近场通信在变电站蓄电池组维护工作中的应用

郭小华等

摘要：变电站蓄电池是直流系统的关键组成部分，变电运行人员日常维护工作中需要周期性地对之进行电压测量、采集、统计、分析。文章将近场通信技术应用到现场工作中，设计蓄电池电压测量采集、数据统计装置，建立蓄电池电压采集管理的工作模型，改善蓄电池电压管理方式，以满足直流系统蓄电池组的常态化管理的需要。

关键词：近场通信；变电站；蓄电池组；直流系统；变电运行 文献标识码：A

中图分类号：TM910 文章编号：1009-2374（2015）28-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.027

在发电厂和变电站中，直流系统为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源，当发生交流电源消失事故时为事故照明、交流不间断电源提供备用电源，从而缩短失压时间。直流系统设备可靠与否对发电厂和变电所的安全运行起着至关重要的作用。

1 蓄电池状态监视及日常维护的现状

按照参考文献[1]中的要求，继电保护专业对新安装的蓄电池组在验收时应进行全容量核对性充放电。投运后，110kV变电站蓄电池组每3年进行1次全容量核对性充放电，220kV及以上变电站蓄电池组每2年应进行1次全容量核对性充放电，运行6年以上的蓄电池组，应每年进行1次全容量核对性充放电。已投入运行的直流系统，除了以上纳入年度定检计划的工作以外，根据参考文献[2]中的要求，运行专业也应将直流系统的切换及蓄电池电压的检测，纳入月度维护工作中去，站内如有自动装置检测蓄电池状态及记录运行数据，可以免去维护时候抄录蓄电池电压的工作。

根据参考文献[1]的要求，变电站内的每一组蓄电池从投入运行开始，每次充放电核容都应将数据绘制出放电曲线，并记录入库作为蓄电池运行状况的一个监控措施，但是由于工作周期过长，不能及时反映蓄电池的状态变化。增加月度维护针对单只蓄电池电压测录，可以以电压限值作为判别手段，但会增加运行维护人员的负担。按照参考文献[3]要求，如果采用2V的蓄电池，110V直流系统蓄电池数量每组配置52～54只；220V直流系统蓄电池数量每组配置104～108只，测量及抄录一只蓄电池数据大概需要8～10秒，由于蓄电池数量比较多，单靠人工测量与记录，作业量大且工作周期短，久而久之数据采集的效率及可靠度有可能下降。

2 蓄电池电压采集技术设计模型

针对蓄电池组电压或内阻在线检测的手段，仅以变电站配置的站用直流系统的蓄电池检测单元进行技术探讨。如图1虚线框外部分所示，部分变电站站用直流系统蓄电池的检测设有蓄电池状态采集单元，采集单元能实时监视蓄电池的电压、内阻状态，并利用RS-485总线将运行情况传送至采集模块，再由采集模块上传至直流系统监控器。若单只或整组蓄电池发生异常情况，都能将信号远传至调度端。单靠信号报送不能完整地判断蓄电池状态是否正常，于是增加了周期性全面检查，一般在年度检查及周期性核容的工作中开展，在运行专业月度维护中也需要对蓄电池电压、内阻状态进行抄录和数据建档，因此蓄电池的运行维护工作量相当大。本文从运行值班工专业工作的角度去探讨，按照运行专业的工作要求，利用近场通信的新技术，设计了一个蓄电池电压采集新模型，将新型技术与原系统采集有效结合，解决人手抄录电池数据增加的工作负担，提高蓄电池月度维护的效率。蓄电池电压采集新模型如图1所示。

该模型采用在原有的RS-485总线上单一上位机带多从机的方式，改造成双上位机带多从机的方式，技术难点在于RS-485双上位机数据交换。RS-485以一问一答的方式交换数据，为防止RS-485总线上出现同时收发信造成总线堵塞，在图1蓄电池电压采集新模型中，设计RS-485总线数据监测模块，进行总线数据监测功能，如图2所示。在平时正常运行时，RS-485扩展部分不投入工作。仅当开展月度维护工作，现场人员使用扩展单元采集蓄电池数据时，才开启RS-485总线数据监测模块，所以RS-485总线数据监测模块就是一个带数据监测及隔离功能的RS-485HUB。该模块在投入运行后，可以监测RS-485总线上上位机的发信情况，当先发信的上位机发送完成后才开放另外一个上位机发信，并且允许接受从机的信息，这样就可以保证新系统与原系统的采集周期可靠错峰，避免数据同时收发堵塞的可能，而不需要区分地址。

3 数据采集方式

数据采集的主体分两种：移动客户端及手提电脑PC端，如图3所示：

移动客户端基于安卓系统平台。数据的提取采用现今流行的技术-近场通信技术（Near Field Communication），简称NFC。近场通信有多种工作模式：卡模式（Card Emulation）、点对点模式（P2P Mode），在本次改造方案利用点对点传输模式，由移动客户端实现通信交换，采用带NFC功能模块的平板电脑或者是手机，利用NFC近场通信的P2P（Peer-To-Peer）原理，将数据传送至客户端，客户端的编译程序应有数据统计、比对功能，并且能将数据导出至PC客户端。

PC客户端基于微软的Windows系统开发的程序，其功能应按照站用直流系统管理规范，具有数据采集、统计、对比、计算及数据导出等功能。按照以上方案，实现了对数据进行手工录入、移动客户端数据导入以及利用手提电脑扩展出来的RS-232串口或USB接口接收数据等多种方法进行数据管理，解决了当移动数据客户端故障时不能正常采集数据导致工作被动的问题。针对采集到的蓄电池数据，需要以变电站为单位建立蓄电池状态管理库，以每次月度维护为时间节点，对蓄电池电压进行管理，并绘制出蓄电池运行曲线，与继保专业的年度检验及核容曲线数据纳入动态化管理。

4 结语

变电站站用直流系统在变电站运行设备中占有很重要的地位，特别是蓄电池的运行状态，随着关注度及运行维护要求提高，已经从以前的静态管理变化成动态管理，相关技术管理及维护管理的工作大大增加，既要保证工作的完成率，又要保证数据的真实性。本次改造方案设计的目的是减少运行专业人员的维护工作量，减轻运行维护人员执行重复性工作的负担，保证维护工作质量。随着设计功能的完善以及推广应用，也可适用于继保专业对直流系统年度检验及核容工作数据采集。

参考文献

[1] 广东电网有限责任公司变电站站用交直流电源设备管理细则（Q/CSG-GPG 2 12 007-2014）[S].

[2] 110kV及以上变电站运行管理标准（Q/CSG 2 1002-2008）[S].

[3] 电力工程直流系统设计规程（DL/T 5044-2004）[S].

作者简介：郭小华（1979-），男，广东电网有限责任公司佛山供电局技师，研究方向：继电保护管理及维护。

（责任编辑：陈 倩）