EquationChapter1Section1基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)研究

EquationChapter1Section1基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)研究

Summary：基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)，是以物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)作為支撐，以“云平臺(tái)+管理運(yùn)維”為目的，構(gòu)建直流電源、實(shí)時(shí)監(jiān)控和終端設(shè)備一體化的遠(yuǎn)程智能化管理和運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無人值守變電站的直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的智能化和系統(tǒng)化，從而提高變電站的智能化管理水平和生產(chǎn)效能。Keys：云平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)；直流電源；遠(yuǎn)程管理引言在電力變電站直流電源系統(tǒng)中，充電機(jī)作為蓄電池的充電設(shè)備起著必不可少的作用。尤其是在電力系統(tǒng)變電站中，充電機(jī)的性能直接影響到直流系統(tǒng)的供電質(zhì)量，電壓不穩(wěn)，紋波系數(shù)大，都會(huì)造成變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)作，從而造成對(duì)蓄電池的損傷，加劇蓄電池的老化，導(dǎo)致充電機(jī)的效率過低，間接造成電力的浪費(fèi)。因此及時(shí)地對(duì)充電機(jī)進(jìn)行綜合測試，是變電站直流系統(tǒng)維護(hù)工作的重要組成部分。目前，變電站充電機(jī)的綜合測試工作主要靠人工操作來完成，這存在著許多缺點(diǎn)和安全隱患，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）誤操作幾率大，對(duì)工作人員的技術(shù)要求高，需要熟練安裝與操作設(shè)備；（2）人工操作接線拆線費(fèi)時(shí)費(fèi)工，維護(hù)一個(gè)站點(diǎn)的充電設(shè)備至少需要一個(gè)工作人員一到兩個(gè)工昨日的時(shí)間測試數(shù)據(jù)；（3）單機(jī)的綜合測試設(shè)備，數(shù)據(jù)管理落后，容易丟失歷史數(shù)據(jù)；（4）綜合測試設(shè)備成本高，重量大，非便攜設(shè)備，給多站點(diǎn)分配測試帶來不便。在這種背景下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)直流系統(tǒng)核心設(shè)備的監(jiān)測與維護(hù)的程化和智能化不但可以確保直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，而且可以節(jié)省人力物力。本文研究了一套基于物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一人多站同時(shí)管理，利用云平臺(tái)大數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)管理與分析，對(duì)于節(jié)約人工維護(hù)成本和提高變電站的智能化管理水平以及效率具有重大意義。相關(guān)概念云平臺(tái)：也稱云計(jì)算平臺(tái)，是指基于硬件資源和軟件資源的服務(wù)，提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)能力?！霸啤蓖ㄋ椎睦斫鉃榇嬖谟谠茢?shù)據(jù)中心服務(wù)器集群上的各種類型的資源集合，用戶只需要通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請(qǐng)求就可以從云端獲取滿足需求的資源到本地的計(jì)算機(jī)，所有的計(jì)算任務(wù)都是在遠(yuǎn)程的云數(shù)據(jù)中心完成。當(dāng)前，云計(jì)算是處理大數(shù)據(jù)最有效的技術(shù)，其在海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析、計(jì)算及挖掘等方面，均已有比較成熟的相應(yīng)技術(shù)，這也正是解決傳統(tǒng)電池管理系統(tǒng)不能滿足新問題、新需求的關(guān)鍵所在。直流電源：直流電源又稱直流電源屏或直流屏，主要是為給控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷以及直流事故照明負(fù)荷等提供直流電源的電源設(shè)備,是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護(hù)的基礎(chǔ)，主要用于發(fā)電廠、變電站（所）中。直流電源的可靠性、安全性直接影響到電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性，因此也應(yīng)用了大量的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。直流電源由交配電單元、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)測單元組成。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程在線直流電源綜合測試系統(tǒng)根據(jù)空間范圍系統(tǒng)分為變電站端、遠(yuǎn)程端兩個(gè)部分。其中變電站端包括充電機(jī)、綜合測試設(shè)備、直流電源、紅外監(jiān)控和顯示器等主體設(shè)備，遠(yuǎn)程端包括了云端服務(wù)器、管理員終端、普通用戶PC終端、以及移動(dòng)終端。變電站端的綜合監(jiān)控控制器與遠(yuǎn)程端云數(shù)據(jù)服務(wù)器采用以太網(wǎng)/LAN、無線GPRS的通信方式。管理員具有最高控制權(quán)限，管理權(quán)限只對(duì)經(jīng)過授權(quán)的操作人員開放。普通PC機(jī)終端可以通過平臺(tái)系統(tǒng)軟件，查看實(shí)時(shí)視頻畫面、數(shù)據(jù)或者下載數(shù)據(jù)，但是不具備遠(yuǎn)程控制權(quán)限，另外，用戶可以通過無線通信，使用移動(dòng)終端設(shè)備，在相應(yīng)的應(yīng)用軟件查看數(shù)據(jù)與現(xiàn)場監(jiān)控視頻。2.2綜合測試綜合測試設(shè)備一般由兩部分組成，即綜合測試負(fù)載和綜合測試監(jiān)控器。其中綜合監(jiān)控負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采樣、計(jì)算、控制流程實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)集中通訊等任務(wù)。綜合測試通過測量直流電流和直流電壓等參數(shù)，便可計(jì)算出穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)。按照DL/T459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定，充電浮充電裝置在浮充電（穩(wěn)壓）狀態(tài)下，其交流輸出電壓應(yīng)在其額定值的90%～115%的范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值的0～100%范圍內(nèi)變化，同時(shí)輸出電壓在其浮充電壓調(diào)節(jié)范圍保持穩(wěn)定。（1）穩(wěn)壓精度穩(wěn)壓精度的計(jì)算公式如下，其中代表輸出電壓波動(dòng)極限值，代表輸出電壓額定值。（2）穩(wěn)流精度同穩(wěn)壓精度類似，穩(wěn)流精度的計(jì)算公式如下，其中代表輸出電壓波動(dòng)極限值，代表輸出電壓額定值。（3）紋波系數(shù)紋波系數(shù)的測量公式如下，其中表示直流電壓中的脈沖峰值，代表直流電壓中的脈沖谷值，表示直流電壓的平均值。關(guān)鍵技術(shù)

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)（Theinternetofthings）就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。根據(jù)應(yīng)用范圍不同，是具有不同的復(fù)雜度和形式多樣的系統(tǒng)技術(shù)。由上述系統(tǒng)架構(gòu)的分支中，可見基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)是一個(gè)典型的三層結(jié)構(gòu)模式的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即感控層——充電機(jī)，可控接入開關(guān)、測試傳感器（電流傳感器、溫度傳感器），紅外攝像頭等；網(wǎng)絡(luò)層——數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)，綜合測試監(jiān)控器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以太網(wǎng)，本地終端等；應(yīng)用層——管理員PC、客戶PC終端，移動(dòng)終端，監(jiān)控管理等。每個(gè)變電站的綜合測試監(jiān)控器都可以設(shè)置唯一的ID，這將有利于多個(gè)站點(diǎn)設(shè)備組網(wǎng)，通過各自ID進(jìn)行數(shù)據(jù)區(qū)分分類，在控制中心統(tǒng)一控制管理各個(gè)站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制中心多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)布局，節(jié)約人工成本，提高工作效率。

3.2硬件設(shè)計(jì)為保證測試設(shè)備正常工作以及準(zhǔn)確測量技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，又能確保設(shè)備的安全。如何選擇和設(shè)計(jì)測試硬件，至關(guān)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和準(zhǔn)確，可以采取以下幾種措施來保證硬件設(shè)備的總體安全和測量的準(zhǔn)確性。（1）單獨(dú)分離設(shè)計(jì)測試負(fù)載并加強(qiáng)風(fēng)扇溫控系統(tǒng)，并在保證不影響監(jiān)控電路的情況下，采用超低阻的銅鎳銀合金電阻絲，保證放電電流的穩(wěn)定性，有利于測試精度的準(zhǔn)確性。（2）采用ARM+DSP雙核架構(gòu)來設(shè)計(jì)綜合測試監(jiān)控器，外設(shè)高速同步電壓電流等AD采樣以及數(shù)據(jù)信號(hào)處理的數(shù)字化檢測技術(shù)，利用小波信號(hào)處理方法，提取放電紋波參數(shù)，進(jìn)一步提高測試的準(zhǔn)確性。（3）使用可控接入開關(guān)。充電機(jī)在線綜合測試時(shí)，必須保證蓄電池離線，充電機(jī)脫離母線，而原有的人工機(jī)械開關(guān)，不適合在線使用，因此可以先使用直流可控開關(guān)，由綜合測試監(jiān)控器控制驅(qū)動(dòng)線圈的電流通斷，實(shí)現(xiàn)主開關(guān)觸點(diǎn)的通斷。

3.3實(shí)時(shí)監(jiān)控為進(jìn)一步提高測試系統(tǒng)的安全性，要做到對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而及時(shí)制止危險(xiǎn)的發(fā)生。因此實(shí)時(shí)監(jiān)控也是一項(xiàng)重要的技術(shù)，目前可采取以下兩項(xiàng)措施來達(dá)到目的：（1）由于充電機(jī)綜合測試裝置是有電阻負(fù)載，在運(yùn)行過程中，避免不了發(fā)熱，因此可在上述采取的測試負(fù)載單獨(dú)分離設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)負(fù)載加風(fēng)扇陣列，給箱體安裝溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)溫度高于設(shè)定限制，進(jìn)行報(bào)警反饋，停止測試工作。（2）在總額測試負(fù)載空間的上方安裝紅外視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制時(shí)，啟動(dòng)紅外攝像監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行環(huán)境狀態(tài)視頻監(jiān)控。采用紅外視頻熱失控監(jiān)控可提早發(fā)現(xiàn)負(fù)載熱失控，保證在線運(yùn)行的安全性。

3.4管理平臺(tái)云數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)了大量實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，建立有效的管理平臺(tái)將提高用戶對(duì)數(shù)據(jù)分析和操作的便捷性，同時(shí)也可以確保實(shí)時(shí)的監(jiān)控。在PC端，可以開發(fā)終端應(yīng)用軟件與用戶的設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，用戶只需要提供用戶名和密碼，便可以通過該軟件查看電池監(jiān)測，分析數(shù)據(jù)信息。在移動(dòng)端，開發(fā)出管理系統(tǒng)APP，用戶通過移動(dòng)手持設(shè)備，通過移動(dòng)網(wǎng)接入至云平臺(tái)中，便可隨時(shí)隨地查看電池監(jiān)測信息。在線管理平臺(tái)可以極大地提高變電站電源系統(tǒng)運(yùn)維管理水平，有了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析支持，管理者便可以有效做出相應(yīng)的維護(hù)策略，終端應(yīng)用程序可以提供電子表格下載或者PDF格式文檔下載，從電力變電站管理成本說，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)操作，具有極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用價(jià)值基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程直流電源綜合測試系統(tǒng)將推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)在直流電源系統(tǒng)維護(hù)的智能化發(fā)展，也可以在蓄電池使用領(lǐng)域提供技術(shù)支持，此外還有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。經(jīng)濟(jì)價(jià)值跟人工操作相比，基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程在線直流電源充電機(jī)綜合測試系統(tǒng)，可以不需要人工現(xiàn)場操作，可有將有限的人員安排至最需要的環(huán)節(jié)，人工成本轉(zhuǎn)移也是非常可觀。同時(shí)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控還可以提高維護(hù)效率，能夠準(zhǔn)確地確定故障發(fā)生的部位，節(jié)省故障處理時(shí)間。社會(huì)價(jià)值基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程在線直流電源綜合測試系統(tǒng)，將緊張有限的人工資源從人工放電活動(dòng)中解放出來，配置到更需要的崗位，為更有效的人力分配創(chuàng)造條件。同時(shí)實(shí)現(xiàn)電站電源系統(tǒng)綜合測試的智能優(yōu)化配置，還能為社會(huì)節(jié)能減排提高生產(chǎn)力做出相應(yīng)貢獻(xiàn)。

結(jié)束語本文研究了基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程在線直流電源綜合測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助于物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，具備分布式區(qū)域組