通信电源监控接入的干接点直采系统

2022-10-18 10:04农建超谭家财吴腾宇
通信电源技术 2022年11期
关键词:配电电源监控

农建超,谭家财,吴腾宇

(广西电网有限责任公司河池供电局,广西 河池 547000)

0 引 言

随着电力行业的不断发展,确保电力系统的安全稳定运行十分重要[1]。对于智能电网而言,电力通信是保障其功能运行的有力支撑[2]。通信系统的运行离不开通信电源为其提供能量支持,没有通信电源的动力保障,通信系统中的任何模块都无法正常运行,稳定可靠的通信电源是通信系统也是电力系统安全可靠运行的重要保障[3,4]。通信电源产品种类繁多,发展速度也比较快,其组成主要包括高频开关电源设备、半导体整流设备、交流 /直流(Alternating Current/Direct Current,AC/DC)模块电源、直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)模块电源、逆变电源、不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)、交流稳压电源、发电机组以及电源监控系统等[5,6]。

1 典型电力通信电源应用方案

随着近年来电力通信网络的发展,电力主网通信电源的设计和建设都已趋于成熟,形成了一套较为完整的方案。对于220 kV变电站,通常采用的是双套通信电源设计,不仅安全可靠性高,而且便于维护管理,主要包括1个交流电源配电屏柜、2个高频开关电源柜以及1个直流配电屏。其中,直流配电屏安装2条配出母排,2套开关电源共配备4组免维护的铅酸蓄电池,每套开关电源2组。蓄电池独立于配电屏安装,采用架式架构,安放在单独的蓄电池室。通信电源配电屏的结构如图1所示。

图1 某变电站通信电源结构示意图

交流配电屏电源主要由两个站用变供电,在两个开关电源屏中还配备交流自互投装置,为开关电源屏内整流装置提供可靠的电源输入。两个高频开关电源屏分别为直流电源屏两个母排提供直流电源,直流分配母排之间用大容量的手动开关相连,正常运行时处于断开状态,发生故障时可以根据负荷情况进行选择性供电。

针对110 kV配电站和35 kV配电站,因为通信设备的总量和容积都相对较小,所以依据供电系统设计方案和整体规划规范,一般设定一套通信电源。其构造比一级通信网络简单,通常将电源系统和蓄电池系统安装在同一面配电屏中,不用设定单独的蓄电池室。

2 通信电源监控系统结构

除了提高通信电源的稳定性外,对电源系统的运行情况进行监控也非常重要。通信电源监控系统是一种多层次、分布式计算机监控网络,包括监控中心、监控站以及监控单元等[7]。通信电源监控系统构成如图2所示。

图2 通信电源监控系统构成

监控开关电源与被测设备连接,及时对被测设备的运行参数、运行状态等数据信息进行采集和处理,并发送到监控站。此外,监控控制单元还能接收推送的监控指令。如果通信中断,监控控制单元会将主报警的数据信息储存起来,待通信修复后再上报中断期内的数据信息。由此可以看出,监控站的计算机系统是监控系统中数据采集及数据处理的重要环节。监控站对各监控控制单元进行下行连接,接收监控控制单元采集的数据信息,经处理后传送至上一级。而监控中心是整个监控系统中级别最高的设备,它不仅具有与各监控站沟通和实时监控的功能,而且还具有管理权限,可以对警报等级、用户权限、监控点特性阈值等进行设定。

传统的通信机房现场环境复杂,机柜中设备运行情况不均衡、难以监测,给通信系统及电力系统安全稳定运行带来了巨大隐患。目前,针对通信机房监测中的薄弱环节,提出了建立机房设备微环境的要求。设备微环境是指机柜中网络设备的运行环境,包括温度、湿度等相关参数和电力系统、监控系统的运行情况等。在传统的运行模式中,通过空调设备将机房温度降低,从而实现设备的冷却,并没有考虑过机柜和机架等环节。而微环境的引入可以解决过去机房大环境参数正常但网络设备所处微环境参数不正常的弊端,降低网络设备出现重启、死机等故障的概率。目前对机柜内机架设备的微环境监测已经引起人们的重视,一种基于多传感自校正技术和传感网络信息预测技术的智能电源分配单元(Intelligent Power Distribution Uint,IPDU)已经成为研究重点。

IPDU可以对机柜中开关电源电路的工作标准电压、电流量、输出功率以及功能损耗等参数进行实时监控,也可以对其设备的环路或接口的电量参数进行监控。当过电压、欠压、过电流或支路电源电路被切断时,可以第一时间发出警报,保证设备的运行安全[8]。

智能传感器电子数据表(Transducer Electronic Data Sheets,TEDS)格式的引擎校正方式可以引入不同接口模式的传感器,实现多信息自校准。根据预测补偿优化算法修正模型,可以做到信息完全一致。根据现阶段智能传感器技术的工艺发展趋势,还需要对传感器进行自我修正,提高对其精密度的测算。采用基于特殊TEDS格式的发动机校准方式,主要包括上一次校准日期、循环系统时长以及相关的校准参数。新构架下的自动校正单元应用TEDU修正系数和分段线性插值函数对多参数传感数据进行自动校准,在IPDU上自动校正多参数感应器数据信息[9]。

3 干接点直采系统的接入

干接点直采系统的被监测设备多为AC/DC电源,干接点直采系统的通信电源监测系统如图3所示。

图3 干接点直采系统接入的通信电源监控系统

监控设备发出一个模拟通信电源报警信号,经AC/DC电压变送器变换后传输至采集装置。当电源开启时,In键入端口会出现高频率电源输入/输出(Input/Output,I/O),这就代表有通信电源告警信号。当通信电源发出告警信息时,采集装置会进行报警采集,然后通过RS232接口向系统终端服务器发送告警信号,再通过网桥/网络向通信监控计算机传输告警信号。监控计算机收到报警信息后,及时提醒通信人员注意通信电源情况。此外,监控中心协议处理器中的前端处理机(Front End Processor,FEP)采集程序模拟信号中的执行告警信息,并向网络服务器发送。此时,后台管理通信电力工程监控的客户端可以浏览网络服务器,网络服务器上会显示出通信电源现场配电设备的运行状态、报警情况、运行参数信息等,以图像的方式显示对各种设施的监控项目,方便工作人员查看。

4 通信电源监控系统实例阐述

某地区变电站将远程控制单元、站端视频处理单元等站端控制设备通过环境设备管理层进行信息处理,将不同类型的监控模块及通信模块采集的各种遥信、遥测数据统一为数据量,实现与主站平台之间的通信问题,通过协议封装将环境变量和门禁系统等模块接入到系统中来,组成变电站综合监控系统,实现对视频等信息实时处理功能。某区域变电站通信电源监控系统结构如图4所示。

图4 某区域变电站通信电源监控系统结构

根据站端处理单元(Regional Processing Unit,RPU)的接入将通信电源的相关供电系统和温度等基本参数全部虚拟为环境数据量,将遥信数据虚拟成遥信设备、遥测数据虚拟为遥测设备后,利用报送数据或服务平台主动获取网络资源目录,与监控单元按时沟通,将单位数据装入,并将采集到的数据上传至服务平台,对阈值进行界定。除此之外,根据RPU的本地存储功能,收集到的数据可以在本地以历史记录的方式存放起来查看。通信电源监控单元监控数据如表1所示,遥信数据如表2所示。

表1 监控的遥测数据

表2 监控的遥信数据

该监控系统各通信电源监控单元都支持前端智能设备协议,其他单元系统支持Modbus协议类型。针对监控系统监控单元的特点,监控单元通信网络设计方案是多种总线类型并存。依据通信间距,选用新式RS232接口或RS485/RS422总线接口。其中RS232总线接口主要用于间距为18 m的可靠通信系统,RS485/RS422接口选用差分信号信息传输,通信间距可达1 550 m[10]。

当监控网络不大且需要扩展更高级别的其他监控系统时,选择调制解调器接口。根据主板上的接口拨码总开关选择接口方式,使原有的公用电话网能够借助这个接口与远程电脑沟通。该系统兼容性强,将视频监控、电源监控集中在同一套系统中,提高了平台的使用效率。将通信电源数据统一虚拟成环境变量,通信电源的监测数据与其他环境变量数据相同,平台不需要重新投入资金开发,实现无缝集成。实时监测各系统运行参数,发生异常后短时间内就能接到报警数据,降低了相应处理时间。此外,其操作简单,不需要重新培训就能使工作人员上手操作[11]。

5 结 论

综上所述,通信电源监测系统的应用大大提高了各个站点通信电源运行的稳定性和可靠性,降低了维护成本,是通信电源维护管理从人力模式向自动化集中监控管理模式转型的重要基础。基于常见的典型应用设计方案,开发设计了通信电源监控接入的干接点直采系统,并引入了对电力工程通信机房微自然环境进行监控的智能化远程控制通信电源监控系统架构,进而可以更好地维护通信电源。通过分析通信电源监控系统应用实例,验证了电源监控系统能够有效辅助电力系统安全、可靠运行,为今后完善电力监控系统提供了有效参考。

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