基于无线通信技术的电力设备电源环境监控方法

崔正峰，张相敏

（山东福大变压器有限公司，山东 聊城 252000）

0 引 言

电力设备电源是为电力设备提供稳定、可靠、安全电源的设备。交流电源分为单相与三相两种类型。直流电源能够转换电流，提供稳定输出电压与波纹系数。针对电力设备环境问题，研究人员设计多种监控方法。其中，基于IEC 61850 通信规约的电力设备电源环境监控方法和基于WinCC 的电力设备电源环境监控方法的应用较为广泛[1-2]。基于IEC 61850 通信规约的电力设备电源环境监控方法，利用IEC 61850通信协议标准，全面、灵活、可靠地完成电源环境监控活动。基于WinCC 的电力设备电源环境监控方法，将负离子源中性束注入电源监控系统，实现对电源环境参数的实时监控，再结合Modbus 通信协议完成监控数据传输任务。以上2 种方法均存在监控死角，无法获取全部的电源环境参数[3]。因此，文章结合无线通信技术的优势，设计电力设备电源环境监控方法。

1 电力设备电源环境的无线通信监控方法设计

1.1 建立电力设备电源环境数据采集轮巡机制

数学采集是电力设备电源环境监控的关键与重点，监控对象与类型不同，通信接口也不同[4]。文章建立电力设备电源环境数据采集轮巡机制，依次监控室内数据。数据采集轮巡机制如图1 所示。

图1 数据采集轮巡机制

图1 中，将多个监控线程联系起来，获得监控线程的巡检数据。同时，各线程相互独立，不受其他线程影响[5]。设定5 s 完成一次轮巡，同时启动监控数据采集程序。采用Select Case Equip Ment 语句，并Equip Ment 定义轮巡机制的指针[6]。每运行一次数据采集任务，Equip Ment指针+1，当Equip Ment指针+5时，再从第一个监控模块循环开始。

1.2 基于无线通信技术监控电力设备电源环境参数

5PPM 基准源是一种高精度、低噪声的电压或电流源，它的输出值相对于一个理想值的偏离不超过±5×10-6/℃，因此采用该基准源确保电源电压参考值的稳定性。解决时间漂移问题、电池压降问题后，对比监控到的电压值与参考值大小，二者差异越小，单体电压参数监控越准确。通过无线通信技术传输到监控中心。假设无线通信网络区域为S，区域内的传输节点分布情况为

式中：P为节点分布概率；Sn为无线通信网络区域S中存在n个传输节点；γn为n个节点的分布密度；n!为不重叠通信区域的节点数量。传输节点互相独立，则

式中：S1、Sk、Si分别为无线通信网络区域的第1、k、i个单体电压、充放电电流、温度等电源参数的传输节点；n1、nk、ni分别为正在进行电源参数传输的节点。ni与nj之间连通概率为

给定示性函数，表达式为

1.3 生成电力设备电源环境远程监控逻辑

无线通信技术将电源环境参数上报至监控中心，使监控指令与数据传递结果保持一致，并在远程监控终端查看电源环境参数，实现环境参数传输的完整性与实时性。远程监控逻辑如图2 所示。

图2 远程监控逻辑示意

图2 中，SOCKET 为链接维护。传感器将电源环境参数上传至监控中心，实现环境参数交互。通过远程监控终端向监控中心提供电源环境参数的参考值，能够确定电源环境监控的效果。在远程监控终端，能够访问安全机密的信息，并以图形化、数据化等形式直观地展示电力设备电源环境监控参数，从而提高电源环境监控的准确性。

2 实 验

为验证文章设计的基于无线通信技术的电力设备电源环境监控方法的效果，以文献[1]基于IEC6 1850 通信规约的电力设备电源环境监控方法、文献[2]基于WinCC 的电力设备电源环境监控方法为对照组，与文章设计方法进行比较。

2.1 实验过程

电力设备正常运行时，供电电源为2 组充电机带2 组蓄电池，电池容量400 Ah，电池节数为208 节，可以满足本次实验需求。本次实验在电力设备电源环境监控终端进行，在监控逻辑中设定监控启动或停止，从而实现电力设备电源环境的远程监控。实验结构如图3 所示。

图3 实验结构框

图3 中，采集器1 ～n是环境数据采集轮巡机制的主要设备，用来采集电源环境参数。采用无线通信技术，将采集器采集的环境参数上传到监控中心，满足电源环境数据实时监控需求。

2.2 实验结果

文章随机选取出一个电力设备交流电源，监控其温度、湿度等外部环境参数。文献[1]基于IEC 61850 通信规约的电力设备电源环境监控方法的监控数据、文献[2]基于WinCC 的电力设备电源环境监控方法的监控数据，与文章设计的基于无线通信技术的电力设备电源环境监控方法的监控数据对比结果如表1 所示。

表1 实验结果

由表1 可知，使用文献[1]基于IE C61850 通信规约的电力设备电源环境监控方法，监测电力设备电源环境参数，其他环境参数监控值与实际值存在差异，无法确保电力设备电源的监控效果；使用文献[2]基于WinCC 的电力设备电源环境监控方法后，存在无法监控的情况，监控效果优于文献[1]方法，但该方法仍存在监控死角，急需进一步优化；使用文章设计的基于无线通信技术的电力设备电源环境监控方法后，监控参数与实际值无差异，符合实际值要求能够有效地监控。

3 结 论

电力设备电源环境是电力设备运行所需的外部环境与物理条件。通过监控电源环境参数，能够确定电力设备的运行状态，从而避免设备故障。因此，文章利用无线通信技术，设计电力设备电源环境监控方法。从采集轮巡机制、运行状态监控、监控逻辑等方面，得到电力设备电源的单体电压、温度、充放电电流以及电阻等环境参数，及时预警电源存在的隐患，对于电力设备的稳定运行具有重要作用。