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變電站直流監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
摘 要 提出了一種可對(duì)無人值班變電站內(nèi)直流設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控的系統(tǒng)，它利用了站內(nèi)的電話通道，可以實(shí)現(xiàn)：直流設(shè)備遠(yuǎn)方監(jiān)控、直流設(shè)備運(yùn)行歷史查詢和設(shè)備運(yùn)行異常的情況上報(bào)等功能。電力系統(tǒng)中的直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。它的作用是：正常時(shí)為變電站內(nèi)的斷路器提供合閘直流電源；故障時(shí)，當(dāng)廠、站用電中斷的情況下為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發(fā)電廠直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的廠用機(jī)械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
過去，電力系統(tǒng)的各個(gè)變電站都有人值守，可以對(duì)直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，因而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理其出現(xiàn)的異�，F(xiàn)象，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，電力系統(tǒng)推廣無人值班變電站，雖然調(diào)度中心可以通過遠(yuǎn)動(dòng)通道獲取變電站運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)信息，但是對(duì)于直流部分只能得到少量的重要信息(包括：遙信量——充電機(jī)交流電源故障，充電機(jī)故障，直流絕緣接地，直流電源電壓異常；遙測(cè)量——控母電壓)。它不能反映直流系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)信息，特別是它不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)剛剛開始出現(xiàn)異常運(yùn)行的情況，直到長(zhǎng)期的異常運(yùn)行發(fā)展為故障時(shí)才上發(fā)調(diào)度，此時(shí)，事故已經(jīng)擴(kuò)大。如果能在異�，F(xiàn)象剛出現(xiàn)時(shí)就及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理，就可以避免異常情況擴(kuò)大。所以需要設(shè)備維護(hù)人員對(duì)其進(jìn)行定期檢查。此外，對(duì)直流設(shè)備運(yùn)行的控制也是由維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的。變電站多，維護(hù)人員少，顯然無法保證按期按量完成。在這種情況下，直流監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它的主要作用就是把各變電站的直流設(shè)備信息上送到監(jiān)控中心，供其查詢，同時(shí)監(jiān)控中心也可以向各站發(fā)送控制命令。這樣，維護(hù)人員不但可以在監(jiān)控中心對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的不正常狀態(tài)，及時(shí)處理，而不等其發(fā)展演變成事故。所以，直流監(jiān)控系統(tǒng)的建立，可以節(jié)省人力物力，提高工作效率。
1 通道選擇
目前，變電站上送調(diào)度中心的各種信息，如遙測(cè)、遙信、遙控、主要設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息等，都是通過遠(yuǎn)動(dòng)通道傳輸?shù)�，這些信息對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，不希望其它信息占用而使通道擁擠，影響調(diào)度的正常工作。所以直流設(shè)備的運(yùn)行信息必須從另一個(gè)通道進(jìn)行遠(yuǎn)方傳送。目前，變電站中除遠(yuǎn)動(dòng)通道之外，還有一個(gè)電話通道，這個(gè)通道一般是作為工作人員現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)使用，以及其它輔助系統(tǒng)如安全報(bào)警系統(tǒng)必要時(shí)使用。通常此通道是處于閑置狀態(tài)，但又是必設(shè)的，所以可以用它作為直流監(jiān)控系統(tǒng)的信息通道。
直流監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息量少，發(fā)送時(shí)占用通道時(shí)間短。這樣，可以在工作時(shí)撥通，占用通道，結(jié)束后掛掉，和其它系統(tǒng)分時(shí)地使用通道，從而保證各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過 modem 連入電話網(wǎng)。而監(jiān)控器也通過 modem 與電話網(wǎng)相連。雙方 modem 都可以相互呼叫對(duì)方，通過雙方 modem 和電話網(wǎng)建立通信鏈路，互傳信息。這樣，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)可以通過這個(gè)通信鏈路，采取各站監(jiān)控器的信息，發(fā)送控制命令，各站監(jiān)控器也可把每日定時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和異常情況信息上報(bào)中心。系統(tǒng)包括3部分：監(jiān)控器是前置機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)行狀態(tài)的控制和信息的上送；監(jiān)控中心是后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)，是基于 PC 機(jī)上運(yùn)行的，它負(fù)責(zé)對(duì)所有變電站的監(jiān)控器發(fā)送命令，接收其運(yùn)行數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析；兩者之間的數(shù)據(jù)通信依靠 modem 和電話網(wǎng)建立。監(jiān)控中心和監(jiān)控器是一對(duì)多系統(tǒng)。
3 監(jiān)控器設(shè)計(jì)
3.1 監(jiān)控器原理
監(jiān)控器是安裝在各變電站的一套系統(tǒng)，它采集各直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，對(duì)其進(jìn)行控制，把各數(shù)據(jù)信息上送監(jiān)控中心和其它監(jiān)控單元。
監(jiān)控器用工控機(jī)設(shè)計(jì)，其 I／O 端口作輸入和輸出使用，它可直接從直流設(shè)備上采得測(cè)量量、狀態(tài)量以及蓄電池絕緣狀態(tài)等信息，也可以對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，如充電機(jī)的開關(guān)機(jī)動(dòng)作、均充浮充改變、均浮充電壓的改變以及饋線的合斷等。另一方面，微機(jī)控制器通過 RS232 或 modem 方式把四遙信號(hào)上送到 RTU 或調(diào)度中心，把所有直流設(shè)備的運(yùn)行信息通過 modem 經(jīng)電話網(wǎng)送到設(shè)備維護(hù)人員所在的監(jiān)控中心。
3.2 監(jiān)控器軟件設(shè)計(jì)
監(jiān)控器軟件由4個(gè)模塊組成：通信模塊，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，I／O 模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。
通信模塊的作用是為數(shù)據(jù)的傳輸作好通信的準(zhǔn)備，包括打開、關(guān)閉 modem 以及自動(dòng)撥號(hào)的功能。軟件設(shè)置定時(shí)打開和關(guān)閉 modem，這使得本系統(tǒng)可以和其它如報(bào)警系統(tǒng)分時(shí)使用電話通道。自動(dòng)撥號(hào)是在直流設(shè)備發(fā)生異常事件時(shí)，自動(dòng)撥通監(jiān)控中心的 modem，向其發(fā)送相應(yīng)報(bào)警信息。
數(shù)據(jù)收發(fā)模塊主要負(fù)責(zé)通信鏈路建立后的數(shù)據(jù)收發(fā)事務(wù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)包括：各直流設(shè)備當(dāng)時(shí)的運(yùn)行信息；本監(jiān)控器存貯的24 h內(nèi)固定時(shí)間歷史數(shù)據(jù)；24 h內(nèi)所有報(bào)警信息。接收的數(shù)據(jù)包括監(jiān)控中心的控制和調(diào)節(jié)命令等。
I／O模塊功能包括：提供監(jiān)控器的人機(jī)輸入界面，監(jiān)控器對(duì)各直流設(shè)備量的采集以及對(duì)其進(jìn)行的控制。
數(shù)據(jù)處理模塊是監(jiān)控器的核心模塊，它一方面把 I／O 模塊取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔把每日的數(shù)據(jù)存入庫中，以待數(shù)據(jù)收發(fā)模塊上送監(jiān)控中心。這些數(shù)據(jù)每日更新。另一方面，它把由收發(fā)模塊接收到的調(diào)控命令進(jìn)行分析后，提供控制信息給 I／O 模塊使用。
4 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)
監(jiān)控中心是一臺(tái)微機(jī)，其上運(yùn)行監(jiān)控中心后臺(tái)軟件。
監(jiān)控中心軟件主要包括4個(gè)部分：通信模塊，數(shù)據(jù)庫形成模塊，主控模塊以及報(bào)表打印模塊。
通信模塊的作用和監(jiān)控器的通信模塊功能相同，作用為撥通變電站的監(jiān)控器 modem,建立通信鏈路，向下發(fā)送控制命令信息，此外它也可以被對(duì)方叫通，接收其上傳的信息。此模塊用 Visual Basic 5.0 開發(fā)，它僅僅根據(jù)通信的要求，撥通 modem，建立通信的鏈路即可。可送具體數(shù)據(jù)則與其無關(guān)，由主控軟件部分負(fù)責(zé)處理。
數(shù)據(jù)處理模塊兩個(gè)作用；一是形成各站的直流設(shè)備的信息庫；二是把每日采集來的各站的日數(shù)據(jù)整理入庫，形成所有變電站直流設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)庫。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況，靈活地建立各個(gè)變電站及站內(nèi)所有直流設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，靈活地維護(hù)所有站內(nèi)信息，維護(hù)后此系統(tǒng)自動(dòng)存庫，靈活性強(qiáng)并且操作簡(jiǎn)單方便。此外，各變電站監(jiān)控器每日定時(shí)把日數(shù)據(jù)上送監(jiān)控中心，后者在接收后根據(jù)各站名存入各自數(shù)據(jù)庫中，形成歷史庫，供報(bào)表打印系統(tǒng)查詢時(shí)使用。
主控軟件提供人機(jī)界面，是基于 Windows 95 操作系統(tǒng)的操作界面，用鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)屏幕上的圖形進(jìn)行操作。只要用鼠標(biāo)點(diǎn)取設(shè)備元件所對(duì)應(yīng)的圖元，就可以查詢和控制此設(shè)備，也可以用鍵盤輸入設(shè)備的參數(shù)達(dá)到對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)的目的。維護(hù)人員對(duì)運(yùn)行站內(nèi)設(shè)備的查詢和控制可以通過鼠標(biāo)和鍵盤實(shí)現(xiàn)。當(dāng)通信模塊建立通信鏈路后，它可以打開遠(yuǎn)方送來的數(shù)據(jù)信息，顯示在屏幕上，并把這些數(shù)據(jù)交數(shù)據(jù)處理模塊處理。另外它也把操作者的控制命令以數(shù)據(jù)包的形式向遠(yuǎn)方發(fā)送。它是本系統(tǒng)的核心。
> 報(bào)表打印模塊根據(jù)工作的需要，對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊保存的歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，制作日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和其它報(bào)表以及作出相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線，供分析和查詢使用。
5 結(jié)束語
直流監(jiān)控系統(tǒng)由深圳供電局和深圳奧特訊公司合作開發(fā)，目前已投入運(yùn)行。通過此系統(tǒng)，直流設(shè)備維護(hù)人員就可以在監(jiān)控中心對(duì)各變電站直流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，免去了對(duì)各個(gè)變電站的現(xiàn)場(chǎng)定檢，特別是在直流設(shè)備發(fā)生運(yùn)行異常時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人員能及時(shí)收到報(bào)警信號(hào)，及時(shí)處理。總之，直流監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，減少了工作量，提高了工作效率，達(dá)到減員增效的目的。
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