站用直流电源设备远程监测系统的应用.pdf

电工材料 2023 No.4王国民等：站用直流电源设备远程监测系统的应用站用直流电源设备远程监测系统的应用王国民，康鑫，郭兴强，刘志伟，苏磊（深圳供电局有限公司，广东深圳 518000）摘要：变电站直流电源系统的作用是在站用交流电源失去后，能够持续、稳定、可靠地为保护及合闸机构提供工作电源，确保能够将故障回路从电网系统中脱离出来，避免变电站全站停电事故的发生。然而，由于维护手段落后、工作人员承载力不足、缺乏完善的监控维护手段，导致变电站直流电源系统运行存在潜在的安全隐患。为解决上述问题，构建直流电源运维管理系统，并对其进行验证。结果表明该系统能够实现远程设备状态监控及告警功能，提高运检效率，降低变电站事故风险。关键词：直流电源；运维管理系统；运检效率中图分类号：TM63 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.04.022Application of Remote Monitoring System for Station DC Power Supply EquipmentWANG Guomin,KANG Xin,GUO Xingqiang,LIU Zhiwei,SU Lei(Shenzhen Power Supply Bureau Co.,Ltd.,Guangdong Shenzhen 518000,China)Abstract:The function of substation DC power supply system is to provide working power for protection and closing mechanism continuously,stably and reliably after the loss of station AC power supply,so as to ensure that the fault circuit can be separated from the grid system and avoid the occurrence of substation power failure.However,due to the backward maintenance means,insufficient carrying capacity of staff and the lack of more perfect monitoring and maintenance means,the operation of DC power supply system in substation has potential safety hazards.In order to solve the above problems,this paper proposes a DC power operation management system and verifies it.The results show that the system can realize remote equipment status monitoring and alarm functions,greatly improve the efficiency of operation and inspection,and reduce the risk of substation accidents.Key words:DC power supply;operation and maintenance management system;inspection efficiency0引言继电保护的正确动作与电网的稳定运行息息相关，电网工作人员的日常巡检工作决定了继电保护装置是否能够正常动作。随着变电站各项设备的完善与升级，对运行人员定期巡检的工作内容有了新的标准与要求，巡检压力与日俱增。传统的运维模式难以适应变电站的日常工作需求，必须将传统运维模式向智能运维系统方向转换。智能运维系统可以结合二次回路的状态感知、故障诊断及故障预警等功能辅助运维工作人员对变电站设备的监控与维护，实现对变电站可视化巡检，降低巡检人员的工作量，提高工作效率1-5。智能变电站的继电保护工作是采用以在线运维系统为基础的运维平台，技术人员可以利用互联网平台进行远程操控，实现智能巡检的可视化、智能化、高效化的目的。在智能运维平台中，变电站中各项设备的运行状态及数据都能够经过局域网实现共享上传，简化了巡检人员的工作内容，极大地提高了电力设备的供电稳定性及持续性6。在线运维系统是一种自动化辅助管理系统，作为电力系统自动化技术在现场作业中大幅减少人为操作技术带来的误差,实现区域内电力资源的最大化利用，为电力系统基础设施的现代化建设搭载科技平台，作者简介：王国民（1990-），男（汉族），河南濮阳人，工程师，主要从事站用电源系统的应用研究。收稿日期：2022-10-2185电工材料 2023 No.4王国民等：站用直流电源设备远程监测系统的应用实现经济效益和社会效益的有机统一7-10。1变电站运维需求分析变电站是一种可以改变电压输出的场所。为了实现远距离输出电能的目标，必须要提高电压以减少线路损耗，提高运输效率，到达用户近端时需要将电压降至居民用电等级，这种升降压的工作需要变电站来完成。变电站是由一次系统和二次系统构成的，一次系统实现的功能是电能传输、电能分配、电压转换，二次系统的作用是为了对一次设备进行监测、调节、保护、测量、控制。变电站的智能运维平台是对站内二次设备的监测、评估及预警、故障定位、数据分析、运维管理，提高对二次设备的维护效率，降低风险系数，对二次设备数据进行可视化处理。智能运维平台能够实时监控二次设备运行状况，为站内人员的日常运维工作、故障处理工作、事故分析工作、检修工作提供可靠的信息支撑，提高变电站精细化管理程度。直流电源设备为继电保护、开关分合闸控制提供电源，是重要的二次设备。随着变电站设备智能化升级需求，变电站运维朝着无人化、远程化方向发展，多个变电站已经采用并联直流设备本地显示。为了提高管理的效率，采用远程监控系统就显得尤为重要，通过远程监控可以解决以下4个问题：通过并联直流设备远程化管理可以实时监控直流电源设备状态，监控信息不再局限于部分报警信号，监控内容更加丰富，可以提前预判设备状态；可以远程读取现场故障信息，对现场故障情况更加了解，减少故障误判，在线更换维护；减少人员现场巡检次数，通过远程巡检提升巡检质量；对于远程核容的站点可以远程读取蓄电池核容信息，减少核容占用时间，提升核容效率。2一体化运维框架智能变电站中二次设备采用典型的“三层两网”结构，是一种基于 IEC 61850 标准建设的变电站。然而“三层两网”的设定模式存在一定的缺陷，由于其设定模式中过程层合并单元及智能终端等设备没有配备通信模块，无法连入到站控层网络。缺少整体的通信连接将为运维网络平台的搭建造成困难。一体化运维框架是针对整体通信问题而建立的，它是基于原有通信网络平台集成变电站监控系统，增设专用的运维终端，核心部分可将其分为物理层和信息层。运维网络架构如图1所示，在物理层面，过程层设备利用调试网口接入到一体化运维网络中或者接入专用的运维终端。间隔层设备以及站控层设备利用站控层网络并入一体化网络框架中。在信息层方面，参考GSP运维体系设计框架，提出一种面向变电站二次设备通过运维能力模型实现运行信息的交互及解析作用，二次设备利用一体化运维工具提供运维服务。运维工具具有解析运维能力，自动完成变电站中二次设备的布局及运行数据的存储，实现对设备的运行状态监控、参数设置、数据备份等功能，具体框架如图2所示。数据层的作用是解析运维能力模型，实现站内二次设备运维能力的信息存储以及一体化运维工具与二次设备的信息交互和信息的生成发送。支撑层形成运维人机界面，完成统一运维参数设定，统一运维数据存储管理，统一用户权限等功能。应用层实现运维平台的功能分类，例如信息查询、信息备份、设备参数配置、设备状态查询等运维功能。3并联电源在线监测运维网管系统3.1系统概述并联电源网管系统管理平台浏览器软件（并联电源网管系统浏览器）是一套安全用电管理平台，以用电安全为目标，对供电设备的智能化升级改造采用云托管的服务形式，将智能配电设备与经过升级后的传统设备的运行数据接入到云平台。其通过应用物联网、大数据、云计算等技术对传输数据进行处理，提高运算效率。针对处理后的运算结果实现设备的智能化故障诊断，对存在的安全隐患显图1一体化运维框架图2一体化运维平台框架86电工材料 2023 No.4王国民等：站用直流电源设备远程监测系统的应用示告警状态，运维人员通过平台的数据诊断初步获取故障原因，提高运维效率及用电安全。系统结构如图3所示。3.2继电保护状态监测继电保护在线运维系统可以显示监测设备输出的状态信息。为了防止数据量大可能导致的混乱状态，运维平台配置的监测子系统可以实现对数据的缓冲及数据分析，结合设备的工作状态，通过模拟设备的运行特异性组合规律，针对出现电源故障或损坏的装置和问题设备进行临时性的功能替代，且在系统界面进行显示告警，如表 1 及图 4所示。智能运维平台通过监测设备实现对二次设备运行状态的监测，监测内容包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、负载电流、控母电压、网关通信状态等。系统利用监测数据向终端传输分析结果，不同类型的故障又被分为：一般告警、主要告警、严重告警。技术人员可通过计算机显示的二次设备状态采取相应的应对措施，提高清除故障的效率。3.3蓄电池状态监测直流电源设备远程监测系统能够提高班组人员的工作效率，显著降低操作过程中的风险。如表2所示，该系统将站内蓄电池状态进行评估，将其状态分为：浮充、均充、完成、核容、进行中等。该状态监视画面能够清晰地显示出蓄电池的工作状态，方便班组人员对蓄电池的调配工作。4结论在直流电源系统中，蓄电池的运行状态稳定性及其性能强弱直接关系到整个系统正常运行的稳定性。系统发生接地故障时保护装置极易误动。图3系统结构表1状态监测告警时间2022-09.152022-09.82022-09.52022-09.1.处理状态未确认未确认未确认未确认.单位信通省公司信通省公司信通省公司信通省公司.变电站ceshiiiceshiiiceshiiiceshiii.设备名称测试建网关蓄电池3并联电源模块2并联电源模块1.告警内容网关通信已断开温度探头异常输出开关断开输出开关断开.表2蓄电池状态序号1234.时间2022.10.132022.10.122022.10.112022.10.10.机房站2站2站2站2.蓄电池状态并联电源工作状态均充并联电源工作状态均充并联电源工作状态均充并联电源工作状态均充.图4状态告警（下转第92页）87电工材料 2023 No.4由恒远等：预制舱变电站的防雷设计思路及案例分析3 王洪泽,杨丹.论法拉第笼的防雷作用及其局限性J.广西电力,2006(2):66-68.4 方家光.法拉第笼与防雷C/第二届中国防雷论坛论文集,2003:75-76.5 全国雷电防护标准化技术委员会.雷电保护第4部分建筑物内电气和电子系统中的保护:GB/T 21714.42015S.中国标准出版社,2015.6 中国电子工程设计院.数据中心设计规范:GB 501742017S.中国计划出版社,2017.7 中国通信标准化协会.通信局(站)机房环境条件要求与监测方法:YD/T 18212018S.中国标准出版社,2018.8 王亚兵.微机保护变电所的防雷保护综述J.浙江电力,2004(2):66-68.9 陶蓉.变电所地电位干扰及防护措施研究D.长沙:长沙理工大学.2008.10 IEEE recommended practice for determining the electric power station ground potential rise and induced Voltage from a Power Fault:IEEE Std 367-2012S.2012.11 贺灿花,周宝琴.110kV变电站人工接地装置的设计研究J.建筑电气,2014(2):50-55.12 陈先禄,刘黎,刘渝根.用垂直接地极降低地网接地电阻的若干问题J.电工技术杂志,2002(11):56-58.13 郭剑.变电站接地系统冲击特性的全时分析方法研究D.北京:清华大学,2005.14 杨天义.建筑物中电子/信息设备雷击电磁脉冲(LEMP)和电涌防护浅议J.电工技术杂志2004(5):24-25.15 中国电力科学研究院.交流电气装置的接地设计规范:GB 500652011S.中国计划出版社,2011.16 张立伟.电线电缆在电磁兼容方面的设计要点J.电气技术,2010(6):81-84,88.17 谢宝永,林世祺.不同等电位接地方式对防止雷电流损害设备效果的分析J.电气应用,2016,35(17):28-31.因此，站内直流电源设备监测系统的完善显得尤为重要。通过完善设备的状态监测，实现对变电站直流电源系统运行数据的全面预警。直流电源设备远程监测系统对供电设备的智能化升级改造采用云托管的服务形式，将智能配电设备与经过升级后的传统设备的运行数据接入到云平台。其中，通过应用物联网、大数据、云计算等技术对传输数据进行处理，提高运算效率。针对处理后的运算结果实现设备的智能化故障诊断，对存在的安全隐患显示告警状态，运维人员通过平台的数据诊断初步获取故障原因，提高运维效率及用电安全。参考文献：1 刘跃文.变电站直流电源系统运维管理研究D.济南:山东大学,2020.2 徐天昊,易建波,吴新保.智能一体化电源管理系统直流绝缘监测软件的设计与实现J.工业控制计算机,2017,30(3):4-5,8.3 沈雨.智能变电站继电保护在线运维系统的架构与功能研究J.光源与照明,2022(5):143-145.4 钱恒顺,于聪,温磊,等.基于“多站融合”的智能运维平台研究J.科技与创新,2022(15):25-27.5 张焕青,雷鸣,严利雄,等.面向智能变电站继电保护可靠性评估方法研究J.电测与仪表,2020,57(14):57-62.6 李祖明,孙仲民,顾乔根,等.基于继电保护装置态势感知及辅助决策的智能运维系统J.电力系统保护与控制,2020,48(19):142-150.7 吴迪,汤小兵,李鹏,等.基于深度神经网络的变电站继电保护装置状态监测技术J.电力系统保护与控制,2020,48(5):81-85.8 饶贇,熊楠,陈怀蔺,等.基于能观性分析的继电保护系统状态评估与智能运维J.电力系统及其自动化学报,2022,34(3):59-66.9 王帅,姜敏,李江林,等.全维度智能变电站设备状态监测关键技术研究J.电测与仪表,2020,57(7):82-86.10 罗琨,时永肖,李正新,等.智能变电站继电保护装置寿命模型及其辨识方法J.智慧电力,2021,49(1):96-101.（上接第87页）92