电工电气ｍ 一（２０１３ Ｎｏ．１２） ： 。 。 ｜ ： 。 ｊ ｍ 变电站直流设备状态评价系统的研发ｓ应用 产品与应用 ＃ ‘，＃ ｔ ｜｜ｆ 变电站直流设备状态评价系统的研发与应用 徐亮，潘建乔 （国网浙江平湖市供电公司，浙江平湖３１４２００） 摘 要：研发了一套变电站的直流设备状态评价系统，对采集到的变电站直流设备实时运行数据进 行分析，结合历史评价数据，进行变电站直流设备状态评价，最终生成直流系统状态评价报告。应用实 例表明系统能准确地评价和反映变电站内直流设备的运行状态性能和健康水平，用户可根据评价报告确 定变电站直流系统正确的检修策略，提高了供电经济性和可靠性。 关键词：变电站；直流设备；状态评价；在线监测 中图分类号：ＴＭ６３ 文献标识码：Ｂ 文章编号： Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＤＣ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｔａｔｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＸＵ Ｌｉａｎｇ，ＰＡＮ Ｊｉａｎ—ｑｉａｏ （ＺｈｅｊｉａｎｇＰｉｎｇｈｕＣｉｔｙＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄ，Ｐｉｎｇｈｕ ３１４２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＤＣ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｕｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＤＣ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｄａｔａ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＤＣ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ＤＣ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｔｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｐｏｒｔ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｅｖａｌｕａｔｅ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｈｅａｌ￣ｌｅｖｅｌ ｏｆＤＣ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｉ￣ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｐｏｒｔｓ，ｕｓｅｒｓ ｃａｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｃｏｒｒｅｃｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｇａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｓｕｂｓａｔｔｉｏｎ ＤＣ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｒａｉｓｅｓ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ＤＣ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｓｔａｔｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｏｎ ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｌ概述 随着电网规模的扩大，电力系统的建设和发展， 各种新型设备投入运行，电力设备数量不断增加， 直流设备状态的可靠性己成为电力系统安全运行的 保证…。相对于变电站自动化程度的提高和设备检 修工作量的增大，传统的维护方式已不能及时分析 基础上，从设备状态量的信息化入手，提出了一种 适用于变电站的直流设备状态评价系统，该项目的 目标是建立变电站直流设备状态评价系统（平台）， 系统对采集到的直流设备实时运行数据进行数据分 析，结合历史评价数据，按照直流设备评价条例， 进行直流设备状态评价，最终生成直流系统状态评 价报告。同时，该系统能够准确地评价和反应变电 站内直流设备的运行状态性能和健康水平，及时发 直流设备的异常运行可能造成的故障，从而提前避 免事故的发生 。而充分利用通信、电力、电子、 计算机现代技术的发展，建立数字化智能系统，可 以实现对变电站各种直流设备的运行状态及影响变 电站安全运行的因素进行在线监测，及时发现设备 运行的不正常状态，排除设备隐患，提高系统的安 全运行水平 。基于此背景，在收集了国网浙江平 湖市供电公司变电站多个站点直流设备状态数据的 现潜在缺陷并对设备进行相应的维护，延长设备的 运行寿命、显著减少停电时间和试验操作，提高供 电可靠性和经济性 。变电站直流设备状态评价系 统的建设和实施，可以节省人力物力，提高工作效率。 ２系统描述 变电站直流设备状态评价系统是指基于直流电 作者简介：徐亮（１９８２一），男，工程师，硕士，从事变电检修、继电保护工作； 潘建乔（１９６４一），男，高级技师，大专，从事变电运行ｌＩ 作。 ３０—— 变电站直流设备状态评价系统的研发与应用 源、蓄电池、绝缘监测、馈线网络等直流设备，集 直流系统的采集、传输和控制于一体而开发的一套 完整硬件、软件系统 。该系统把直流设备使用过 程中的技术性能、生产能力、生产效率、设备实时 状态及有关技术质量标准与设备原给定值作比较， 并用定量表示的方法反映其磨损程度的大小和状态 的变化情况，以此为依据分析存在的差异，提高设 备技术状态的管理水平。 变电站直流设备状态评价系统根据对应设备的 状态评估所需关注项的数据项目和试验内容，实现 了状态评价表的生成功能，能够辅助设备评价人员 准确、高效地完成设备评价工作，极大地提高了检 修人员进行设备评价工作的效率。 系统具有以下性能：（１）可靠性。系统保证长 期安全地运行，硬件、软件及信息资源满足可靠性 设计要求。（２）安全性。系统具有必要的安全保护 和保密措施，满足系统及相关信息的安全保护和保 密性要求。（３）容错性。系统具有较高的容错能力， 有较强的抗干扰性。（４）可扩充性。系统的硬、软 件具有扩充升级的余地，不可因扩充、升级或改型 而使原有系统失去作用。（５）实用性。系统采用成 熟而实用的技术，使建设的投入产出比最高，能产 生良好的社会效益和经济效益。（６）先进性。在实 用的前提下，系统跟踪计算机软硬件技术、信息技 术及网络通信技术，使系统具有较高的性能指标。 ３系统实现原理 变电站直流设备状态评价系统主要实现两大功 能：直流设备在线监测和直流设备状态评价。系统 总体框架结构图如图１所示。 变电站直流设备状态评价系统 实时数据监测 历史数据管理 台账信息 蓄电池性能分析 蓄电池充放电记录 内阻分析 用户管理 报表应用 展现Ｉｌ维护 告警功能 实时评价ｌｌ历史评价 图１系统总体框架结构图 ３．１直流设备在线监测 电工电气 （２０１３ Ｎｏ．１２） 直流设备在线监测主要实现以下功能：实时数 据监测、历史数据管理、蓄电池性能分析、蓄电池 充放电记录、内阻分析、用户管理、报表应用、告 警功能以及台账信息的展现与维护 。 直流设备在线监测是利用安装在各变电站直流 设备屏内的实时采集设备及传感器，实时采集变电 站直流设备的温度、单节蓄电池的浮充电压、蓄电 池组的组端电压、浮充电流等实时数据，采用设备 信息状态采集仪将所有采集的实时数据利用透明转 发技术全部上送到状态评价系统的数据采集平台， 由数据采集平台完成相应的数据解析、规约转换等 数据处理工作。数据采集平台集成数据采集、过滤 和筛选等功能，能对实时监测信息中的数据进行处 理，筛选出异常值和告警值并及时在应用层告警， 实现实时数据的智能告警。 直流设备在线监测功能的核心技术是一项已获 得国家发明专利的蓄电池性能专家分析模型。该模 型可用于蓄电池的性能分析，并根据分析结果评价 蓄电池的性能、寿命和建议维护方法。 ３．２直流设备状态评价 直流设备状态评价分为实时评价和历史评价。 系统按照国家电网公司《变电站直流系统状态评价 导则》为评价依据，将各条评价依据细分、量化， 建立一套科学实用的判据，在系统中形成以具体 分值来评价设备运行状态，用户点击指定设备的状 态评价按钮，按照设定表单对设备的健康状态进行 评价，并得出相应分值。状态评价结果可以导出为 Ｅｘｃｅｌ文件及在线打印，并自动保存至历史评价库 中。状态评价结果产生的流程图如图２所示。 变电站直流设备在线监测 信息展示与消息发送 ｌ鳌望 董童 釜 翌 錾ｌ 图２状态评价流程图 １）数据获取：设备可通过串口（ＲＳ２３２／４８５）、 以太网（ＴＣＰ／ＩＰ）等通道与数据采集服务器进行通 信（交互报文），采集服务器解析报文并将数据入 库存盘； ２）数据处理：从设备端采集上来的数据需要 经历有效性、准确性和统计规整才变为有价值的数 据，这一过程就是数据处理； ３）状态诊断：按照初始化入库的正常状态数 一３１— 电工电气（２０１３ Ｎｏ．１２） 变电站直流设备状态评价系统的研发ｓ应用 ５结语 变电站的直流设备状态评价系统的研发与上线 应用，实现了以下功能：（１）实时采集变电站直流 设备的温度、单节蓄电池的浮充电压、蓄电池组的 显著减少停电时间和试验操作，用户可根据变电站 直流系统状态评价报告确定变电站直流系统正确的 检修策略，显著提高供电经济性和可靠性。 参考文献 ［１］陈安伟．输变电设备状态检修的应用［Ｊ］．电网技 术，２００９，３３（２０）：２１５～２１８． 组端电压、浮充电流等实时数据，系统通过数据采 集平台完成相应的数据解析、规约转换等数据处理 工作。数据采集平台集成数据采集、过滤和筛选等 功能，能对实时监测信息中的数据进行处理，筛选 出异常值和告警值并及时在应用层告警，实现实时 数据的智能告警。同时，系统利用内置的蓄电池性 能专家分析模型，自动计算出每节蓄电池的容量和 ［２］王志洁，季美红．蓄电池远程监控系统［Ｊ］．电工 电气，２００９（４）：５２—５５． ［３］胡永华，杨金明．基于ＡＶＲ的铅酸蓄电池管理系统设 计［Ｊ］．微计算机信息，２０１０，２６（５）：５５—５６． ［４］郭亮，陈宝明，董有尔，等．基于ＡＤ６３０实现蓄电池 内阻在线测量［Ｊ］．现代电子技术，２０１１，３４（ｉ）：１２８— １３２． 性能，并将性能降低及性能较低的电池明显地显示 出来，并给出明确的检修策略。（２）实现了变电站 直流设备的状态评价。用户可选择对变电站直流设 备进行实时状态评价或基于任意时间段的历史评 价。该系统能够准确地评价和反映变电站内直流设 备的运行状态性能和健康水平，及时发现潜在缺陷 ［５］董明，魏秉政．变电站直流系统运行现状及存在问 题分析［Ｊ］．继电器，２００６，３４（３）：８２—８４． ［６］张金萍，刘国贤，袁泉，等．变电设备健康状态评估 系统的设计与实现［Ｊ］．现代电力，２００４，２１（４）：４５— ４９ 并对设备进行相应的维护，延长设备的运行寿命、 （上接第１２页） 收稿日期：２０１３—１０－０６ 地和滤波两种方式。 良好的接地有助于干扰信号的泄放。 快速瞬变脉冲群的特点是瞬变的短上升时间、 性，所以目前已得到广泛应用。 ４结语 电力通信设备是各种保护和监控设备之间的纽 带，在电网中数据获取、保护和控制信号的上传下 达都必须依靠通信设备，其安全稳定的运行对电力 系统可靠运行起着很大的作用。电力通信设备是建 立智能电网的基础之一，其高速、双向、实时、可 重复出现，骚扰能量较小，频谱分布较宽。在电力 通信设备的电源端口和通信端口，建议加设滤波器 件。通常采用的是大小电容组合，根据实际情况可 以酌情添加一些磁珠来滤除高频信号。 ３．２．３浪涌 浪涌抗扰度试验主要采取接地和滤波两种方式。 浪涌信号是一种上升速度快、持续时间短，能 量比较大的尖峰脉冲。由于浪涌信号电压较高，电流 较大，必须有良好的接地通道帮助干扰电流的泄放。 靠运行直接关系着系统运行的安全，研究电磁环境 对电力通信设备的影响对于国家电网的发展和安全 运行，具有重大意义。 滤波器对浪涌信号有一定的抑制效果，更多的 是采用各种浪涌防护器件，如电涌保护器、压敏限 参考文献 ［Ｉ］黄益庄．变电站智能电子设备的电磁兼容技术［Ｊ］． 幅元件、滤波电容器、瞬变电压抑制器（ＴＶＳ）等。 除了针对具体的试验采取的措施外，装置在设 计时就应该综合考虑各类电磁干扰的问题，如ＰＣＢ 的设计、机箱的结构、线缆的布局等等。连接导线 最好使用屏蔽线，此外，采用光纤作为信息设备间 的信号传输线对抑制电磁泄漏发射具有明显的优越 ３４—— 电力系统保护与控制，２００８，３６（１５）：６－９． ［２］连纪文．浅谈电力通信电磁兼容问题［Ｊ］．电力系 统通信，２００３（３）：２０～２３． ［３］董彦涛．电子设备电缆布线的电磁兼容设计［Ｊ］． 声学与电子工程，２０１０（２）：３５—３７． 收稿日期：２０１３—０９—０４
