交直流一体化电源诊断与监测研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 交直流一体化电源诊断与监测研究 摘 要：随着我国电力产业的飞 速发展，交直流一体化电源作为其重要 组成部分，其安全性能与稳定性能直接 关系到电力行业的发展。本文通过分析 电源检测点的实时监测情况，并基于监 测的基础之上设计相应的处理程序，通 过对程序进行操作从而实现对交直流一 体化电源的诊断和研究。 中国论文网 /8/view-12925316.htm 关键词：交直流；电源诊断；监 测 中图分类号：TM755 文献标识 码：A 文章编号：1671-2064（2017） 04-0154-02 随着电力行业的迅速发展，人们 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 对交直流一体化电源的稳定性和安全性 的要求越来越高。电力系统作为安全用 电的重要屏障，建立交直流一体化电源 系统的诊断和监测机制是十分必要的， 其对全方位研究电力系统有着十分重大 的意义。 1 交直流一体化电源系统的设计 原则 在进行交直流一体化电源系统的 设计时，要遵循以下几方面的原则：全 面性原则；可操作性原则；安全稳定性 原则；可扩充性原则。其中全面性原则 是指在已有的交直流一体化电源系统的 诊断和检测水平之上，对变电站进行不 断的创新，采用智能变电站技术从而达 到对电源系统功能上的需求，而不是对 电源系统进行简单的技术整合。采用创 新技术的变电站不仅能够实现直流电源 用交流的形式进行电源输入，而且还实 现了电源在充电的情况下的监测技术和 电源警报技术等。电力企业的工作涉及 到多个部门进行多种类型业务的联合作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 业，因此建立交直流一体化的电源系统 的监测和诊断有利于提高工作效率，降 低生产成本，有效提高了系统的可操作 性。系统的可操作性主要表现在以下几 个方面： 第一点是实施便捷，在进行实际 施工操作时所应用的采集单元都具有精 度高、集成优的特点。这样的采集单元 不仅符合电源系统对基础元件的安装要 求，而且对正在使用的变电站也有良好 的效果，它能够使其快速安装完； 第二点是系统操作简单，对操作人员的 专业技术水平要求较低。对于调试完毕 后正常运行的电源系统，操作人员可以 通过使用简单的对话界面实现对操作系 统的控制；第三点是电源系统在工作过 程中出现故障，不需要使电源系统停止 工作，就可以实现对其快速更换修理， 从而有效避免了因故障给电源系统带来 的麻烦。 无论任何系统，其稳定性和安全 性都是衡量一个系统性能的重要指标。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 不仅在设计电源线路时要充分考虑安全 性因素，而且在选择电源输入方式时 （直流放电法或交流输电法） ，都要充 分考虑安全性因素。在选择各个元器件 时，要严格把关，确保其安全性能符合 要求。除此之外，系统的可扩充性也是 十分重要的。在对系统监测和诊断进行 设计时，要充分考虑电源系统的兼容性 和可扩充性。在本文中，在进行设计时 就预先留出了变电站的空间环境。 2 电源系统设计思路 本文主要从监测方面和故障诊断 方面对电源系统进行设计。首先针对电 源监测方面，本文从电流的输入状态出 发，对交流电的输入情况、电源的运行 情况、以及电池、母线和合闸母线的电 压情况进行实时监控，一旦出现故障， 立即发出警报，使得监控中心能够及时 发现问题并对其进行相应的处理，从而 有效避免电力事故的产生。 针对电源的故障诊断问题，本文 采用远程监控蓄电池以及测试电池的电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 池组的容量，并对其进行电压的维修和 管理对直流母线进行操控，对充电参数 进行远程设置等。此外，将获取的电源 运行数据记录保存起来，以方便远程主 站对数据进行分析处理，从而为维护人 员的监测和诊断提供数据依据，这样有 利于维护人员对故障进行快速判断处理。 此外，本文引入了远程遥控技术，实现 对电源开关的分合控制，从而达到远程 控制蓄电池操作的目的。 交直流一体电源系统的重要组成 有：主站系统、终端设备和网络。其中 主站系统是指服务中心或远程监控中心； 终端设备是指蓄电池、开关、充电装置、 监测单元等。网络是指基于 IEEE802.1 的以太网。 2.1 电源系统功能设计 在本文中，主站系统是应用 C/S 架构实现，可以在 IE 等浏览器中进行 浏览，可以获取交直流一体化电源系统 的各项数据，并将分析处理后的数据存 储在 MySQL 数据库中。由于电源系统 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 应用 C/S 结构实现，因此，可以通过本 地的监控设备对电源系统进行监测，然 后对监测结果进行分析、判断，最后进 行保存，使得相关人员只需要在浏览器 中进行简单的操作就可以掌握变电站的 基本情况，工作人员只需要通过服务器 进行简单处理后，其余的工作完全可以 交给客户端与当地监测部门完成就可。 这样的好处一是降低了对服务器内容的 要求，而是各个电力站点之间既可以独 立操作又可以协同作业，有效提高了电 力工作人员的工作效率。此外，当主站 点出现问题时，也不至于各个子站点工 作瘫痪，子站点对主站点的依赖性降低， 对其内存要求也不是很高，因此在安装 主站点时，并不需要考虑因为负载站点 的增多而给主站点造成的影响。主站系 统在进行数据显示时，要求其能够以菜 单的形式或者列表的形式来显示变电站 的地理位置，并区分各个子站点对交直 流一体化的监测数据，其采用的方式可 以是对蓄电池进行编号或者对充电机进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 行区域编号等，从而更加方便操作人员 的操作和理解。 2.2 电源开关设计 作为电源系统的重要构成部分， 开关电源是交直流一体化监测与诊断的 重要对象。然而，对开关电源常规的诊 断和监测还是以监测开关电源的交流输 入电压和直流输出电压为主。首先，对 电源开关进行远程监控，实现对监控电 源的通讯。通过分析电源开关运行情况 的数据来实现对电源开关的远程监测。 其次，通过远程控制的方式才控制电源 开关的负载量以及电池的符冲转化情况， 以及相应参数的设置。最后，实现对充 电装置的远程操作，使其能够高精度、 高稳定性的开展各项工作。 2.3 对电池组的设计 在当前的交直流一体化电源系统 中，一旦系统中出现故障并发出警报声 时，工作人员很难立刻判定出现问题的 电池的具体位置以及导致问题发生的原 因是什么。这是因为单体电源在进行数 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 据上传时，只上传了与电压及温度相关 的数据，而且这些数据并没有被传送到 数据监控中心，因此数据监控中心及时 接收到故障警报信号也无法立即做出有 效判断并采取行之有效的解决措施。此 外，针对蓄电池组的真实情况，还需要 采取有效措施进行判断。一种方式是测 试蓄电池组的内在电阻大小。一种是测 量蓄电池的放电大小。在应用第二种方 式测量蓄电池组的实际状况时，需要有 专业人员进行操作，由于蓄电池的维护 工作量相对比较庞大，且变电站的数目 又比较多，因此采用这种方式消费成本 比较高，因此很少使用这种方式。 3 电源诊断与监测的关键技术 3.1 蓄电池高精度测试技术 对于每个蓄电池来说，其都存在 内阻，而且其内阻的大小与蓄电池的类 型有关，不同种类的蓄电池，其内阻值 是各不相同的。即使是同一厂家生产的 蓄电池，由于其工艺、材料不同，其内 阻值也存在差异。通常情况下，蓄电池 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 的内阻值比较小，我们用毫欧来说明蓄 电池内阻的大小。 从电工的角度出发，我们将电池 和内阻作为两个独立的个体分别进行考 虑，将其看作是一个内阻不存在的电池 串与一个电阻值很小的电阻串联在一起。 在这种情况下，如果蓄电池的外接负载 个数比较少时，那么分配给这个小电阻 的电压值就比较小，反之，如果外接负 载数表较多且其电阻值要远远大于小电 阻的阻值时，那么分配给这个小电阻的 电压值就相对较高，根据焦耳定律可知， 电压越大，这个小电阻消耗的功率就越 多。因此，可充电的蓄电池在其出厂时， 通常其电阻值被设置的非常小，但是随 着时间的积累，电池内部的电解液不断 被消耗，导致电池内部的各种物质活性 减慢，直接造成内部电阻值的增大，直 到使其无法在释放一丝电源为止，这也 就是电池老化的过程。 我们从技术的层面进行分析可以 发现，电池的电阻通常可以被划分为两 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 种情况：充电情况下的电池内阻和放电 情况下的电池内阻。 （1）充电情况下的 电池内阻是指在电池充足的情况下的电 阻值阻。 （2）放电情况下的电池内阻是 指电池放电完全后所测得的电池电阻的 电阻值。测量蓄电池内部电阻的方法， 包括密度法、开路电压法、直流放电法； 交流压降内阻测量方法，这种测量方法 的优点在于该方法几乎适用于所有的电 池，即使是电池的电压容量比较小的情 况下，同样可以采用这种方法进行测量。 笔记本内电池的内阻测量一般就是使用 这种方法实现的。 3.2 蓄电池电压均衡技术 电池的寿命和电池的质量都是影 响蓄电池负载均衡的因素，通常用电池 的使用时间和循环次数作为衡量电池寿 命的标准。随着科技的不断进步，蓄电 池的工艺越来越成熟，电池的质量也越 来越有保障，当然也并非全部都没有质 量问题。在生产电池的整个流程中，任 何一个环节出现错误都会造成电池的质 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 量出现问题。这种情况属于先天因素造 成电池质量不合格，在本文中，并不考 虑这种情况。 本文主要考虑温度、循环充放电 次数过多给电池的质量造成的影响。通 常情况下，20 摄氏度到 25 摄氏度是最 适宜的温度，最有利于保证电池的质量。 一定不要超出 55 摄氏度，否则后果比 较严重。这就要求蓄电池的最佳使用情 况是低于 45 摄氏度，否则应立即停止 对蓄电池的充放电操作，以免发生危险。 交流充放电的循环频率过高也就 意味着蓄电池经常处于一种深度的充放 电状态，甚至可能充电尚未完成就对其 进行放电操作，这样将严重影响电池的 寿命。当蓄电池组经常深度放电或严重 过放电，尽管电池组输出电压还未到终 止电压但其中个别容量较小的电池可能 到终止电压以下（电源本身一般都没有 针对单体过放保护） ，严重的过放电会 产生绝缘态硫酸铅结晶并吸附到极板表 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 面，将导致电池