直流系統(tǒng)

直流屏通用名為智能免維護(hù)直流電源屏，簡(jiǎn)稱(chēng)直流屏，通用型號(hào)為GZDW。簡(jiǎn)單地說(shuō)，直流屏就是提供穩(wěn)定直流電源的設(shè)備。(在輸入有380V電源時(shí)直接轉(zhuǎn)化為220V，在輸入(市電和備用電)都無(wú)輸入時(shí)，直接轉(zhuǎn)化為蓄電池供電--直流220V:實(shí)際上也可以說(shuō)是一種工業(yè)專(zhuān)用應(yīng)急電源)。發(fā)電廠和變電站中的電力操作電源現(xiàn)今采用的都是直流電源，它為控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷以及直流事故照明負(fù)荷等提供電源，是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護(hù)的基礎(chǔ)。直流屏由交配電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監(jiān)控單元、監(jiān)控模塊單元及絕緣監(jiān)測(cè)單元組成。主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中小型發(fā)電廠、水電站、各類(lèi)變電站，和其他使用直流設(shè)備的用戶(如石化、礦山、鐵路等)，適用于開(kāi)關(guān)分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護(hù)和故障照明等場(chǎng)合。

直流屏是一種全新的數(shù)字化控制、保護(hù)、管理、測(cè)量的新型直流系統(tǒng)。監(jiān)控主機(jī)部分高度集成化，采用單板結(jié)構(gòu)(All in one)，內(nèi)含絕緣監(jiān)察、電池巡檢、接地選線、電池活化、硅鏈穩(wěn)壓、微機(jī)中央信號(hào)等功能。主機(jī)配置大液晶觸摸屏，各種運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)均以漢字顯示，整體設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)潔，人機(jī)界面友好，符合用戶使用習(xí)慣。直流屏系統(tǒng)為遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制提供了強(qiáng)大的功能，并具有遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信功能和遠(yuǎn)程通訊接口。通過(guò)遠(yuǎn)程通訊接口可在遠(yuǎn)方獲得直流電源系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，還可通過(guò)該接口設(shè)定和修改運(yùn)行狀態(tài)及定值，滿足電力自動(dòng)化和電力系統(tǒng)無(wú)人值守變電站的要求;配有標(biāo)準(zhǔn)RS232/485串行接口和以太網(wǎng)接口，可方便納入電站自動(dòng)化系統(tǒng)。

直流電源(DC power)有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極的電位高，負(fù)極的電位低，當(dāng)兩個(gè)電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的電流。 單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類(lèi)似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用(簡(jiǎn)稱(chēng)為"非靜電力")使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動(dòng)。 直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部(外電路)，由于電場(chǎng)力的推動(dòng)，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部(內(nèi)電路)，非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)形成閉合的循環(huán)。

電力系統(tǒng)中的直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。它的作用是:正常時(shí)為變電站內(nèi)的斷路器提供合閘直流電源;故障時(shí)，當(dāng)廠、站用電中斷的情況下為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器跳閘與合閘、載波通信、發(fā)電廠直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的廠用機(jī)械提供工作直流電源。它的正常與否直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

過(guò)去，電力系統(tǒng)的各個(gè)變電站都有人值守，可以對(duì)直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，因而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理其出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)推廣無(wú)人值班變電站，雖然調(diào)度中心可以通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道獲取變電站運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)信息，但是對(duì)于直流部分只能得到少量的重要信息(包括:遙信量--充電機(jī)交流電源故障，充電機(jī)故障，直流絕緣接地，直流電源電壓異常;遙測(cè)量--控母電壓)。它不能反映直流系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)信息，特別是它不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)剛剛開(kāi)始出現(xiàn)異常運(yùn)行的情況，直到長(zhǎng)期的異常運(yùn)行發(fā)展為故障時(shí)才上發(fā)調(diào)度，此時(shí)，事故已經(jīng)擴(kuò)大。如果能在異?，F(xiàn)象剛出現(xiàn)時(shí)就及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理，就可以避免異常情況擴(kuò)大。所以需要設(shè)備維護(hù)人員對(duì)其進(jìn)行定期檢查。此外，對(duì)直流設(shè)備運(yùn)行的控制也是由維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的。變電站多，維護(hù)人員少，顯然無(wú)法保證按期按量完成。在這種情況下，直流監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它的主要作用就是把各變電站的直流設(shè)備信息上送到監(jiān)控中心，供其查詢，同時(shí)監(jiān)控中心也可以向各站發(fā)送控制命令。這樣，維護(hù)人員不但可以在監(jiān)控中心對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的不正常狀態(tài)，及時(shí)處理，而不等其發(fā)展演變成事故。所以，直流監(jiān)控系統(tǒng)的建立，可以節(jié)省人力物力，提高工作效率。

變電站上送調(diào)度中心的各種信息，如遙測(cè)、遙信、遙控、主要設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息等，都是通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道傳輸?shù)?，這些信息對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，不希望其它信息占用而使通道擁擠，影響調(diào)度的正常工作。所以直流設(shè)備的運(yùn)行信息必須從另一個(gè)通道進(jìn)行遠(yuǎn)方傳送。變電站中除遠(yuǎn)動(dòng)通道之外，還有一個(gè)電話通道，這個(gè)通道一般是作為工作人員現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)使用，以及其它輔助系統(tǒng)如安全報(bào)警系統(tǒng)必要時(shí)使用。通常此通道是處于閑置狀態(tài)，但又是必設(shè)的，所以可以用它作為直流監(jiān)控系統(tǒng)的信息通道。

直流監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息量少，發(fā)送時(shí)占用通道時(shí)間短。這樣，可以在工作時(shí)撥通，占用通道，結(jié)束后掛掉，和其它系統(tǒng)分時(shí)地使用通道，從而保證各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過(guò) modem 連入電話網(wǎng)。而監(jiān)控器也通過(guò) modem 與電話網(wǎng)相連。雙方 modem 都可以相互呼叫對(duì)方，通過(guò)雙方 modem 和電話網(wǎng)建立通信鏈路，互傳信息。這樣，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)可以通過(guò)這個(gè)通信鏈路，采取各站監(jiān)控器的信息，發(fā)送控制命令，各站監(jiān)控器也可把每日定時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和異常情況信息上報(bào)中心。系統(tǒng)包括3部分:監(jiān)控器是前置機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)行狀態(tài)的控制和信息的上送;監(jiān)控中心是后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)，是基于 PC 機(jī)上運(yùn)行的，它負(fù)責(zé)對(duì)所有變電站的監(jiān)控器發(fā)送命令，接收其運(yùn)行數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析;兩者之間的數(shù)據(jù)通信依靠 modem 和電話網(wǎng)建立。監(jiān)控中心和監(jiān)控器是一對(duì)多系統(tǒng)。

1.監(jiān)控器原理

監(jiān)控器是安裝在各變電站的一套系統(tǒng)，它采集各直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，對(duì)其進(jìn)行控制，把各數(shù)據(jù)信息上送監(jiān)控中心和其它監(jiān)控單元。

監(jiān)控器用工控機(jī)設(shè)計(jì)，其 I/O 端口作輸入和輸出使用，它可直接從直流設(shè)備上采得測(cè)量量、狀態(tài)量以及蓄電池絕緣狀態(tài)等信息，也可以對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，如充電機(jī)的開(kāi)關(guān)機(jī)動(dòng)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(jī)控制器通過(guò) RS232 或 modem 方式把四遙信號(hào)上送到 RTU 或調(diào)度中心，把所有直流設(shè)備的運(yùn)行信息通過(guò) modem 經(jīng)電話網(wǎng)送到設(shè)備維護(hù)人員所在的監(jiān)控中心。

2.監(jiān)控器軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控器軟件由4個(gè)模塊組成:通信模塊，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，I/O 模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。

通信模塊的作用是為數(shù)據(jù)的傳輸作好通信的準(zhǔn)備，包括打開(kāi)、關(guān)閉 modem 以及自動(dòng)撥號(hào)的功能。軟件設(shè)置定時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉 modem，這使得本系統(tǒng)可以和其它如報(bào)警系統(tǒng)分時(shí)使用電話通道。自動(dòng)撥號(hào)是在直流設(shè)備發(fā)生異常事件時(shí)，自動(dòng)撥通監(jiān)控中心的 modem，向其發(fā)送相應(yīng)報(bào)警信息。

數(shù)據(jù)收發(fā)模塊主要負(fù)責(zé)通信鏈路建立后的數(shù)據(jù)收發(fā)事務(wù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)包括:各直流設(shè)備當(dāng)時(shí)的運(yùn)行信息;本監(jiān)控器存貯的24 h內(nèi)固定時(shí)間歷史數(shù)據(jù);24 h內(nèi)所有報(bào)警信息。接收的數(shù)據(jù)包括監(jiān)控中心的控制和調(diào)節(jié)命令等。

I/O模塊功能包括:提供監(jiān)控器的人機(jī)輸入界面，監(jiān)控器對(duì)各直流設(shè)備量的采集以及對(duì)其進(jìn)行的控制。

數(shù)據(jù)處理模塊是監(jiān)控器的核心模塊，它一方面把 I/O 模塊取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔把每日的數(shù)據(jù)存入庫(kù)中，以待數(shù)據(jù)收發(fā)模塊上送監(jiān)控中心。這些數(shù)據(jù)每日更新。另一方面，它把由收發(fā)模塊接收到的調(diào)控命令進(jìn)行分析后，提供控制信息給 I/O 模塊使用。

監(jiān)控中心是一臺(tái)微機(jī)，其上運(yùn)行監(jiān)控中心后臺(tái)軟件。

監(jiān)控中心軟件主要包括4個(gè)要提出了一種可對(duì)無(wú)人值班變電站內(nèi)直流設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控的系統(tǒng)，它利用了站內(nèi)的電話通道，可以實(shí)現(xiàn):直流設(shè)備遠(yuǎn)方監(jiān)控、直流設(shè)備運(yùn)行歷史查詢和設(shè)備運(yùn)行異常的情況上報(bào)等功能。當(dāng)廠、站部分:通信模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)形成模塊，主控模塊以及報(bào)表打印模塊。

通信模塊的作用和監(jiān)控器的通信模塊功能相同，作用為撥通變電站的監(jiān)控器 modem,建立通信鏈路，向下發(fā)送控制命令信息，此外它也可以被對(duì)方叫通，接收其上傳的信息。此模塊用 Visual Basic 5.0 開(kāi)發(fā)，它僅僅根據(jù)通信的要求，撥通 modem，建立通信的鏈路即可?？伤途唧w數(shù)據(jù)則與其無(wú)關(guān)，由主控軟件部分負(fù)責(zé)處理。

數(shù)據(jù)處理模塊兩個(gè)作用:一是形成各站的直流設(shè)備的信息庫(kù);二是把每日采集來(lái)的各站的日數(shù)據(jù)整理入庫(kù)，形成所有變電站直流設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況，靈活地建立各個(gè)變電站及站內(nèi)所有直流設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)，靈活地維護(hù)所有站內(nèi)信息，維護(hù)后此系統(tǒng)自動(dòng)存庫(kù)，靈活性強(qiáng)并且操作簡(jiǎn)單方便。此外，各變電站監(jiān)控器每日定時(shí)把日數(shù)據(jù)上送監(jiān)控中心，后者在接收后根據(jù)各站名存入各自數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成歷史庫(kù)，供報(bào)表打印系統(tǒng)查詢時(shí)使用。

主控軟件提供人機(jī)界面，是基于 Windows 95 操作系統(tǒng)的操作界面，用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)對(duì)屏幕上的圖形進(jìn)行操作。只要用鼠標(biāo)點(diǎn)取設(shè)備元件所對(duì)應(yīng)的圖元，就可以查詢和控制此設(shè)備，也可以用鍵盤(pán)輸入設(shè)備的參數(shù)達(dá)到對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)的目的。維護(hù)人員對(duì)運(yùn)行站內(nèi)設(shè)備的查詢和控制可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)通信模塊建立通信鏈路后，它可以打開(kāi)遠(yuǎn)方送來(lái)的數(shù)據(jù)信息，顯示在屏幕上，并把這些數(shù)據(jù)交數(shù)據(jù)處理模塊處理。另外它也把操作者的控制命令以數(shù)據(jù)包的形式向遠(yuǎn)方發(fā)送。它是本系統(tǒng)的核心。

報(bào)表打印模塊根據(jù)工作的需要，對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊保存的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，制作日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和其它報(bào)表以及作出相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線，供分析和查詢使用還有最后必須要檢查有沒(méi)有出錯(cuò)。

直流系統(tǒng)的用途:廣泛應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類(lèi)變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶(如發(fā)電廠、變電站、配電站、石化、鋼鐵、電氣化鐵路、房地產(chǎn)等)，為信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明及斷路器分、合閘操作提供直流電源，它也同樣廣泛的應(yīng)用于通信部門(mén)、計(jì)算機(jī)房、醫(yī)院、礦井、賓館，以及高層建筑的可靠應(yīng)急電源，用途十分廣泛。還有直流系統(tǒng)的心臟是蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)是直流系統(tǒng)的核心工作。

電力整流模塊就是把交流電整流成直流電的單機(jī)模塊，通常是以通過(guò)電流大小來(lái)標(biāo)稱(chēng)(如2A模塊、5A模塊、10A模塊、20A模塊等等)，按設(shè)計(jì)理念的不同也可以分為:風(fēng)冷模塊、獨(dú)立風(fēng)道模塊、自冷模塊、自能風(fēng)冷模塊和自能自冷模塊。它可以多臺(tái)并聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)了N+1冗余。模塊輸出是110V、220V穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓。模塊自身有較為完善的各種保護(hù)功能如:輸入過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出限流保護(hù)和輸出短路保護(hù)等。

監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)的控制、管理核心，其主要任務(wù)是:對(duì)系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲取系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行處理，并以此為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動(dòng)管理，保證其工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。監(jiān)控系統(tǒng)分為兩種:一種是按鍵型還有一種是觸摸屏型。:監(jiān)控系統(tǒng)提供人機(jī)界面操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)顯示，系統(tǒng)控制操作和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。

直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路對(duì)地漏電阻，此數(shù)值可根據(jù)具體情況設(shè)定。當(dāng)線路對(duì)地絕緣降低到設(shè)定值時(shí)，就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元目前有母線絕緣監(jiān)測(cè)、支路絕緣監(jiān)測(cè)。

電池巡檢單元就是對(duì)蓄電池在線電壓情況巡環(huán)檢測(cè)的一種設(shè)備?？梢詫?shí)時(shí)檢測(cè)到每節(jié)蓄電池電壓的多少，當(dāng)哪一節(jié)蓄電池電壓高過(guò)或低過(guò)設(shè)定時(shí)，就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障。電池巡檢單元一般能檢測(cè)2V-12V的蓄電池和巡環(huán)檢測(cè)1-108節(jié)蓄電池。

開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元是對(duì)開(kāi)關(guān)量在線檢測(cè)及告警干節(jié)點(diǎn)輸出的一種設(shè)備。比如在整套系統(tǒng)中哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷。開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元可以采集到1-108路開(kāi)關(guān)量和多路無(wú)源干節(jié)點(diǎn)告警輸出。

配電單元主要是直流屏中為實(shí)現(xiàn)交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件如:電源線、接線端子、交流斷路器、直流斷路器、接觸器、防雷器、分流器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、指示燈以及電流、電壓表等等。

蓄電池正常運(yùn)行檢查項(xiàng)目

1.蓄電池室內(nèi)溫度在5℃~35℃為蓄電池的最佳工作環(huán)境溫度。但不能長(zhǎng)期超過(guò)30攝氏度，防止因環(huán)境溫度過(guò)高使蓄電池容量嚴(yán)重下降，運(yùn)行壽命縮短。

2.電池電壓及電池電解液面正常,電池外殼和極柱溫度正常，電池殼蓋無(wú)變形和滲液。

3.蓄電池室內(nèi)應(yīng)干燥、通風(fēng)良好，照明充足，防爆燈的護(hù)欄或護(hù)網(wǎng)應(yīng)牢固可靠，防止墜落造成蓄電池短路。

4.蓄電池室嚴(yán)禁煙火，嚴(yán)禁攜帶和存放易燃物品。

5.各蓄電池間浮充電壓差<±50mV。

6.各連接處應(yīng)緊固，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。

7. 充電器應(yīng)工作在室溫不低于-10℃，不高于40℃的環(huán)境中，空氣相對(duì)濕度平均不超過(guò)90%(日平均≤95%)，周?chē)鷳?yīng)沒(méi)有導(dǎo)電及易爆塵埃，沒(méi)有腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及蒸汽。巡檢人員對(duì)運(yùn)行中的直流電源裝置，主要監(jiān)視交流輸入電壓值，充電裝置輸出電壓和電流值，蓄電池組電壓值，直流母線電壓值，浮充電流值及絕緣電壓值是否正常。巡檢人員每日應(yīng)對(duì)直流電源裝置和微機(jī)監(jiān)控器的工作狀態(tài)，各種信號(hào)燈，聲響報(bào)警進(jìn)行檢查，若不正常，及時(shí)退出運(yùn)行，通知檢修人員修復(fù)。