海迅數(shù)據(jù)庫在變電站直流系統(tǒng)充電檢測中的應(yīng)用

周安仁，臧 昱，陳 軍

（長興縣供電局，浙江 長興 313100）

變電站直流系統(tǒng)是交流失電后緊急后備電源，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行發(fā)揮著重要的作用，無人值班變電站對直流系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。但是直流系統(tǒng)的均/浮充狀態(tài)缺乏有效的監(jiān)控，一旦不能有效轉(zhuǎn)換往往造成直流系統(tǒng)失穩(wěn)甚至損壞，威脅電網(wǎng)安全。

1 直流系統(tǒng)充電狀態(tài)的檢測

變電站直流系統(tǒng)蓄電池通常運行在兩個狀態(tài)：浮充方式和均充方式。均/浮充狀態(tài)必須定期轉(zhuǎn)換，否則會引起諸多問題。

（1）如果長期處于均充狀態(tài)，電池將長期處于較高電壓，會影響整組電池的使用壽命，嚴(yán)重的會直接損壞。

（2）如果長期處于浮充狀態(tài)，容易發(fā)生蓄電池欠充，使電池容量逐漸減小，影響設(shè)備正常運行，嚴(yán)重時會使整組蓄電池報廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。

由此可見，浮/均充的定期轉(zhuǎn)換需要運行監(jiān)控人員重點監(jiān)視。

由于直流系統(tǒng)處于均充狀態(tài)時，合閘母線電壓（簡稱合母電壓）會較浮充狀態(tài)時略高一些，所以，通過追蹤一段時間內(nèi)變電站的合母電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)合母電壓的升高及持續(xù)時間，可以判斷變電站直流系統(tǒng)的均/浮充狀態(tài)。

以煤山變電站直流系統(tǒng)為例，通過SCADA（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）追蹤一段時間內(nèi)直流系統(tǒng)合母電壓： 8：40 之前一直保持在 121.2 V， 8：40 左 右 從121.2 V 升高為 127.2 V 并持續(xù)到 11：40； 11：45左右又降低為121.2 V，并持續(xù)保持在121.2 V，中間保持127.2 V這個相對高電壓的時間為3 h左右。 由此， 可以判斷8：40—11：45這個時間段， 直流系統(tǒng)處于均充狀態(tài)，其他時間直流系統(tǒng)處于浮充狀態(tài)。

經(jīng)過多次試驗與結(jié)合現(xiàn)場核對證實，通過追蹤一段時間內(nèi)的合母電壓數(shù)據(jù)，再根據(jù)合母電壓的升高及持續(xù)時間判斷直流系統(tǒng)處于均充狀態(tài)的方法準(zhǔn)確率較高。但運行監(jiān)控人員監(jiān)視3個月1次的均/浮充轉(zhuǎn)換有一定困難，主要原因是在SCADA中不易追蹤各變電站直流系統(tǒng)合母電壓數(shù)據(jù)，查尋工作量很大。綜上所述：

（1）由于正常的均/浮充轉(zhuǎn)換3個月才有1次，并且均充時間一般只有幾個小時，而SCADA保存的采集數(shù)據(jù)頻率是5 min。要從3個月的數(shù)據(jù)中找到幾個小時電壓值偏高的數(shù)據(jù)非常困難；

（2）SCADA查看歷史數(shù)據(jù)時，由于軟件設(shè)計上的限制，一次只能查看一個測點，這也大大增加了追蹤數(shù)據(jù)的工作量；

（3）查看歷史數(shù)據(jù)得到均充時間段后，需要通過前后變化時間點相減，才能得出均充時間，不夠智能化。

2 檢測軟件的開發(fā)

2.1 海迅實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

基于直流系統(tǒng)充電異常檢測所需數(shù)據(jù)量特別大的情況，湖州地區(qū)又已經(jīng)將3縣2區(qū)的SCADA采集數(shù)據(jù)全部接入海迅實時數(shù)據(jù)庫而且數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的現(xiàn)狀，開發(fā)了基于海迅實時數(shù)據(jù)的變電站直流系統(tǒng)充電異常檢測軟件。

該軟件從海迅實時數(shù)據(jù)庫取得各個變電站合母電壓的歷史數(shù)據(jù)，對直流系統(tǒng)均/浮充狀態(tài)進(jìn)行分析檢測，運行監(jiān)控人員就能監(jiān)視并對各個變電站直流系統(tǒng)均/浮充定期轉(zhuǎn)換是否正常作出正確判斷，從而有效避免直流系統(tǒng)因均/浮充未能有效轉(zhuǎn)換而發(fā)生異常，保障電網(wǎng)正常穩(wěn)定運行。

軟件主界面如圖1所示，軟件使用VB.NET語言，Microsoft.Net FrameWork 2.0開發(fā)工具開發(fā)。為了方便運行監(jiān)控人員查看和操作，軟件利用Tab分頁方法，自動按變電站電壓等級進(jìn)行分類顯示，即所有220 kV變電站在同一頁顯示，所有110 kV變電站在同一頁顯示。

2.2 界面動態(tài)創(chuàng)建

由于變電站都是用戶自定義配置的，所以程序啟動時需要根據(jù)用戶添加的站點情況動態(tài)創(chuàng)建程序界面上的頁面和各站點標(biāo)簽。如果用戶添加了3個電壓等級的站點，程序就會自動創(chuàng)建3個頁面。另外，程序需要在界面上為每個站點添加一個標(biāo)簽來標(biāo)識該變電站，同時在窗口大小發(fā)生改變時重新排布這些標(biāo)簽，動態(tài)創(chuàng)建界面能提高程序的用戶自定義程度。

圖1 直流系統(tǒng)充電監(jiān)測軟件

2.3 異常數(shù)據(jù)過濾

海迅數(shù)據(jù)庫采集的直流系統(tǒng)均/浮充數(shù)據(jù)可能有2種異常情況，一是脈沖數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)瞬時突變，這種情況往往是單個不連續(xù)數(shù)據(jù)；二是連續(xù)一小段時間的階躍數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)的連續(xù)突變，有時這種階躍有可能正好處于均充電壓范圍，但是由于持續(xù)時間往往較短，不能認(rèn)為是直流系統(tǒng)的一次均充。

針對上述2種異常數(shù)據(jù)，采用延時判斷可以有效地過濾。即在采樣到符合均充電壓范圍的電壓值時，沒有立即斷定直流系統(tǒng)進(jìn)入均充狀態(tài)，而是延遲一段時間（目前是15 min），如果在這段時間內(nèi)電壓持續(xù)處于均充電壓范圍，才斷定直流系統(tǒng)已進(jìn)入均充狀態(tài)。

2.4 充電異常檢測算法

檢測變電站當(dāng)前均/浮充轉(zhuǎn)換是否正常需要一定的算法策略作為支撐，從當(dāng)前時間往前找到2次均充記錄，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的均/浮充范圍分析均浮充轉(zhuǎn)換是否正常。在往前找均充記錄的過程中，如果超過系統(tǒng)設(shè)定的浮充范圍還是找不到均充記錄，則放棄尋找，直接報浮充異常。具體算法流程如圖2所示。

2.5 采樣時間的確定

在圖形化顯示用戶自定義任意時間區(qū)間的電壓歷史數(shù)據(jù)時，如果用戶自定義時間區(qū)間過大，電壓歷史數(shù)據(jù)會很多，容易造成海量數(shù)據(jù)無法圖形化的問題。解決這個問題的方法是針對用戶不同的區(qū)間大小，調(diào)整系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的采樣時間間隔，經(jīng)過反復(fù)嘗試，軟件采用的采樣時間策略如表1。

圖2 充電異常檢測算法流程

表1 數(shù)據(jù)采樣間隔

3 檢測軟件的主要功能

3.1 自定義站點和參數(shù)

考慮到需要推廣到所有變電站使用，所以必須讓用戶能夠自定義需要監(jiān)測的變電站。用戶自定義的變電站信息將寫入xml配置文件，系統(tǒng)啟動時讀取改配置文件，進(jìn)行界面初始化。

考慮到各變電站直流系統(tǒng)的差異性，均/浮充電壓的上下限由用戶來限定。自定義參數(shù)包括服務(wù)器地址、均/浮充周期、均/浮充電壓上下限等，這些信息保存在xml系統(tǒng)配置文件中，程序啟動時讀取。

3.2 歷史數(shù)據(jù)的讀取

利用“電壓歷史”可以看到所選測點任意時間段的電壓波形圖，如圖3所示為湖州變電站1號直流屏合母電壓顯示界面。用戶可以指定具體日期查看合母電壓歷史數(shù)據(jù)，通過左右2個按鈕可以查看前后各一天的數(shù)據(jù)。用戶也可以通過指定開始時間和結(jié)束時間，自定義一個時間區(qū)間，查看合母電壓的歷史數(shù)據(jù)。將鼠標(biāo)定位到曲線上，會顯示曲線相應(yīng)位置的值和該值出現(xiàn)的時間。波形圖比數(shù)值更能直觀地反應(yīng)數(shù)據(jù)是否正常，更容易查錯，所以更方便使用。

圖3 合母電壓歷史記錄界面

利用“均充歷史”可以方便地查看用戶自定義事件區(qū)間內(nèi)的均充記錄，如圖4。均充歷史以表格的形式給出，“相隔上次”指與上一次均充相隔的時間即浮充時間，備注標(biāo)明均/浮充轉(zhuǎn)換是否正常。直流系統(tǒng)設(shè)定浮充周期為3個月，均充時間為10 h。

圖4 均充歷史記錄

3.3 充電檢測和均充提示

檢測變電站最近的均/浮充轉(zhuǎn)換是否正常。工具欄上提供了3種檢測方法：所有變電站，當(dāng)前頁面上的變電站；指定某個變電站。運行人員可以根據(jù)該檢測結(jié)果，結(jié)合實際設(shè)備的運行狀況，判斷直流系統(tǒng)均/浮充狀態(tài)轉(zhuǎn)換是否正常，是否需要進(jìn)行檢修。

直流系統(tǒng)均/浮充電異常的變電站在主界面上會以黃底紅字突出顯示，利用鼠標(biāo)右鍵單擊變電站可以查看異常的詳細(xì)信息，如圖5所示。

圖5 確認(rèn)告警信息

每隔一段時間軟件自動對所有變電站進(jìn)行一次全掃描，若發(fā)現(xiàn)某個變電站直流系統(tǒng)處于均充狀態(tài)，會在該變電站名字后顯示一個充電圖標(biāo)，提示運行人員，該變電站當(dāng)前正在均充。如圖1狀態(tài)欄中提示“有一個變電站正在均充！”，界面上“塘橋變”名字后有一個充電圖標(biāo)。

4 結(jié)語

通過直流系統(tǒng)蓄電池充電異常檢測軟件的應(yīng)用，能可靠分析直流系統(tǒng)均/浮充是否異常，避免因均/浮充異常而導(dǎo)致蓄電池整組損壞的情況發(fā)生，確保蓄電池健康運行。運行監(jiān)控人員能快速分析判斷直流系統(tǒng)是否異常，節(jié)省了大量時間。目前，該軟件已在整個湖州電網(wǎng)推廣運用，得到了使用人員的一致好評。

[1]史興華，宋金根，張鷹.供電企業(yè)實時/歷史數(shù)據(jù)庫PI典型應(yīng)用案例[M].北京：中國電力出版社，2000.