本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，具體涉及一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

智能變電站以先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設備為基礎，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，能夠自動完成信息采集、測量、控制和保護等多項任務，是未來變電站技術發(fā)展的必然方向之一。站用交直流電源為變電站自動化設備提供運行所需的電能，是變電站可靠運行的基本保障。隨著智能變電站的發(fā)展，對站用交直流電源的要求也越來越高，傳統(tǒng)的交直流電源已無法滿足其需要。

智能站用交直流一體化電源系統(tǒng)適應了智能變電站的發(fā)展方向，將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、逆變電源系統(tǒng)和通信電源系統(tǒng)統(tǒng)一設計、監(jiān)控、生產(chǎn)、調試和服務，實現(xiàn)了站用電源安全化、網(wǎng)絡化和智能化，對智能變電站的正常運行起著非常重要的作用。智能站用交直流一體化電源系統(tǒng)是智能變電站設備正常工作的前提，一旦其發(fā)生故障，將直接或間接影響變電站供電系統(tǒng)的安全、可靠運行，嚴重時會造成大范圍事故。因此，對交直流電源進行在線監(jiān)測是十分必要的。

目前，對于智能變電站交直流電源在線診斷與檢修分析的研究是在總結近幾年直流電源在線監(jiān)測技術的基礎上進行的。國內已有專家學者進行了部分變電站交直流系統(tǒng)在線監(jiān)測方面的嘗試和探索，但仍然存在監(jiān)測信息不全面等問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了更加全面、有效地對智能變電站交直流電源進行在線監(jiān)測，本發(fā)明提供了一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對交直流電源的全面、實時在線監(jiān)測，在電源系統(tǒng)運行出現(xiàn)異常時，可發(fā)出故障報警并將故障信息上傳至站控層。過程層包括蓄電池模塊、交流母線模塊、交流饋線模塊、直流母線模塊、直流饋線模塊、逆變單元和dc/dc通信電源模塊，每個模塊由監(jiān)測終端及對應的子ied（intelligentelectronicdevice，ied）組成，各模塊相互獨立。間隔層為主ied，負責匯集過程層上傳的交直流電源數(shù)據(jù)，進行存儲和顯示，并在電源運行出現(xiàn)異常時發(fā)出報警，將故障信息上傳至站控層的監(jiān)控中心。

硬件部分：所述過程層監(jiān)測終端由參數(shù)采集單元及單片機兩部分組成。

所述參數(shù)采集單元負責采集電源運行參數(shù)，其中蓄電池參數(shù)采集單元需要采集蓄電池單體電壓、組電壓、充/放電電流、內阻及溫度，選用了lemsentinel傳感器和dhr200c420型號的電流傳感器；其余各模塊的參數(shù)采集單元主要采集相應的電壓、電流，其中交流電壓、交流電流、直流電壓和直流電流的采集分別由北京世特美測控技術有限公司的交流電壓變送器ti3a_v_v2、交流電流變送器ta2a_c_v、直流電壓變送器tb1d_v_v4以及直流電流變送器teid_c_v完成。

所述監(jiān)測終端單片機選用宏晶stc系列單片機stc15f2k60s2，用于接收參數(shù)采集單元采集的數(shù)據(jù)，并上傳至對應的子ied。

所述過程層子ied選用了三星公司16/32位risc微處理器s3c2440a，用于接收監(jiān)測終端單片機上傳的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)進行處理和判斷。當發(fā)現(xiàn)電源運行異常時，優(yōu)先將故障數(shù)據(jù)上傳至間隔層主ied。由于s3c2440a可直接接收ttl電平，因此無需轉換電路即可實現(xiàn)與監(jiān)測終端單片機的數(shù)據(jù)傳輸。

所述間隔層主ied負責匯集各模塊ied上傳的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行存儲、顯示和報警，并完成與過程層和站控層之間的通信，主ied選用了arm+dsp的處理器結構。arm處理器采用三星公司16/32位risc微處理器s3c2440a，該芯片提供了以太網(wǎng)接口以及rs-485接口，可用于與站控層和內部dsp進行通信。dsp選用ti公司的2000系列tms320f28335芯片，可讀取過程層上傳的數(shù)據(jù)，并發(fā)送至arm處理器。

所述過程層與間隔層、間隔層與站控層之間的通信方式均采用了以太網(wǎng)，以太網(wǎng)通信模塊選用工業(yè)級以太網(wǎng)控制器dm9000。

所述顯示模塊采用lcd1602字符型液晶，可用于顯示交直流電源運行的實時信息。

所述存儲擴展模塊采用24aa512型串行e²prom，用于擴展主ied內存空間。

所述報警模塊采用有源蜂鳴器，經(jīng)9013射極放大電路驅動蜂鳴器進行報警。

軟件部分：根據(jù)模塊化、結構化的設計思想，分別設計主ied和子ied的程序，便于日后程序和各種功能模塊的擴展和移植。主ied程序可以實現(xiàn)對智能變電站交直流電源的在線監(jiān)測，實時顯示電源運行狀態(tài)信息，存儲并分析相應數(shù)據(jù)。在電源運行出現(xiàn)異常時，發(fā)出告警信號。同時，可通過調用以太網(wǎng)通信子程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。該部分包括通信子程序、數(shù)據(jù)顯示及報警子程序等。各子ied程序可以對相應參數(shù)信息進行處理，通過以太網(wǎng)通信子程序將數(shù)據(jù)打包上傳至主ied。該部分包括參數(shù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序和通信子程序等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖。

圖2是本發(fā)明一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)的主ied工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式進一步說明本發(fā)明。

圖1所示為一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖，其特征在于包含過程層、間隔層和站控層。

所述過程層位于系統(tǒng)最底層，包含蓄電池模塊、交流母線模塊、交流饋線模塊、直流母線模塊、直流饋線模塊、逆變單元和dc/dc通信電源模塊，各模塊由監(jiān)測終端及對應的子ied組成。過程層各模塊相互獨立，便于管理。

所述監(jiān)測終端包含參數(shù)采集單元及單片機。其中蓄電池參數(shù)采集單元負責采集蓄電池單體電壓、組電壓、充/放電電流、內阻及溫度，其余模塊參數(shù)采集單元主要采集交直流母線電壓、交流進線及饋線的電壓和電流。監(jiān)測終端中的單片機可定時讀取參數(shù)采集單元的數(shù)據(jù)，并發(fā)送至對應的子ied。

所述過程層子ied采用了arm處理器，可直接接收單片機輸出的ttl電平。子ied接收數(shù)據(jù)后，進行越限處理，并等待間隔層下發(fā)的數(shù)據(jù)上傳指令。若發(fā)現(xiàn)存在異常數(shù)據(jù)，可立即上傳故障信息。

所述間隔層主ied采用arm+dsp的雙cpu結構，s3c2440a型的arm處理器和tms320f28335型的dsp處理器可以準確地接收站控層監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據(jù)上傳命令并及時下發(fā)給過程層子ied，并將過程層子ied上傳的數(shù)據(jù)及時上傳到站控層。其中dsp接收過程層子ied上傳的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)后，需要對這些狀態(tài)量進行建模運算處理，將數(shù)據(jù)通過spi通信發(fā)送到arm處理器。arm處理器與dsp處理器進行內部通信，接收交直流電源運行參數(shù)信息并進行顯示、存儲和判斷。若發(fā)現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)為故障信息，則啟動報警電路，發(fā)出聲音報警，然后通過以太網(wǎng)將故障信息上傳至監(jiān)控中心。

圖2所示為所述一種智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)主ied工作流程圖。系統(tǒng)上電運行后，先進行初始化，然后需要判斷是否需要重置參數(shù)。在參數(shù)設置完畢后，主ied下發(fā)數(shù)據(jù)上傳指令，并調用以太網(wǎng)通信子程序，完成數(shù)據(jù)上傳過程后，主ied將對接收到的數(shù)據(jù)進行存儲和顯示，并判斷是否出現(xiàn)運行異常，若發(fā)現(xiàn)交直流電源出現(xiàn)運行故障則發(fā)出報警信號，并調用以太網(wǎng)通訊子程序上傳電源運行信息至站控層監(jiān)控中心，上傳任務完成后返回顯示當前電源運行狀態(tài)，等待下一次上傳指令。若電源運行情況正常，則主ied需要等待站控層下發(fā)的數(shù)據(jù)上傳指令，方可上傳數(shù)據(jù)。

本發(fā)明采用分布、分層式設計方式，將智能變電站交直流電源在線監(jiān)測系統(tǒng)劃分為過程層、間隔層和站控層，能夠實現(xiàn)對交直流電源的全面、實時、有效的在線監(jiān)測。一旦電源運行出現(xiàn)故障，可以及時上傳信息，解決故障，避免造成變電站運行事故。軟件部分采用模塊化、結構化的設計，便于進行各模塊功能的擴展。