宁夏资源优势转化为经济优势的历史使命，目前主要承担宁夏交流750千伏及直流660千伏超高压输变电设备及相关辅助设备管理、运行、维护任务，负责运维10条750千伏输电线路，共计1134基杆塔，553.774km；1条±660千伏输电线路及其接地极线路，其中直流线路105.896km，共226基杆塔，接地极线路63km，共160基杆塔。

随着通信技术、计算机网络技术以及数字视频技术的飞速发展，对输电线路实行远程视频监控成为了可能，由于输电线路固有的分布范围广的特点，实施远程无线视频监控有其独到的优势，更是得到越来越广泛的应用。

2、系统原理

750kV超高压输电线路无线视频监控技术工作原理是：利用先进的图像数据采集压缩编解码技术、数据传输技术、太阳能转换蓄电池供电技术、监控中心服务器软件管理技术，对恶劣环境中运行的高压输电线路的运行状况进行全天候、实时监测，减少由于线路周围建筑施工（危险点）、导线覆冰、风偏舞动、线路大跨越、导线悬挂异物、塔材被盗等因素引起的电力事故。通过24小时全天候监测，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。

3、电力线路在线视频监测

输电线路状态监测系统包括覆冰、气象、图像（视频）、导线温度、导线微风振动、舞动、反外力破坏等产品，上述功能模块可单独使用也可任意组合使用。

该系统不仅可以通过各种探测器，探测到输电线的温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰状况，而且还能处理视频图像和图片等数字化信息。探测器将采集的信息通过GPRS/CDMA或无线局域网等通道手段，上传到输电线路状态在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图像、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时监视设备运行情况，准确判断设备状态和现场情况，指挥车辆和专业人员处理各种输电线路的检修和抢修工作。

它包括了10个子系统：输电线路图像视频监控系统、输电线路气象监测系统、输电线路风偏监测系统、输电线路等值覆冰厚度监测系统、输电线路杆塔倾斜监测系统、输电线路导线温度监测系统、输电线路现场污秽度监测系统、输电线路微风振动监测系统、输电线路导线舞动监测系统、输电线路导线弧垂监测系统。这些子系统之间相互独立，但又能够彼此协作，为电力的安全运行保驾护航。

根据监控需要选择指定输电铁塔作为监控铁塔，并安装无线通信基站，监控前端设备（监控摄像头+视频服务器）通过网线接入到无线基站。大部分的基站为子站，采用双模块无线MESH路由器。一个无线模块用于回传，连接到汇聚站；另外一个无线模块用于接入，巡线员可以使用标准的WiFi终端或笔记本电脑通过该站点与控制中心通信。每5—10Km左右设置一个汇聚站，采用四模块无线MESH路由器，将该距离范围内所有的子站接入到该汇聚站点。为提高系统可靠性还可使用两个互为主备的基站。

汇聚站下的所有基站属于一个子网，构建一个独立的子网，所有网络设备的IP地址在此子网内分配。汇聚站可从输电线路中间位置分成两个方向，通过多点跳接分别与线路两端的变电站有线局域网连接，最终接入到监控中心网络。

基于无线局域网无线传输网络，加上视频监控前端设备（摄像头、视频服务器等）、监控中心设备（监控平台、录像存储磁盘阵列等）以及供电系统（监控铁塔上设备的供电建议采用太阳能供电），构成完整的输电线路无线视频监控系统。该系统的无线传输网络，最大可提供60Mbps的业务带宽，最大跳数支持10跳，误码率小于0.001%，时延小于50ms，完全可保障实时监控视频的流畅传输。此外，该系统还可同时实现智能巡查：巡查人员在每个铁塔下可无线接入到系统网络，将所有的数据通过智能终端传输到控制中心；通过无线定位和图像监控，控制中心可以实时准确的了解巡查人员的当前位置和情况，增加巡查人员的安全性。

4、系统供电

由于无线视频监控装置一般安装在野外的杆塔上，现场无交流电源供给，所以都采用太阳能供电。选择合适功率的太阳能电板以及合适容量的蓄电池，对于保证系统全天候正常工作，同时，又兼顾安装施工、设备维护的方便性非常重要。

太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。

这其中，设备的低功耗模式工作是关键。低功耗设计在本系统中十分关键。由于采用太阳能供电，如果设备功耗过大，势必造成太阳能电板、蓄电池体积、重量变得庞大，给设备在杆塔上的安装带来不便，甚至无法安装、使用。

采用太阳能独立供电，无线传输，彻底无线化；组件灵活，小巧，方便安装与组网；交直流供电方式，满足多种负载用电的需要；安全性好，维护费用少，造价低。

5、结语

作为实时监控线路运行状态的技术手段，无线视频监控系统随着通信技术、计算机网络技术以及数字视频技术的飞速发展，对远距离超高压输电线路实行远程视频监控成为了可能，降低由于西北地区750kV超高压输电线路具有海拔高、风沙大、污染重、分布范围广等特点带来的设备风险，提高设备的寿命周期，使管理人员第一时间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低，同时大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。远程无线视频监控有其独到的优势，将会得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]易虹，张瑞.无线局域网的安全技术研究.网络安全技术与应用，2005；7： 62—64

[2]方原.GPRS编码方式3与方式4，电信网技术，2002； 6：32—34

[3]卢艳红.CDMA2000的体系演进及其关键技术.武汉职业技术学院学报，2003；2： 50— 53

第4篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词:电源; 优化配置

前言

多年以来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除了一些落后设备和元器件，改善了系统接线，提高了自动化水平，拥有了先进的技术指标，以及长寿命和少维护的原则，可靠性已大大提高。目前，高频开关电源、电池在线监测、绝缘在线监测在发电厂、变电站中获得了广泛应用。但是在蓄电池选择、充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等方面仍然存在一些影响直流电源可靠性的问题。除了设备技术质量方面的问题之外，本文将从设计选型方面对直流电源可靠性方面提出一些问题和解决办法。

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1双充电机双电池直流系统简介

1.1充电系统

过去 ,应用较多的充电机为磁放大型整流器和由分立元件或集成电路控制的可控硅型充电机。目前 ,普遍采用的充电机为由微机控制的可控硅型整流器和高频开关模块型整流器 ,直流电源具有智能化、网络化 ,能够和变电站综合自动化网络连接 ,具有遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。

充电装置一般采用两台相同的充电、浮充电装置 ,一台工作 ,另一台备用 ,每台均能进行充电、浮充电和均衡充电 ,做到一机多功能 ,两台充电装置互为备用。充电过程既恒流充电 - 均衡充电 - 浮充电 ,全由自动装置或微机控制来处理。在任何情况下 ,当电网解列或交流电源失电时 ,蓄电池组都能无间断地向控制母线供电 ,确保继电保护、自动装置、高压开关均有控制和操作电源。

1.1.1微机控制的可控硅整流器

微机控制的可控硅整流器主回路采用三相全控桥 ,将交流整流形成脉动直流 ,再通过电抗器 ,电容滤波器形成纹波小于 2 %的直流。采样用传感器 ,控制回路以 TC787为核心 ,采用双环反馈 ,控制移相触发器 ,来实现稳流和稳压。全自动兼容手动功能 ,从开机到主充、均充、浮充 ,全自动化切换。整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运行、电网解列、恢复送电等程序 ,实行自控制、自诊断、自报警 ,无需人员干预。带有谣信、遥测、遥控、遥调接口 ,与调度中心联网 ,受调度中心控制和操作 ,全面实现了直流电源的无人值班。按键和显示面板直观显示 ,可设定电压、电流值 ,可随时修改充电装置工作参数。

1.1.2高频开关电源模块(充电模块)与监控装置

充电模块具有体积小 ,重量轻 ,容量大等特点 ,采用 N + 1 备份 ,经济性好 ,可靠性高等特点。充电模块工作原理如图2 所示。

图2 充电模块原理图

三相交流电源经过 EMI滤波器输入到整流电路 ,将交流整流为脉动的直流输出 ,通过无功率因素校正(PFC)电路 ,将脉动的直流转换为平直的直流电源 ,DC／AC高频逆变器将直流转换为高频交流电源 ,通过高频整流电路将高频的 AC转换为高频脉动的直流 ,此直流通过高频滤波输出。其中DC／AC高频变换电路在脉宽调制(PWM)电路的控制下通过调整变换电路的脉冲宽度 ,以实现电压调整(包括稳压和电压整定) 。整个充电模块在微机系统的监控下工作 ,包括模块的保护、电压调整等 ,同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。充电模块的主要功能是实现 AC／DC 变换。充电模块可以在自动(监控模块控制)和手动(人为控制)两种工作方式下工作。高频开关电源模块的通用技术指标如表 1～3 所示

监控装置配有标准 RS- 485或 RS- 232接口 ,微机监控接口能和发电厂、变电站综合自动化连接 ,使直流电源的运行状况及时方便的传输到集控中心 ,具有遥测、遥信、遥控和遥调功能。具体指标如表4 所示。

2直流电源的配置

2.1 整流器交流输入回路的数量

直流电源的交流电源一般由交流站用电屏提供 ,如果有两台站用变 ,两路交流电源的切换一般在交流站用电屏内完成 ,这样给直流电源屏输入一回交流进线即可。如果交流站用电屏不具备自动投切功能 ,这样直流电源屏就需输入两回交流进线 ,在直流电源屏内实现自动切换。

2.2 高频开关整流模块和充电设备数量的选择原则

对于相控整流电源 ,一般要求有两套独立的整流系统 ,一套工作 ,一套备用 ,并能自动切换。对于高频开关电源 ,采用 N + 1 模块冗余设置方式 ,这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作 ,这与单机工作的相控充电设备有着质的不同。同时 ,高频开关整流模块可带电插拔 ,使得故障更换没有时间限制。

根据《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规范》(DL／T5044 - 95) ,充电设备的额定电流应为:

Is=0.1C10 + If

式中:Is―充电设备的额定电流

If ―直流系统经常负荷电流

C10 ―蓄电池10 小时放电电流

2.3 直流母线硅堆降压回路的设置

过去变电站的断路器多为电磁机构 ,合闸电流较大 ,另外 ,蓄电池(220V 系统电池多采用 108 只)在充放电过程中的电压变化较大 ,为满足对直流母线电压水平的要求(220V ±5) ,一般在合闸母线与控制母线之间设置硅堆降压装置。目前 ,变电站的断路器多采用弹簧和液压机构 ,合闸电流较小 ,采用阀控式铅酸免维护蓄电池(220V 系统电池多采用104 只) ,在充放电时电压变化范围小 ,可以不设硅堆降压装置 ,把合闸母线与控制母线合二为一。

2.4 直流配电开关的选择

过去的直流配电系统一般都采用负荷开关加熔断器的形式 ,存在着防护等级低 ,占用空间大 ,维护不便等问题。现在 ,随着国内外直流专用断路器的出现 ,直流系统的配电可以集中布置 ,节省空间和屏位 ,而且也容易接线 ,如采用正面开启式结构 ,更容易进行更换和维护。目前 ,国外生产的小型直流断路器 ,直流分断能力可达 DC250V/10kA ,完全可以满足控制负荷馈电用 ,大容量的直流断路器 ,直流分断能力可达 DC250V/50kA , 可以满足动力负荷馈电用。另外 ,这些直流断路器可以方便地加装辅助触点和故障报警触点。国内个别厂家 ,将小型交流断路器用在直流 220V 的线路中 ,由于其分断能力达不到要求 ,在过负荷或短路的情况下 ,造成开关烧毁或越级跳闸的情况时有发生 ,严重影响直流供电的可靠性。

3 蓄电池系统

3.1 蓄电池容量的选择

选择蓄电池容量的方法有电压控制法和阶梯负荷法 ,一般常用电压控制法 ,按照满足事故全停电状态下的持续放电容量和事故全停电状态下的冲击电流值来选择蓄电池容量。但是应注意在有人值班变电站的设计规范规定全站事故所用电停电时间按 1h 计算 ,而无人值班变电站的设计规范规定全站事故所用电停电时间按 2h 计算 ,这是考虑事故停电后增加维修人员前往变电站的路途时间1 小时。

3.2 蓄电池系统的监控

蓄电池是电源系统的重要组成部分 ,是重要场合供电的“最后一道防线”,因电池问题造成的事故或停机损失远比电池本身价值要高昂得多 ,因此直流电源应配有蓄电池实时监控装置 ,且监控装置能实现和变电站的综合自动化设备连网。蓄电池监控装置应具有电池组电压监测、单电池电压监测电池内阻监测、环境温度监测、充电电流和放电电流监测 ,还同时实现浮充电压报警、内阻事件报警、过放电报警、充电/放电电流过大报警、电池开路报警、电池短路报警等。

4 直流绝缘监测系统

变电站直流系统是一个十分庞大的多分支供电系统 ,其常见的故障是一点接地故障。在一般情况下 ,一点接地并不影响直流系统的运行。但如不能迅速找到接地故障点并予以修复 ,又发生另一点接地故障时 ,就可能造成继电器或保护装置的误动作 ,酿成重大事故。过去 ,变电站直流系统一般选用电磁型继电器构成的绝缘监测装置 ,它是利用电桥平衡的原理 ,主要存在以下问题∶当直流系统正负极绝缘电阻同等下降时 ,电桥未失去平衡 , 绝缘监测装置不能发出报警信号; 绝缘监测装置发出报警信号后 ,运行人员需要通过拉路的方法确定接地支路 ,费时费力且存在安全隐患。

如今 ,直流系统配置微机型直流绝缘监测装置。直流监测系统采用平衡桥及不平衡桥相结合的原理 ,检测母线对地绝缘状态。不向直流系统输入信号 ,不受直流馈线对地电容影响。支路检测使用差值计算 ,准确计算出正、负母线接地阻抗及各支路正、负端接地阻抗 ,当检测到接地阻抗值小于设定报警阻抗值时 ,设备给出报警信号及其阻抗值 ,直到报警信号消除为止。该系统具有三种检测方式:自动巡检、平衡巡检、不平衡巡检。用户可根据实际需要设定设备的工作状态。平衡检测是利用平衡电桥及各支路的传感器检测母线及支路的接地情况;不平衡检测是利用不平衡电桥检测;而自动检测主要是利用平衡电桥进行检测 ,当有接地发生时 ,平衡电桥被破坏 ,系统将自动启动不平衡检测 ,以准确检测出接地支路及其接地阻抗值。其基本功能应能完成在线监测直流系统的母线电压和对地绝缘电阻 ,显示母线电压值和正负母线对地绝缘电阻值。当母线电压过高过低或对地绝缘电阻过低时发出相应的告警信号 ,告警门限参数可手工设置。另外 ,监测装置具有支路巡检功能 ,可以在线检测各馈线支路的绝缘电阻 ,通过 RS485 或RS422串口 ,监测装置可以将直流系统正负母线及各支路对地的绝缘电阻值上送至系统监控单元。

第5篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词:电源; 优化配置

前言

多年以来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除了一些落后设备和元器件，改善了系统接线，提高了自动化水平，拥有了先进的技术指标，以及长寿命和少维护的原则，可靠性已大大提高。目前，高频开关电源、电池在线监测、绝缘在线监测在发电厂、变电站中获得了广泛应用。但是在蓄电池选择、充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等方面仍然存在一些影响直流电源可靠性的问题。除了设备技术质量方面的问题之外，本文将从设计选型方面对直流电源可靠性方面提出一些问题和解决办法。

直流操作电源系统是发电厂、变电站中不可缺少的二次设备之一,它的可靠性直接影响发电厂和变电站设备的安全可靠运行。为了使设备正常运行和进行事故处理，可靠的直流电源是必不可缺少的，它给在正常运行中的电力设备提供控制、保护、信号电源，使高压断路器可以正常操作，尤其是当电力系统事故交流电源停电时，更需要一套安全可靠的直流电源，它除了给上述负荷供电外，还要给直流电动机、事故照明及UPS等负荷供电，才能保证电力系统的事故处理和恢复供电。

1双充电机双电池直流系统简介

双充电机双电池直流系统原理图如图1 所示。

图1 双充电机双电池直流系统原理图

此直流系统是采用双充电机双电池构成的22 系统 ,因为采用的是双机备份 ,所以一般用在重要不能长时间停电的发电厂、变电站中。此系统由两套充电机、两组蓄电池、两套电池巡检装置、一套微机绝缘装置、两段母线及开关构成。为防止两组蓄电池并列运行 ,造成两组蓄电池之间环流 ,安装了四只隔离二极管(1D1、1D2、2D1、2D2) 。这里需要指出的是尽量不采用两套微机绝缘装置分挂两段母线上 ,而采用两段母线共用一套微机绝缘装置 ,这是因为有些微机绝缘装置工作原理是检查接地时对地注入信号 ,当任何一套充电设备故障时 ,合上Q5 母连开关 ,两段母线合为一段 ,当有接地故障时 ,两套绝缘装置都对接地点注入信号 ,将互相干扰 ,严重影响接地点的正确查找。

1.1充电系统

1.1.1微机控制的可控硅整流器

工作参数。

1.1.2高频开关电源模块(充电模块)与监控装置

充电模块具有体积小 ,重量轻 ,容量大等特点 ,采用 N + 1 备份 ,经济性好 ,可靠性高等特点。充电模块工作原理如图2 所示。

图2 充电模块原理图

三相交流电源经过 EMI滤波器输入到整流电路 ,将交流整流为脉动的直流输出 ,通过无功率因素校正(PFC)电路 ,将脉动的直流转换为平直的直流电源 ,DC／AC高频逆变器将直流转换为高频交流电源 ,通过高频整流电路将高频的 AC转换为高频脉动的直流 ,此直流通过高频滤波输出。其中DC／AC高频变换电路在脉宽调制(PWM)电路的控制下通过调整变换电路的脉冲宽度 ,以实现电压调整(包括稳压和电压整定) 。整个充电模块在微机系统的监控下工作 ,包括模块的保护、电压调整等 ,同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。充电模块的主要功能是实现 AC／DC 变换。充电模块可以在自动(监控模块控制)和手动(人为控制)两种工作方式下工作。高频开关电源模块的通用技术指标如表 1～3 所示

表1 充电模块输入特性表

表2 充电模块输出特性表

表3 充电模块保护特性表

监控装置配有标准 RS- 485或 RS- 232接口 ,微机监控接口能和发电厂、变电站综合自动化连接 ,使直流电源的运行状况及时方便的传输到集控中心 ,具有遥测、遥信、遥控和遥调功能。具体指标如表4 所示。

表4 监控功能说明

2直流电源的配置

2.1 整流器交流输入回路的数量

2.2 高频开关整流模块和充电设备数量的选择原则

对于相控整流电源 ,一般要求有两套独立的整流系统 ,一套工作 ,一套备用 ,并能自动切换。对于高频开关电源 ,采用 N + 1 模块冗余设置方式 ,这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作 ,这与单机工作的相控充电设备有着质的不同。同时 ,高频开关整流模块可带电插拔 ,使得故障更换没有时间限制。

根据《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规范》(DL／T5044 - 95) ,充电设备的额定电流应为:

Is=0.1C10 + If

式中:Is―充电设备的额定电流

If ―直流系统经常负荷电流

C10 ―蓄电池10 小时放电电流

2.3 直流母线硅堆降压回路的设置

过去变电站的断路器多为电磁机构 ,合闸电流较大 ,另外 ,蓄电池(220V 系统电池多采用 108 只)在充放电过程中的电压变化较大 ,为满足对直流母线电压水平的要求(220V ±5) ,一般在合闸母线与控制母线之间设置硅堆降压装置。目前 ,变电站的断路器多采用弹簧和液压机构 ,合闸电流较小 ,采用阀控式铅酸免维护蓄电池(220V 系统电池多采用104 只) ,在充放电时电压变化范围小 ,可以不设硅堆降压装置 ,把合闸母线与控制母线合二为一。

3 蓄电池系统

3.1 蓄电池容量的选择

3.2 蓄电池系统的监控

4 直流绝缘监测系统

变电站直流系统是一个十分庞大的多分支供电系统 ,其常见的故障是一点接地故障。在一般情况下 ,一点接地并不影响直流系统的运行。但如不能迅速找到接地故障点并予以修复 ,又发生另一点接地故障时 ,就可能造成继电器或保护装置的误动作 ,酿成重大事故。过去 ,变电站直流系统一般选用电磁型继电器构成的绝缘监测装置 ,它是利用电桥平衡的原理 ,主要存在以下问题∶当直流系统正负极绝缘电阻同等下降时 ,电桥未失去平衡 , 绝缘监测装置不能发出报警信号; 绝缘监测装置发出报警信号后 ,运行人员需要通过拉路的方法确定接地支路 ,费时费力且存在安全隐患。

5 事故照明系统

在发电厂、变电站站内发生事故 ,站用交流全部失电时 ,需要一套事故照明系统给厂房、变电站照明系统提供直流不间断供电 ,以利于站内维修人员及时处理故障。事故照明系统原理图如图 3 所示。事故照明系统选用时 ,一般要根据厂房、变电站照明网络供电 , 厂房、变电站中正常照明网络电压应为 AC380/AC220V ,事故照明电源可由直流电源屏提供 ,其电源电压为DC220V 或DC110V。照明器端电压的偏移 ,一般不应高于额定电压的 105 %; 对视觉要求较高的室内照明为额定电压的 97. 5 %,如中控制室、生产办公楼等; 一般室内、室外工作场所的照明为额定电压的 95 %; 事故照明、道路照明、安全照明及电压为 12～36V 的照明为额定电压的90 %。厂房、变电站中正常照明供电由一台或二台厂/站用电提供 ,先引到交流电源屏再由该屏分配若干回路 ,引至照明配电箱。交流电源屏兼顾其他电气二次设备微机、通讯等供电。事故照明系统应由直流电源屏直流系统供电。事故照明与正常照明可同时运行 ,正常时由所用电源供电 ,事故时应能自动切换到直流母线供电。厂房、变电站的事故照明根据具体情况也可以采用多盏应急灯照明。厂房、变电站照明线路负荷计算 , 应根据照明线路所带负荷具体情况及分支、干线特性进行计算 ,具体公式如下:

照明分支线路负荷计算:

图3 事故照明原理图

6 通信用直流电源

变电站实行无人值班后,变电站的所有信息需要通过通信远动设备可靠迅速地传输到集控站或调度端,因此通信远动设备运行的可靠性显得尤为重要,而通信远动设备供电电源是否能稳定运行是通信远动设备可靠运行的重要环节。

一种方法是通信远动设备的电源是独立的一套电源系统,由 - 48V 充电机、蓄电池组和配电屏组成,有专用的通信电源室,由变电站运行人员负责管理或通过通信端口与上位机相连实现无人值守。这种方法需要单配一组蓄电池。

另一种方法是 ,利用变电站现有的220V直流系统,在直流电源装置上安装两台 - 220V/- 48V10A直流变换器。这样处理通信远动设备的电源问题,具有以下优点:

1)减少了一套通信远动专用的直流电源系统 ,同时也省去了相应的厂房等设施 ,节省了投资和维护费用。

2)两台- 220V/- 48V直流变换器并联运行,互为备用, 直流变换器含有微机接口,和变电站综合自动化通信网相连,具有实时监测功能 ,这也为通信用直流电源提供了可靠保证。

3)控制和保护用直流电源与通信远动用直流电源合二为一,控制和保护用直流电源配备的大容量的蓄电池也为通信用直流电源提供了大容量的后备电源。

4)控制和保护用直流电源是变电站非常重要的设备,操作队人员巡视时重视 ,安全运行可靠性高 ,这也为通信远动用直流电源提供了可靠保证。

7结论

直流电源是电力系统重要设备,作为发电厂、变电站自动控制、保护、开关分合、事故照明等的重要电源 ,其性能和质量的好坏直接关系到电网的稳定运行和设备安全。特别是在变电站实行无人值班后,要求直流电源的可靠性及自动化程度更高、功能更完善。所以在电力系统中正确配置直流系统对电网的稳定运行和设备安全是至关重要的。

参考文献:

1 关根志,贺景亮. 电气设备的绝缘在线监测与状态维修

2 姜丽君. 集成电路物移相触发器《电力电子技术》

第6篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词：煤矿 供电系统 10kV高压开关柜 10kV无功补偿

1 矿井供电电网介绍

本矿分别是I回路引自马村110kV变电站，供电距离：3.56km；II回路引自东周35kV变电站，供电距离：3.9km；导线型号为JKLGYJ/Q-240mm2。当任一回路电源停止运行时，另一回仍能保证全矿负荷用电。两回电源线路均采用混凝土单杆架设，一回工作一回备用，当任一回路电源停止运行时，另一回仍能保证全矿井负荷用电。矿井的两回电源线路上都不得分接任何负荷，两回架空线路未共杆架设。除此以外本矿还自备电源，自备电源为：1200GF柴油发电机组，并且对备用电源进行日常管理和维护，每10天对柴油发电机组进行一次启动和运行试验。从而保证了矿井供电电源线路发生故障或其它原因断电，备用电源能够及时的投入使用，使矿井通风机等在10min内可靠的启动并运行，缩短了停电时间，降低了事故的危害程度，控制事故波及的范围。

2 矿井供电网络布置

10kV计量2回路，10kV进行2回路，10kV PT 2回路，10kV站变2回路，10kV电容2回路，10kV出线14回路，分段隔离各一回，接线方式为单母分段接线；电缆进出线方式。另外在矿区内部选型2台箱式变电站进行全部负荷分配。1000kVA箱式变电站用来控制生产区域供电；315kVA箱式变电站用来控制生活区用电。

地面10kV变电所内10kV及0.4kV母线均为单母线分段。向井下供电的高压10kV系统采用中性点不直接接地系统；低压380/220V系统采用中性点接地系统。所内布置屋内10kV高压配电室，0.4kV低压配电室和补偿电容器室、控制室、值班室，两台地面主变压器选用SCB10-315kVA 10/0.4kV和SCB10-1000kVA 10/0.4kV干式变压器各两台。变压器负荷率为81.04%，保证率为100%。

所用电源为交流电源：380/220V，电源取自0.4kV低压开关柜，作为变电站内的动力、照明及操作电源。根据运行方式，全矿井无功补偿采用变电所10kV侧采用MNG型动态自动无功补偿装置，补偿容量1800kVar。10kV架空输电线路终端杆上设避雷器，防止雷电引入变电所内。10kV母线上装设阀型避雷器，防止内过电压。10kV架空输电线路两端装设管型避雷器，防止雷电引入变电所内。10kV变电所架设避雷针，防直击雷。本矿用电计量装于10kV进线侧，10kV进线一回工作，一回带电备用；变电所采用直流操作的方式，操作电源取自免维护铅酸蓄电池。变电所设计采用微机保护和微机监控设备，完成对主变电所主设备的控制、保护、测量、信号等功能。

3 开闭所供电设备及有关保护装置功能

3.1 10kV开关柜 采用KYN28A-12（Z），具有完善的防误机械联锁装置：能够有效的防止电气误操作事故的发生。开关柜电缆室门与接地开关实现机械联锁，保证接地开关合上后方可开门。

3.2 综合保护 随着电力系统的自动化建设和改造不断的发展，电网企业大多已经实现了对远程变电站的遥测、遥信、遥控、遥调，即“四遥”功能。我矿为了提高劳动生产率，增加企业经济效益，对电力生产实现无人值守模式和远程遥控操作。设计了集摇视系统、安全保卫系统、消防系统、环境监测系统和动力监测系统五大功能，一旦变电站内部发生安全或者设备数据的报警，系统科通过综合智能控制系统集中管理，做到了集中监控、存储和管理，更便于应急指挥，实现了对变电站区域内场景情况的监视、设备的外观状态及隔离开关的分合状态以及主控室、高压室、蓄电池室、电缆层、通讯机房等情况的监测。安全防护系统、消防报警系统等科进行周界、室内、门禁的报警及安全布控。

报警功能：当发生报警事故时，能够自动切换至相应摄像机，并自动进行存盘录像，同时传播报警信息和相关图像。

周界报警系统：安全可靠，对人体无直接伤害，故障率低、误报率低。能够不受气候、地形、树木、小动物等影响，无盲区、无死角。

消防报警系统：具有强大的分析、判断能力，通过探测器运行程序，能够自动完成外界环境参数变化的补偿及火警、故障的判断，大大的提高了整个系统探测火灾的实时性、准确性。

3.3 直流电源系统 原系统存在的问题高配电室直流操作电源系统通常包括两路380VAC供电电源、低压交流配电屏、直流整流控制屏。蓄电池组和操作信号屏、原系统存在如下问题：①系统设计不规范。系统仅有一路来自相邻低配电室提供的380VAC电源，当低配电室发生电器故障或设备需要检修时，直接影响到系统正常供电。②电器设备老化。低压交流配电屏内电源小母排氧化严重，铅酸蓄电池柜体经长期腐蚀已变形。③电器设备技术落后，设备维护成本高。低压交流配电屏采用开关受电，缺少电控操作。整流控制插件板备件短缺，故障修复比较困难。铅酸蓄电池组，单个蓄电池容量小，总体数量要求多。在蓄电池充放电过程中，电解液不同程度泄漏。铅酸蓄电池每半年需要补充电解液，使用寿命不超过二年。

为了实现对二次回路的信号设备、保护、自动装置、事故照明等提供直流电源，由电池屏和直流充电屏（直流屏）组成，蓄电池采用12V阀控式铅酸免维护理士电池，是直流电源系统的备用电源，交流配电设备的操作电影。微机监控单元采用大屏幕液晶汉字显示，通过监控单元进行整流模块参数设置，实现了对各回路及充电模块状况在线显示。具有直流系统绝缘在线监测、自动降压、防雷等功能。

3.4 微机五防 《电业安全工作规程》规定：“为防止误操作，高压电气设备都应加装防误操作的闭锁装置”。现在，防误装置已成为防止误操作、确保变电站的安全运行和保证电气设备、人身安全的有效而可行的手段。

传统的电气防误操作技术是现场的一种电气联锁装置，它是通过相关设备的辅助接点连接来实现闭锁。它只能防止开关、隔离开关、地刀的错误操作，但是对误入带点间隔、接地线的挂接（拆除）起不到作用，根本无法实现完整的“五防”功能，针对这些漏洞我矿开闭所装设了微机“五防”系统，防误闭锁装置是由计算机、电脑钥匙、电编码锁、机械编码锁及其附件组成。依靠闭锁逻辑和现场钥匙实现对断路器、隔离开关、接地开关、地线、遮拦或开关柜的闭锁，其装置具有强制运行人员按照给定的安全操作程序对电气设备进行操作，避免电气五操作，实现五防（①防止误分、误合开关。②防止带负荷拉、合刀闸。③防止带电挂接地线或合接地刀。④防止带接地线或接地刀闸合开关或合分刀闸。⑤防止误入带电间隔）要求。

3.5 无功补偿系统 随着科学技术的发展，煤矿设备也在朝大功率、变频化方向发展。我矿地面主通风机、主斜井提升机、空压机等都是变频驱动，但是大功率的整流器件的使用给电网带来影响，为了杜绝谐波对电网造成影响，我矿10kV母线上共装设补偿装置2套，每套补偿容量均为2400kVar，将低网损，高效节能，提高了负荷功率因数；抑制系统谐波，稳定电压；减少无功电流，节省变压器的增容费用，对用电质量和用电设备的安全等方面起到了重要的作用。

4 结语

煤矿供电是保证矿井运转的前提条件，是非常重要的，对设备合理的选型，正确安装并使用它们不仅可以避免或减少事故的发生，而且会给企业带来效益。对于设备的选型应根据各个煤矿的实际需求进行，不能一概而论。只有将各类设备的保护配备齐全，才能保证矿井供电系统的正常运行。

参考文献：

[1]周作学.10kV供电系统在煤矿深井生产中的应用[J].价值工程，2011（09）.

第7篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词：智能变电所系统功能整合

中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：

1前言

智能化变电所经过近几年的发展，特别是经过两批试点变电所的建设，其优势和缺点渐渐表现出来，系统功能整合为智能变电所一大特点，其站控层功能有进一步整合的空间，间隔层及过程层设备的整合也能更进一步，本文重点阐述了六个整合方案，并通过比较，针对该110千伏变电所选出最合适的方案。

方案一整合：一体化合并单元与智能终端的整合

方案二整合：将保护信息子站整合进监控软件；

方案三整合：采用故障录波及网络分析仪一体化装置；

方案四整合：将变压器油色谱监测系统与智能辅助系统整合；

方案五整合：使监控系统实现“一键式”顺序操作；

方案六整合：交直流一体化电源系统的整合。

2合并单元和智能终端整合

2.1现状及整合的必要性

目前在建的许多智能化变电所均采用了合并单元和智能终端就地下放的安装模式。在110千伏及以下电压等级的变电所中，110千伏线路间隔采用单套配置原则，即有l套保护、合并单元和智能终端；主变保护各侧合并单元均按照2套配置，智能终端按照单套配置。

由于智能组件柜采用就地安装原则，保护测控、计量、智能终端及光纤盒均就地安装，并对温湿度控制提出要求，智能组件柜的体积就比常规站要大得多。

如果把合并单元和智能终端作为一体化设备，则可以很好地解决智能控制柜的安装问题，又可以节省大量的建设资金，不失为一种较好的应用模式。

2.2合并单元

合并单元用于二次设备之间的信息交换，主要用于连接数字化输出的电子式互感器与保护、测控及表计。随着智能化变电所的全面建设，合并单元的含义也有所扩展。部分变电所仍采用常规互感器，不接收数字量而是直接采集常规模拟量的合并单元。再如一个线路间隔的合并单元既采集常规的三相电流电压信号，同时又接收电子式互感器的母线电压信号。

2.3智能终端

智能终端作为过程层中的重要设备，实现了对断路器间隔的完全控制（包括断路器、接地刀闸和隔离刀闸）。由于IEC 61850-8-1标准中的GOOSE也是通过组网方式来进行传输，不可避免地对交换机也产生了较大的依赖，虽然可以通过双网的模式降低交换机带来的风险程度，但不能从根本上解决问题。

智能终端的GOOSE应用较传统操作箱在安全性方面得到较大幅度提高。一方面，由于采用光纤进行信号传输，所以抗电磁干扰性能有较大提升；另一方面，由于采用了数字信号通信的逻辑连接方式，可以实现在线物理连接断链检测，实现了在线智能告警。

2.4合并单元和智能终端一体化的可行性分析

2.4.1负载率分析

合并单元作为数据同步的关键性设备，需要同步三相保护、测量电流和三相电压，可能还需要同步外接零序电流和间隙零序电流等，加上双A/D采样后需要同步的信号多的时候可能达到20路左右，发送速率一般为4 kHz，信号间的同步通常使用插值方式来进行。而智能终端由于实时性要求没有合并单元那么高，处理报文的中断时间设为833μs即可。

由此可见，合并单元单独IEC61850-9-2的发送对DSP资源的占用不是很多；智能终端单独GOOSE接收和发送对DSP资源的占用也不是很多，所以完全可以将IEC 61850-9-2和GOOSE报文的处理放在一个DSP上完成。设计时只需要保证IEC 61850-9-2运行优先级比GOOSE优先级高，保证IEC 61850-9-2的实时性即可。

2.4.2 一体化后的单元体积

目前国内的二次设备生产厂家合并单元体积大小不一，有标准整层4U的，有标准整层1U的，也有宽度为半层4U的,总体来说装置空间空余比较多，可用空间还比较大。从上面的分析可知由于合并单元对空间的需求较小，为合并单元和智能终端的合并在装置空间上提供了可行性。

2.4.3 配置方案

综上所述，使用智能终端和合并单元一体化装置在技术上是可行的，符合国家建设智能电网的初衷，并且现在已有成熟的产品装置（如南瑞继保公司生产的PCS-222）。

3保护信息子站与监控软件整合方案研究

从最近投运的智能变电所来看，对于110千伏变电所，其监控主站与继电保护子站共同从测控保护一体化装置内采集信息，测控报文、保护信息，都从一体化装置内部采集，虽然报文的格式不同，但两者以相同的DL/T860规约在站控层网络内部传输。因此一体化信息平台能够集成监控主站及继保子站的功能，将两者融合在同一平台内。

两者融合也不会对现行的运行、维护、分工造成挑战，原监控主站和保子站归保护班负责，合并后的一体化信息平台仍然划归保护班负责。

随着智能变电所状态检修的逐步推进，智能变电所继电保护状态检修，将实现全站电压等级继电保护装置的状态监测。站控层增加状态监测服务器，用来接收存储保护装置上送的状态信息，并且支持将就地监测信息远传，支持远程访问服务器数据。

4 故障录波与网络记录分析仪的整合方案研究

4.1 网络记录分析仪配置现状

与常规变电所综合自动化系统相比，智能化变电所的自动化系统存在大量的网络，其网络的工作状态好坏将直接影响变电所的运行安全，而IEC 61850的通讯透明性，要求必须借助更加专业的设备来实现对通讯系统的全面分析和评估，实时掌握和分析、评估系统的通讯全貌，能够记录站内网络所有报文，监视站内网络工作状态，并提供一套事后网络报文分析专家系统。实现对全站通信报文的捕捉、存储、诊断、统计和分析。因此智能化变电所大多配置1台网络报文分析仪。

4.2 故障录波配置现状

智能化变电所的保护如果动作，为了分析采样值及跳闸信号的正确性，需要详细分析保护发生时刻的信息，因此，智能化变电所需要配置故障录波系统。特有的连续录波可高速存储至少15天的数据：除了提供传统的故障录波之外，专门开发了连续录波功能。此部分功能一般配置在智能变电所的高级功能运用中。

对应于该变电所，它采用“三层一网”的结构，最大限度的实现“两型一化”的精神。在这种网络结构中，单独设立网络报文分析仪及故障录波功能是没有必要的。

4.3 故障录波与网络记录分析仪的整合

二者整合的方案有两种：

方案一：应使就地的合并单元、智能终端一体化装置具备SV报文、GOOSE报文记录功能。合并单元、智能终端一体化装置能有效的记录发出的SV报文、GOOSE报文和有效的记录收到的SV报文、GOOSE报文，能将报文存储在装置内至少1天，并能提供查看方法。

方案二：应使间隔层测控保护一体化装置配置故障录波插件，具备SV报文、GOOSE报文记录功能。测控保护一体化装置的故障录波插件能有效的记录收到的SV报文、GOOSE报文和有效的记录发出的GOOSE报文，能将报文存储在装置内至少1天，并能提供查看方法。

此种配置可以监控过程层、间隔层的各种报文及故障录波报文，无法监控站控层网络报文。但对于一个110千伏终端变电所而言，已经解决了间隔层保护动作的追忆，能够满足使用要求了。

在该变电所中两种功能的整合采用方案二。

5 状态监控功能的整合

智能变电所的一次设备状态监测可随时了解一次设备的运行状况、评估设备健康程度和使用寿命，有利于变电所的安全运行和全寿命周期管理。

状态监测系统采用分层分布式机构，由传感器、状态检测IED、后台系统构成，由状态检测IED进行就地诊断；后台主机与智能辅助系统主机共用，实现软件相互兼容。

状态监测系统的传感器与状态监测IED间采用RS485总线或CAN总线方式传输模拟量数据；状态监测IED之间或状态监测IED与后台系统间采用DL/T 860标准通信，通信网络采用l00M及以上高速以太网。不配置独立的在线监测后台主机，在线监测后台与一体化平台集成，并预留至省网输变电设备在线监测中心的数据远传通信接口。

变压器的状态监控由油色谱监测单元、智能IED及状态分析软件三部分组成。变压器油色谱监测单元安装在变压器底部放油阀、采用油泵强制循环保证油样无死区；变压器监测IED安装在变压器附近的智能组件柜内，实现变压器的在线监测、状态评估、就地预警；状态监测后台实现全站设备状态监测数据的传输、汇总和诊断分析。

状态监控系统通过接收数据，在确保变压器安全、稳定、经济运行和保证供电量的基础上充分利用现有设备和原有资金条件下，通过电网实际运行数据，对电网所允许的各种运行方式进行计算，与实际运行方式进行比较，得出降低电网有功损耗的策略，如满足损耗减少的裕度和投切次数的要求，则给出变压器最佳经济运行方式，并指出调整后可降低的有功、无功损耗。变压器经济运行是电力系统经济运行的重要环节，也是降低电力系统网损的重要措施。变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗与变压器的技术特性有关，同时随着负载的变化而产生非线性的变化。因此，根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。该系统将实现在线灵敏度分析功能，在线计算无功补偿设备、有载分接开关对全网各节点电压的灵敏度，也可以计算以上设备调节对全网网损的灵敏度。在安全、稳定、经济运行的条件下，通过调整负载，提高负荷率，提高功率因数，使变压器在经济运行区的优选运行段内工作。

在经济条件允许下，采取调换、更新或改造变压器等办法，以达到变压器经济运行效果。可靠实现变压器和线路运行方式的在线优化分析和自动控制。

6“一键式”顺序控制功能

变电所顺序控制是指变电所内智能设备依据变电所操作票的执行顺序和执行结果校核要求，有站内智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行过程。实际操作时只需要变电所内运行人员或调度运行人员根据操作要求选择一条顺序操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电所内智能电子设备自动完成。在智能化变电所内实施顺序操作，能够使智能化变电所真正实现无人值班，达到变电所“减员增效”的目的；同时通过顺控操作，减少或无需人工操作，最大限度地减少操作失误，缩短操作时间，提高变电所的智能化程度和安全运行水平。因此，《无人值守变电所和监控中心技术导则》已把顺控功能作为自动化系统应具备的一项基本功能。

智能化变电所的几个特点：一次设备智能化和二次设备网络化；互操作性和开放性；分层分布式系统；一次设备和二次设备可靠性的提高。这几个特点，都很好的满足程控操作对变电所的一次和二次的要求。

一次断路器、隔离开关、保护软压板等顺控控制由主站工作站及后台监控系统实现一键式控制，系统判断操作正确后自动完成相关运行方式变化要求的设备控制，顺序控制过程中系统给出相关的动作记录及动作结果，如果识别一次设备不正确时应及时停止操作并告警。

7 交直流一体化电源系统的整合

将该变电所直流系统、交流系统（380/220V低压开关柜）、逆变电源系统、通信电源系统四项分系统整合为交直流一体化电源系统。结合本站布置紧凑的情况，直流系统额定输出电压为DC220V，通信电源模块额定输出电压为DC48V。整合操作与通信直流电源系统，蓄电池合并，采用DC/DC高频开关电源变换装置提供通信电源。取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。

交直流一体化电源系统将直流控制电源、电力专用UPS电源、电力专用逆变电源（INV）等统一设计组合为一体，通过统一的智能网络平台，实现变电所交流控制电源的集中供电和统一的监控管理，进而实现在线的状态检测。共享监控单元，采用IEC61850统一与站控层交换信息，实现对交直流控制电源全参数透明化管理。

其具体实时方案为：

（1）使用UPS直接挂于直流母线代替。

（2）取消通信蓄电池组及充电设备，使用DC/DC变换器直接挂于直流母线代替。

（3）系统联动：根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到最佳方式运行。

（4）统一进行波形优化处理：针对逆变电源反灌电流影响充电模块均流进行抑制等。

（5）统一进行防雷配置。在交流母线、直流母线上防雷器采用C级、D 级两级保护机制，有效地保护内部电路不致因为输入回路遭受感应雷击和线路上过电压而受到损害，提高系统的可靠性。

（6）专家智能管理系统：固定数据库+实时数据库+专家智能管理。

（7）加强二次配电智能管理。将二次配电双路进线设置自动切换功

能，使其具备智能调度功能。

（8）所用电源设置ATS进线开关，通过智能电源监控模块实现占用电源的自投功能。

（9）所有出线开关智能模块化，将所有的直流负荷、交流负荷分等级、分时间供电。根据通信设备、照明设备、保护的用电时间，有选择的由总控单元控制开关的启停，减少电池的容量。

将开关、传感器、智能电路集成在一个机箱模块内。主要包括：交流进线模块、交流馈线模块、充电模块、降压模块、逆变电源模块、直流馈线模块、蓄电池监测模块；实现站用电源开关智能模块化后，能够达到模块外无二次接线、对外只有通信联线，检修维护标准化。将直流馈线绝缘监测功能放于直流馈线模块中实现，蓄电池巡检分屏实现。这样便可消灭柜间联络电缆。

采用交直流一体化电源系统的优越性表现：

一是减少蓄电池组类型配置：将操作电源电池组、UPS电池组、通信电池组合并成为1组电池；二是一体化设计：外观一致、减少重复配置、减少组屏数、节约占地空间；三是网络化：各子系统智能设备通过通信网络接入一体化监控器，一体化监控器1个通信口接入综自/调度系统；四是智能化：在一体化监控器或远方管理系统可实时查看站用电源各子系统电量、开关量、事件信息，可修改系统参数、运行方式、遥控开关、对时，实现站用电源“四遥”；五是兼容性强：由监控中心单元兼容各部分监控单元，一个接口，一种规约接入综自系统；六是更可靠：资源共享后组屏更从容，一体化蓄电池维护更有保证，一体化设计，分布式实现，更注重故障隔离；七是更方便：图形界面显示，操作方便简单。一个位置可以浏览全部电源系统的运行状况，多套系统一体化维护更加方便。

8 结语

通过对该变电所各种二次功能的整合，使其具备了智能变电所所具有的先进、可靠、低碳、环保功能，体现了智能变电所的特点。

参考文献：

［1］GB50059-1992 《35千伏～110千伏变电所设计规范》

［2］DL/T5103 《35千伏～110千伏无人值班变电所设计规范》

［3］Q/GDW393-2009 《110(66)kV～220kV智能变电站设计规范》

第8篇：蓄电池在线监测系统范文

关键词：SCADA 通信站 环境监控系统 研究与应用

1 通信站环境监控系统工程

通信站环境监控系统主要包括机房环境及动力设备监控系统、视频监控系统两部分。电力通信网目前通信站一般都位于变电所内，除了地调中心通信机房有人值班外，其他通信站均为无人值守通信站。实施这些通信站的通信电源乃至整个机房环境监控是很有必要的。

1.1 通信机房动力环境监测量范围

1.1.1 机房温/湿度。

1.1.2 智能动力设备(配电屏、整流设备、蓄电池组)要求采集如下信息：①交流配电：三相交流输入电压、故障告警；交流输入故障(过压、欠压、缺相)。②直流配电：直流母线总电压；直流输出过压／欠压；压限告警。③整流单元：输出总电压、总电流；整流模块故障总告警。④蓄电池组：电池组总电压。⑤载波设备总告警。⑥通信机房消防报警由变电站统一考虑。

1.1.3 无通信机房的110kV变电站，动力监测基本要求：①交流配电：三相交流输入电压、故障告警；交流输入故障(过压、欠压、缺相)。②直流配电：直流母线总电压；直流输出过压／欠压；压限告警。③整流单元：输出总电压、总电流；整流模块故障总告警。④蓄电池组：电池组总电压。⑤载波设备总告警。

1.2 变电站端监测显示要求 上述通信机房动力环境监测信号（遥信、遥测和开关量等）在变电站要求画面显示，告警画面变色闪动、声音告警。声音告警确认后可人工屏蔽。

1.3 地调端监测显示要求 各供电局所辖的变电站的无人值班通信机房动力环境监测信号要求送到本局调度自动化系统，开通供电局地调端通信中心机房登录Web服务器的权限，以浏览方式监视通信机房动力环境状态，其画面要求具备声、光告警。

1.4 省网通信调度监测显示要求 220kV及以上变电站通信机房动力环境监测信号要求送到中调调度自动化系统，通信调度员通过登录中调DMIS的Web服务器，浏览各通信机房动力环境状态和告警信息。

1.5 通信机房闭路监视 要求在通信机房安装摄像头，实现对整个机房的闭路监视。并将监视信号接入变电站闭路监视系统。同时可对异常/事故前状态及异常/事故时的状态进行录像。并将监视信号接入地调监控中心监视系统，由地调监控中心监视。

2 通信机房动力环境监测系统、视频监控系统实施

该系统按功能共分三个子系统：前端信号采集系统、监控子站和监控服务器系统。

2.1 前端信号采集系统 前端信号采集系统系统主要硬件是红外一体化摄像机、温湿度传感器、交流电压变送器、直流电压变送器组成。

2.2 监控子站 在通信机房的19”机柜里安装一台硬盘录像机，用于把通信机房内摄像头的模拟信号处理为数字信号通过网络传输，经过协议转换器，转换成E1信号接口，通过河池通信网络传输到监控中心。

2.3 监控服务器系统（通过SCADA系统完成）

2.3.1 主站端硬件系统：利用调度中心现有的SCADA数据库服务器、音箱、以太网光纤收发器。

2.3.2 主站端软件系统：利用调度中心现有监控软件、数据库软件、操作系统软件、杀毒软件。界面的开发任务由SCADA系统厂家完成。

3 设备主要功能和技术参数

3.1 主站端

3.1.1 主站端硬件系统：利用调度中心现有的数据库服务器、音箱、以太网光纤收发器。

3.1.2 主站端软件系统：利用调度中心现有监控软件、数据库软件、操作系统软件、杀毒软件。界面的开发任务由SCADA系统厂家完成。

3.1.3 主站端功能介绍：①以形象直观的图形界面方式实时显示本LSC所辖范围内各基站监控对象的分布状况、工作状态和运行参数。②提供整个监控系统网络构成模拟浏览图，能够快速进入所选择的基站，浏览基站监控信息。③监控系统数据信息的显示可按端局和按设备类别支持多种列表显示方式。④自诊断功能，对监控系统本身设备的故障及时监测并能发出告警。⑤信息打印功能具有：a出现告警立即打印；b根据管理需要定时打印；c屏幕拷贝打印。⑥实时接收各通站动力设备和机房环境的告警信息，具有以下告警功能：a分级告警功能显示；b紧急告警；c重要告警；d一般告警；e告警提示；f告警确认；g告警分类显示；h告警查询。⑦具有统计功能，能生成以下各种统计报表及曲线图：a日、月、年告警统计表；b日、月、年监测数据统计报表；c每天的设备运行参数或曲线；d监控中心中的告警数据、操作数据和监测数据等能保存一年以上。⑧安全管理功能：a用户和用户组管理功能，这些功能包括增加、删除、查询和修改等，此功能只能由授权的用户实施。b用户的权限配置和管理功能，对用户的权限级别可以进行配置。c系统操作权限的划分和配置功能。当操作人员取得相应权限时，可进行相应操作。对用户实施的操作进行鉴权的功能，保证具有权限的用户才能实施相应的操作。同时系统应有设备操作记录，设备操作记录包括操作人员工号、作设备名称、操作内容、操作时间等。⑨相关的控制机制，对于监控对象的接入以及监控设备的接入进行安全管理。⑩系统数据备份和恢复功能。　报表管理功能：a用户利用监控系统提供的工具软件，生成并打印出各种统计资料、交接班日志、派修工单、机历卡及曲线图等。b提供历史告警纪录日、月、年及自定义时段的报表和相关统计报表。c提供按照告警级别、告警类型、设备类型等条件统计的历史告警次数或告警历时统计报表。d提供任意遥测量或遥测量组合自定义时段的历史数据曲线分析数据。e提供运行状态量曲线分析数据。f提供系统操作纪录输出报表。g提供登退录系统输出报表。h提供系统交接班日志管理输出报表；i提供自定义打印输出报表功能。 显示功能：系统可实时显示和刷新监控范围内所有局站、设备以及全部监控点的运行参数、所处状态、配置属性。

提供可在线定制的组态页面显示综合性的局站或设备群组的监控信息。同时提供详细资料页面显示任意设备的监控信息。

对监控对象进行分层次、分类型的显示与管理。监控对象状态（告警、故障权限等）显示醒目清晰， 可在指定的现场运行流程图上通过逐层扩展，最后将故障定位在监控对象上。

界面能够按照需要及时详细的提示和统计系统发生的任何告警和事件。

3.2 分站端

3.2.1 分站端硬件系统：监控主机、温湿度传感器、直流电压变送器、交流电压变送器。

3.2.2 分站端功能介绍：①周期性地采集各监控模块的数据，进行数据处理和发送。②随时接收并快速响应来自监控主站的数据查询和控制命令，并将控制命令下发给监控模块。③收集故障告警信息，告警优先主动上报。④能进行基本的数据处理、存储，具备接入计算机进行现场维护操作的功能。⑤具有保存告警信息及监测数据的统计值至少2天的能力。⑥具有本地控制优先的功能，可屏蔽监控中心发出的遥控命令并以适当方式通知监控中心此时所处的控制状态。⑦具有告警过滤和屏蔽功能。

第9篇：蓄电池在线监测系统范文

【关键词】本安型;矿灯;保护器;PTC;过流保护

1.前言

矿井一旦发生瓦斯爆炸，就会造成一系列及其严重的危害，其危害主要表现在以下几个方面：

1）爆炸产生高温。

爆炸时产生的热量，使周围气体温度迅速升高，爆炸瞬间的温度为1850℃-2650℃。这样的高温，会造成人员伤亡，并可能引起火灾，烧毁设备、设施，损坏巷道;

2）爆炸产生高压气体和强大冲击波。

由于爆炸时气体温度骤然升高，引起爆源附近气体体积急速膨胀，气体压力突然增大，形成强大的高压冲击波。强大的冲击波可使井下人员遭受伤亡，严重摧毁巷道支架、井下设施和设备，造成巷道顶板冒落。

3）爆炸产生大量的有毒、有害气体。

瓦斯爆炸要消耗大量氧气，同时伴生大量的有害气体，其中主要是一氧化碳和二氧化碳。若有煤尘参与爆炸，产生的一氧化碳气体会更多，造成的人员伤亡更严重。统计资料表明，瓦斯、煤尘爆炸事故中死亡的人数，90%左右都是因为一氧化碳中毒、窒息死亡。

瓦斯（甲烷CH4）报警矿灯是在矿灯上增加了瓦斯报警装置。当瓦斯超限时，声、光形式报警，以警告使用者瓦斯超限。它具有结构简单、报警醒目、重量轻、使用方便等特点，其中主灯闪烁式瓦斯报警矿灯还具有当瓦斯超限时强制工人停止作业的功能，特别适宜于井下分散作业人员携带使用。

目前国内瓦斯矿灯无法将瓦斯采集数据实时传送到地面服务器，且属于矿用特殊型产品，防爆型式：EXSI，安全系数低，容易发生蓄电池、矿灯头碰撞摔破、电缆破皮扯断等现象而产生电火花，继而引发瓦斯爆炸事故，这也是矿灯引发矿难事故的根源[1，2]因此，研制一款与人员定位相结合的本安型瓦斯矿灯具有重大的安全意义。

2.现有的瓦斯矿灯对锂电池保护设计

本安型瓦斯矿灯的安全性能，直接取决于对矿灯锂电池的保护处理。目前，矿井常用的矿灯属于特殊型，其锂离子电池保护电路一般采用PTC和保护器，如图1所示。

图1 殊型矿灯电池保护电路

其中PTC是锂离子蓄电池出厂时自带，动作电流一般在4A以上，甚至有些达到10A，主要用于电池生产、运输过程中短路保护，但是保护动作值过大，不能完全起到保护作用。保护器具有过充保护、过流保护、过放保护、短路保护等功能。

过流保护是通过时间来限定释放能量。在锂电池电量充足时，可以快速的切断输出，然而在蓄电池低电量时，很难在短时间内切断输出，可靠性有限[3，4]。

3.ia级本安型瓦斯矿灯本安保护设计

本设计中，保留安标产品保护器，同时增加过流保护、PTC串限流电阻两重保护，达到ia级三重化保护，符合GB3836-2010的规定。

如图2所示，选择具有安标证号的保护器作为第一重保护。第二重过流保护电路，采用了精工电子的S8261锂电池保护电路，内置高精度电压检测电路，具有过充电、过放电和过电流的保护功能。这里主要采用S8261电路的过流保护功能，过电流1检测电压为0.05～0.3V。在通常状态的电池放电状态下，由于放电电流在额定值以上，VM端子的电压在过电流检测电压以上且这个状态持续在过电流检测延迟时间以上的场合，关闭放电控制FET停止放电，这个状态叫做过电流状态。当检测VM端子电位为过电流1检测电压以下时即恢复到通常状态。S8261保护IC的过充电检测电压为3.9～4.4V，过充电滞后电压为0.1～0.4V，过放电检测电压为2.0～3.0V，过放电滞后电压为0～0.7V，过电流1检测电压为0.05～0.3V，过电流2检测电压为0.5V。在第二级保护电路中，同时保留过充电、过放电保护，提高对电池的保护。

图2 本安原理图

图2中，第三重保护采取PTC串限流电阻的方式，限流电阻作为可靠元器件，可以抑制电流突变。PTC俗称“自恢复保险丝”，传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而PTC在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当故障再次出现时，又可以起到过流保护。本设计中选用0.5Ω、5W的正偏值限流电阻，1.25A，0.2Ω的PTC，开路最大输出功率：

W

小于GB3836-2010规定的33W，限流电阻的功率符合GB3836-2010的要求，即：15×（ln×1.7）2×限流电阻最大电阻值。

三重化保护中，任意一重或两重保护失效，剩下的两重或一重保护，都能可靠的保证电源安全。三重化保护的本安参数设定为UO：4.2V、IO：2A，可顺利通过防爆火花实验。

在结构上采用内外双层外壳，将电池和保护板嵌入内壳中，并采用回天312浇封后，装入外壳内，起到保护隔离作用，确保矿灯可靠安全[5，6]。

4.本安型瓦斯矿灯瓦斯报警设计

采用催化燃烧原理，可燃性气体在有充足的氧气的前提下，在一定温度的催化剂表面就能产生无焰燃烧，其产生的热量使之转换为电信号而指示出来。如可燃性气体浓度在其爆炸下限的范围内，则催化燃烧的热量与可燃烧气体的浓度呈线性关系。

选用瓦斯报警矿灯模组MZ005，此模组采用高稳定性催化燃烧式气敏元件、高性能微电脑处理器，配合红外遥控调校方式，使模组拥有高可靠性和极简单的调试，并且此模组拥有传感器故障报警功能和零点标定限制功能，避免了由于传感器断丝引起的模组持续报警或不会报警等故障。当空气中的甲烷含量大于报警设定值时它会控制矿灯闪烁报警，同时将电信号通过井下人员定位系统实时上传到地面，及时提醒工作面人员采取加强通风或撤离措施。当甲烷浓度下降到正常值时，它又能控制矿灯恢复正常照明功能，从而保证人身和财产安全，避免不必要的损失。

瓦斯报警矿灯模组MZ005与人员定位板之间通过串口通信，采用标准、开放的modbus协议，原理图如图3所示。

图3 瓦斯报警矿灯原理图

瓦斯模块的额定电压（V）：3.1-5.0，额定控制电流（mA）：≤110，报警点（vol）：1.0%（出厂标定），报警误差：≤0.1%（CH4含量（0.5-1.0%），零点稳定性：±0.1%CH4（每周最大零漂）。

当空气中的甲烷含量大于预警值时，模组将电信号直接通过串口发给人员定位板，同时矿灯闪烁报警，人员定位板将报警信号实时上传到地面，及时提醒工作面人员采取加强通风或撤离措施。当浓度降低低于报警值时，报警矿灯回复正常状态[7，8]。

5.结语

本文设计一种基于井下人员定位的本安型瓦斯矿灯，采用三重化保护，结构上内外壳浇封隔离，同时与人员定位相结合，弥补瓦斯监测的不足，将瓦斯数据与人员定位数据相结合，实时上传到地面服务器，及时提醒工作面人员采取加强通风或撤离措施，消除矿工在瓦斯超限情况下仍违规作业的问题，确保安全生产。

参考文献

[1]MT1162.1-2011，矿灯.第1部分：通用要求[S].

[2]MT1162.4-2011，矿灯.第4部分：KL型矿灯[S].

[3]李方儒，臧才运，余博龙.矿灯保护器过电流安全保护局限性的研究[J].煤矿安全，2012，07：119-121.

[4]李方儒，车延武，臧才运，等.矿灯本质安全电源串联限流器的研制[J].煤矿安全，2012，43（8）：110-112.

[5]GB 3836.1-2010爆炸性环境，第1部分：设备通用要求[S].

[6]GB 3836.4-2010爆炸性环境，第4部分：由本质安全型“i”保护的设备[S].