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變電站直流監控系統的實現
摘 要 提出了一種可對無人值班變電站內直流設備進行遠方監控的系統，它利用了站內的電話通道，可以實現：直流設備遠方監控、直流設備運行歷史查詢和設備運行異常的情況上報等功能。電力系統中的直流電源部分由蓄電池組、充電設備、直流屏等設備組成。它的作用是：正常時為變電站內的斷路器提供合閘直流電源；故障時，當廠、站用電中斷的情況下為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發電廠直流電動機拖動的廠用機械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統的安全可靠運行。
過去，電力系統的各個變電站都有人值守，可以對直流設備的運行狀態進行定期檢查，因而可以及時發現并處理其出現的異常現象，保證變電站的安全穩定運行。目前，電力系統推廣無人值班變電站，雖然調度中心可以通過遠動通道獲取變電站運行情況的實時信息，但是對于直流部分只能得到少量的重要信息(包括：遙信量——充電機交流電源故障，充電機故障，直流絕緣接地，直流電源電壓異常；遙測量——控母電壓)。它不能反映直流系統運行的詳細信息，特別是它不能發現系統剛剛開始出現異常運行的情況，直到長期的異常運行發展為故障時才上發調度，此時，事故已經擴大。如果能在異常現象剛出現時就及時發現并及時處理，就可以避免異常情況擴大。所以需要設備維護人員對其進行定期檢查。此外，對直流設備運行的控制也是由維護人員進行現場操作的。變電站多，維護人員少，顯然無法保證按期按量完成。在這種情況下，直流監控系統應運而生。它的主要作用就是把各變電站的直流設備信息上送到監控中心，供其查詢，同時監控中心也可以向各站發送控制命令。這樣，維護人員不但可以在監控中心對直流設備進行遠方監控，還可以及時發現設備運行的不正常狀態，及時處理，而不等其發展演變成事故。所以，直流監控系統的建立，可以節省人力物力，提高工作效率。
1 通道選擇
目前，變電站上送調度中心的各種信息，如遙測、遙信、遙控、主要設備狀態和報警信息等，都是通過遠動通道傳輸的，這些信息對實時性的要求很高，不希望其它信息占用而使通道擁擠，影響調度的正常工作。所以直流設備的運行信息必須從另一個通道進行遠方傳送。目前，變電站中除遠動通道之外，還有一個電話通道，這個通道一般是作為工作人員現場工作時使用，以及其它輔助系統如安全報警系統必要時使用。通常此通道是處于閑置狀態，但又是必設的，所以可以用它作為直流監控系統的信息通道。
直流監控系統的數據信息量少，發送時占用通道時間短。這樣，可以在工作時撥通，占用通道，結束后掛掉，和其它系統分時地使用通道，從而保證各個系統的正常運行。
2 系統構成
監控中心計算機通過modem連入電話網。而監控器也通過modem與電話網相連。雙方modem都可以相互呼叫對方，通過雙方modem和電話網建立通信鏈路，互傳信息。這樣，監控中心計算機可以通過這個通信鏈路，采取各站監控器的信息，發送控制命令，各站監控器也可把每日定時運行數據和異常情況信息上報中心。系統包括3部分：監控器是前置機系統，負責設備數據的采集、運行狀態的控制和信息的上送；監控中心是后臺機系統，是基于PC機上運行的，它負責對所有變電站的監控器發送命令，接收其運行數據以及對數據進行處理和分析；兩者之間的數據通信依靠modem和電話網建立。監控中心和監控器是一對多系統。
3 監控器設計
3.1 監控器原理
監控器是安裝在各變電站的一套系統，它采集各直流設備的運行狀態信息，對其進行控制，把各數據信息上送監控中心和其它監控單元。
監控器用工控機設計，其I／O端口作輸入和輸出使用，它可直接從直流設備上采得測量量、狀態量以及蓄電池絕緣狀態等信息，也可以對直流設備進行控制和調節，如充電機的開關機動作、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，微機控制器通過RS232或modem方式把四遙信號上送到RTU或調度中心，把所有直流設備的運行信息通過modem經電話網送到設備維護人員所在的監控中心。
3.2 監控器軟件設計
監控器軟件由4個模塊組成：通信模塊，數據收發模塊，I／O模塊和數據處理模塊。
通信模塊的作用是為數據的傳輸作好通信的準備，包括打開、關閉modem以及自動撥號的功能。軟件設置定時打開和關閉modem，這使得本系統可以和其它如報警系統分時使用電話通道。自動撥號是在直流設備發生異常事件時，自動撥通監控中心的modem，向其發送相應報警信息。
數據收發模塊主要負責通信鏈路建立后的數據收發事務。發送的數據包括：各直流設備當時的運行信息；本監控器存貯的24h內固定時間歷史數據；24h內所有報警信息。接收的數據包括監控中心的控制和調節命令等。
I／O模塊功能包括：提供監控器的人機輸入界面，監控器對各直流設備量的采集以及對其進行的控制。
數據處理模塊是監控器的核心模塊，它一方面把I／O模塊取得的數據進行處理，根據設定的時間間隔把每日的數據存入庫中，以待數據收發模塊上送監控中心。這些數據每日更新。另一方面，它把由收發模塊接收到的調控命令進行分析后，提供控制信息給I／O模塊使用。
4 監控中心設計
監控中心是一臺微機，其上運行監控中心后臺軟件。
監控中心軟件主要包括4個部分：通信模塊，數據庫形成模塊，主控模塊以及報表打印模塊。
通信模塊的作用和監控器的通信模塊功能相同，作用為撥通變電站的監控器modem,建立通信鏈路，向下發送控制命令信息，此外它也可以被對方叫通，接收其上傳的信息。此模塊用VisualBasic5.0開發，它僅僅根據通信的要求，撥通modem，建立通信的鏈路即可。可送具體數據則與其無關，由主控軟件部分負責處理。
數據處理模塊兩個作用；一是形成各站的直流設備的信息庫；二是把每日采集來的各站的日數據整理入庫，形成所有變電站直流設備的歷史數據庫。用戶可以根據實際情況，靈活地建立各個變電站及站內所有直流設備的數據庫，靈活地維護所有站內信息，維護后此系統自動存庫，靈活性強并且操作簡單方便。此外，各變電站監控器每日定時把日數據上送監控中心，后者在接收后根據各站名存入各自數據庫中，形成歷史庫，供報表打印系統查詢時使用。
主控軟件提供人機界面，是基于Windows95操作系統的操作界面，用鼠標和鍵盤對屏幕上的圖形進行操作。只要用鼠標點取設備元件所對應的圖元，就可以查詢和控制此設備，也可以用鍵盤輸入設備的參數達到對設備運行參數遠方調節的目的。維護人員對運行站內設備的查詢和控制可以通過鼠標和鍵盤實現。當通信模塊建立通信鏈路后，它可以打開遠方送來的數據信息，顯示在屏幕上，并把這些數據交數據處理模塊處理。另外它也把操作者的控制命令以數據包的形式向遠方發送。它是本系統的核心。
報表打印模塊根據工
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