直流電源無線遙感裝置研究探討

馬新惠，林美玲，張英

（1.貴州電網有限責任公司培訓與評價中心；2.貴州電力職業(yè)技術學院，貴州 貴陽 550000）

隨著電網建設的快速發(fā)展，變電站直流系統的負載設備急劇增加，直流系統一旦故障，將中斷變電站的繼電保護、電力通訊、調度自動化、信息網絡等系統的正常運行。為了預防因直流設備故障而造成事故，對直流電源系統進行工況遠程在線監(jiān)測分析十分有必要。

本文針對直流電源的在線監(jiān)測，采用無線傳感器進行遙測，將實時掌握變電站直流系統的運行工況，加強了變電站直流系統設備的預檢預修工作，提高了變電站直流電源設備的運行管理水平，保障了變電站保護、通訊、調度自動化等系統運行的穩(wěn)定性和安全性，預防了因直流設備故障而造成事故。系統在投運后變電站直流電源系統故障將明顯下降，并產生良好的經濟效益，將會大大提高變電站安全穩(wěn)定運行水平。本研究要完成的直流電源無線遙感裝置系統主要由主站和子站兩部分組成，子站包括無線基站和傳感器。主站與子站通信采用網絡方式，無線基站與傳感器通信采用2.4G自組網方式。傳感器采用互感技術，具備自取電，熱拔等功能，系統成本低，安裝簡便，穩(wěn)定性高，具有較高的實用價值。

1 研究內容

項目是基于貴州電網面向南網的變電站實現的，既可應用于實際變電站，也可應用于實訓變電站。目前，變電站直流電源遠程監(jiān)視，通常采用兩種方式：一種是電源告警空節(jié)點接入站內綜自系統，僅具備遙信功能，由調度監(jiān)控員監(jiān)視；另一種是電源監(jiān)測單位接入通信管理系統監(jiān)控子站，具備三遙功能，由通信值班員監(jiān)視。兩種方式均有不足之處，主要表現如下。

（1）系統監(jiān)控子站成本高。

（2）電源監(jiān)測單元或接口時常有故障，導致電源無法監(jiān)測。

（3）接入站內綜自系統功能單一，通信值班員無法監(jiān)視。

根據目前變電站直流電源遠程監(jiān)測現有狀態(tài)，本課題提出采用非接觸式取電技術和可插拔技術研制出變電站直流電源遙測無線傳感器，豐富了變電站電源的監(jiān)測方式，具有成本低，安裝簡便，穩(wěn)定性較高等優(yōu)點。三種接入方式技術經濟比較詳見表1。

變電站直流電源監(jiān)控系統采用在變電站直流設備內安裝通信管理機，采集直流電源的遙測、通信等運行數據，并將不同廠家的電源設備通過通信管理機進行規(guī)約轉換，再通過通訊光纖或局域網的方式傳送到主站。系統構成圖見圖1。

表1 三種接入方式技術經濟比較

圖1 變電站直流電源遠程監(jiān)控系統圖

變電站直流電源遠程監(jiān)控系統實現實時采集功能，系統通過終端采集模塊，實現采集變電站通訊機房交流和直流遙測和通信信息，并經過處理后通過串口傳至系統服務器，使變電站直流系統的維護人員實時掌握起運行信息。本文主要針對直流電源遙測進行研究，研制一種直流電源無線傳感器，并實現變電站直流電源的在線監(jiān)測。在線監(jiān)測系統中無線基站與傳感器通信采用2.4G自組網方式。傳感器采用互感技術，具備自取電、熱插拔等功能。該系統成本低、安裝簡便、穩(wěn)定性較高，具有一定實用價值。圖2為系統中無線傳感器節(jié)點結構示意圖。

2 效益預測

（1）本項目的成果可提高變電站直流電源設備的預檢預修工作，提高變電站直流電源設備的運行管理水平，預防因變電站直流設備故障而造成的故障。

圖2 無線傳感器節(jié)點結構圖

（2）本課題研制的直流電源無線遙感裝置投產使用后，可實現機房從人員現場巡視到遠程實時在線監(jiān)測工作模式的重大轉變，對變電站直流設備維護智能化具有積極的促進作用，年節(jié)約人力物力成本每變電站約10萬元，較變電站子站監(jiān)控或接入綜自系統監(jiān)控，每變電站可節(jié)約成本6～10萬。

（3）本裝置不僅能在國網系統內用于變電站直流電源遙測、通信直流開關電源、通信DC-DC一體化電源、通信直流分配屏以及通信直流負載，實現輸入和輸出側靈活監(jiān)測，而且能推廣到配電自動化終端電源監(jiān)測（帶有蓄電池），還可以應用于移動、聯通運營商及政府等通信電源的監(jiān)測。

3 項目創(chuàng)新性

采用無線傳感器實現變電站直流電源遙測，豐富了變電站電源的監(jiān)測方式；直流電源檢測采用非接觸式取電技術和可插拔技術，實現檢測技術的靈活性和實用性，提高了系統取電的可靠性，降低了設備成本；直流電源檢測手段的改善，減小了檢測裝置的體積，便于現場安裝；主站與子站通信采用網絡方式，無線基站與傳感器通信采用2.4G自組網方式，改變了網絡通信方式，降低了人工成本，實現兩遙功能，完成直流電源遙測功能；遙測終端的實時測量獲得實時數據，并通過串口傳至系統服務器，使變電站直流系統的維護人員實時掌握運行數據，大大減少了系統直流電源設備故障的發(fā)生。