基于监测诊断和通信技术的直流电源系统智能化发展趋势李秉宇.doc

基于监测、诊断和通信技术的直流电源系统智能化发展趋势 李秉宇，陈晓东,郝晓光 （河北省电力研究院，河北 石家庄 050021） 摘要：电网设备的状态检修是智能化电网的必然趋势。本文在分析当前电网直流电源设备运行现状和检修模式的基础上，提出了基于监测、诊断和通信技术的直流电源系统智能化发展趋势，研究了直流系统网络监测管理平台，并分析了国内外直流系统监测、诊断和智能充放电控制的关键技术。 关键词：定期检修；状态检修；状态诊断；神经网络；有源逆变 直流电源设备运行维护现状分析 1.1 直流电源设备运行现状分析 当前变电站及电厂主流蓄电池为阀控密封铅酸型，具有能量高，成本低、维护量少等优点，但蓄电池失效现象时有发生，远达不到其设计寿命；存在单体电池均衡性差现象。运行中的主要故障有：(1)极板腐蚀或极板钝化，绝缘性能下降。(2)蓄电池单体失效，鼓肚或漏液。(3)蓄电池电压过低。(4)蓄电随着充电设备的运行，性能发生偏移，充电参数不满足要求，纹波过大造成蓄电池过早失效，甚至造成保护装置误动充电模块和监控装置故障率较高高频型逆变充电机采用N+1方式并联扩容，接线复杂，可靠性降低采用强迫风冷方式，风扇经长期运行损坏继而引起其它元件烧毁充电监控器的损坏将造成浮充-均充控制失调，使蓄电池长期过充鼓肚而失效但由于缺乏相应标准，产品在工作原理、性能指标、监测功能等方面不能统一，主要问题有：(1)故障检测功能不全。部分装置不能监测双极接地和交流接地故障。(2)检测精度和报警范围差异较大。(3)对直流对地电压波动影响较大。(4)测量结果易受系统电容的影响。 (1)电网设备的剧增定期检修模式必须有大量的人力和物力投入，具有一定程度上的“盲目性”，检修性价比不高(2)定期检修导致部分运行状态较好的设备周期性停运，电网运行压力，客观上增加了误操作的几率(CBM,Condition Based Maintenance)以设备的状态响应为基础，通过对设备的连续性观测并综合其他因素，识别设备性能劣化现象，通过对设备的状态评价、风险分析、检修决策等手段开展检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种设备检修策略。直流电源系统状态检修模式利用先进的监测、诊断和通信技术将直流系统在线监测、充电机特性参数、蓄电池在线监测管理、绝缘及直流网络状况等设备信息整合、完善到统一的平台中，利用先进的设备监测诊断、人工智能预警技术、远程控制技术和开放的通信技术对变电站直流设备的状态进行监测和检修。 直流电源系统智能网络化状态监测管理平台将直流电源和蓄电池组的实时/历史信息进行网络集中管理，维护人员可以在监控中心进行远方监测，及时发现直流电源及蓄电池组实时运行状况，并通过蓄电池状态综合诊断系统对蓄电池的容量及健康度进行评估，蓄电池均衡系统根据蓄电池单体电压的均衡性对单体电池进行充放电，提高蓄电池的一致性，蓄电池远程充放电系统可以通过蓄电池放电模块对蓄电池进行远程充放电控制，对直流屏运行状况和纹波数据进行实时监测。 2.1 系统实现框架 智能网络化直流电源状态监测管理系统结构如图所示。系统自上而下分为3层：数据采集层、数据透明转发和协议转换层和远方监控中心管理分析层。 直流电源状态监测管理系统结构 2.2 数据采集层 数据采集层主要实现对直流系统设备运行数据、状态的采集，并通过RS232、RS485串口总线将数据传送到数据透明转发层，同时接收监控中心下达指令对现场直流设备进行控制操作。主要包括蓄电池组运行状态监测设备，蓄电池主动均衡设备，直流电源参数监测设备，绝缘状况在线监测设备，直流纹波实时监测设备，蓄电池远程充放电控制系统等，蓄电池运行状态监测设备可在线监测每节电池的电压、内阻、电池总电压、充放电电流、温度等，综合蓄电池的特性参数采用人工智能技术准确估算蓄电池的荷电状态（SOC，State Of Charge），诊断和评估蓄电池的健康状态，预示电池的性能趋势。蓄电池主动均衡设备根据检测到的单体电池电压，实时启动相应的主动均衡模块，提高蓄电池电压的一致性。 传统信息数据采集采用独立的数据网络通道，先由现场RTU方式进行数据解释，再整合各种设备信息进行数据远程传输。数据透明转发技术无需对数据进行解释，不必在现场编写协议转化程序，直接将各种协议的设备数据转化为符合网络通信协议的数据包，满足各种协议的兼容性，同时支持NET网络地址转发，解决网络设备IP地址不够的问题。 现场各种数据采集设备通过RS232、RS485串口连接到设备运行状态采集设备(EII,Equipment Information Instrument),运行状态采集设备采用数据透明转发技术将各种协议数据转换为符合TCP/IP通信协议的数据包，通过RJ45输出端口接入以太网，实现直流设备数据的统一传输。 直流设备