基于無線通信技術的電力設備電源環境監控方法

崔正峰，張相敏

（山東福大變壓器有限公司，山東 聊城 252000）

0 引 言

電力設備電源是為電力設備提供穩定、可靠、安全電源的設備。交流電源分為單相與三相兩種類型。直流電源能夠轉換電流，提供穩定輸出電壓與波紋系數。針對電力設備環境問題，研究人員設計多種監控方法。其中，基于IEC 61850 通信規約的電力設備電源環境監控方法和基于WinCC 的電力設備電源環境監控方法的應用較為廣泛[1-2]?；贗EC 61850 通信規約的電力設備電源環境監控方法，利用IEC 61850通信協議標準，全面、靈活、可靠地完成電源環境監控活動?；赪inCC 的電力設備電源環境監控方法，將負離子源中性束注入電源監控系統，實現對電源環境參數的實時監控，再結合Modbus 通信協議完成監控數據傳輸任務。以上2 種方法均存在監控死角，無法獲取全部的電源環境參數[3]。因此，文章結合無線通信技術的優勢，設計電力設備電源環境監控方法。

1 電力設備電源環境的無線通信監控方法設計

1.1 建立電力設備電源環境數據采集輪巡機制

數學采集是電力設備電源環境監控的關鍵與重點，監控對象與類型不同，通信接口也不同[4]。文章建立電力設備電源環境數據采集輪巡機制，依次監控室內數據。數據采集輪巡機制如圖1 所示。

圖1 數據采集輪巡機制

圖1 中，將多個監控線程聯系起來，獲得監控線程的巡檢數據。同時，各線程相互獨立，不受其他線程影響[5]。設定5 s 完成一次輪巡，同時啟動監控數據采集程序。采用Select Case Equip Ment 語句，并Equip Ment 定義輪巡機制的指針[6]。每運行一次數據采集任務，Equip Ment指針+1，當Equip Ment指針+5時，再從第一個監控模塊循環開始。

1.2 基于無線通信技術監控電力設備電源環境參數

5PPM 基準源是一種高精度、低噪聲的電壓或電流源，它的輸出值相對于一個理想值的偏離不超過±5×10-6/℃，因此采用該基準源確保電源電壓參考值的穩定性。解決時間漂移問題、電池壓降問題后，對比監控到的電壓值與參考值大小，二者差異越小，單體電壓參數監控越準確。通過無線通信技術傳輸到監控中心。假設無線通信網絡區域為S，區域內的傳輸節點分布情況為

式中：P為節點分布概率；Sn為無線通信網絡區域S中存在n個傳輸節點；γn為n個節點的分布密度；n!為不重疊通信區域的節點數量。傳輸節點互相獨立，則

式中：S1、Sk、Si分別為無線通信網絡區域的第1、k、i個單體電壓、充放電電流、溫度等電源參數的傳輸節點；n1、nk、ni分別為正在進行電源參數傳輸的節點。ni與nj之間連通概率為

給定示性函數，表達式為

1.3 生成電力設備電源環境遠程監控邏輯

無線通信技術將電源環境參數上報至監控中心，使監控指令與數據傳遞結果保持一致，并在遠程監控終端查看電源環境參數，實現環境參數傳輸的完整性與實時性。遠程監控邏輯如圖2 所示。

圖2 遠程監控邏輯示意

圖2 中，SOCKET 為鏈接維護。傳感器將電源環境參數上傳至監控中心，實現環境參數交互。通過遠程監控終端向監控中心提供電源環境參數的參考值，能夠確定電源環境監控的效果。在遠程監控終端，能夠訪問安全機密的信息，并以圖形化、數據化等形式直觀地展示電力設備電源環境監控參數，從而提高電源環境監控的準確性。

2 實 驗

為驗證文章設計的基于無線通信技術的電力設備電源環境監控方法的效果，以文獻[1]基于IEC6 1850 通信規約的電力設備電源環境監控方法、文獻[2]基于WinCC 的電力設備電源環境監控方法為對照組，與文章設計方法進行比較。

2.1 實驗過程

電力設備正常運行時，供電電源為2 組充電機帶2 組蓄電池，電池容量400 Ah，電池節數為208 節，可以滿足本次實驗需求。本次實驗在電力設備電源環境監控終端進行，在監控邏輯中設定監控啟動或停止，從而實現電力設備電源環境的遠程監控。實驗結構如圖3 所示。

圖3 實驗結構框

圖3 中，采集器1 ～n是環境數據采集輪巡機制的主要設備，用來采集電源環境參數。采用無線通信技術，將采集器采集的環境參數上傳到監控中心，滿足電源環境數據實時監控需求。

2.2 實驗結果

文章隨機選取出一個電力設備交流電源，監控其溫度、濕度等外部環境參數。文獻[1]基于IEC 61850 通信規約的電力設備電源環境監控方法的監控數據、文獻[2]基于WinCC 的電力設備電源環境監控方法的監控數據，與文章設計的基于無線通信技術的電力設備電源環境監控方法的監控數據對比結果如表1 所示。

表1 實驗結果

由表1 可知，使用文獻[1]基于IE C61850 通信規約的電力設備電源環境監控方法，監測電力設備電源環境參數，其他環境參數監控值與實際值存在差異，無法確保電力設備電源的監控效果；使用文獻[2]基于WinCC 的電力設備電源環境監控方法后，存在無法監控的情況，監控效果優于文獻[1]方法，但該方法仍存在監控死角，急需進一步優化；使用文章設計的基于無線通信技術的電力設備電源環境監控方法后，監控參數與實際值無差異，符合實際值要求能夠有效地監控。

3 結 論

電力設備電源環境是電力設備運行所需的外部環境與物理條件。通過監控電源環境參數，能夠確定電力設備的運行狀態，從而避免設備故障。因此，文章利用無線通信技術，設計電力設備電源環境監控方法。從采集輪巡機制、運行狀態監控、監控邏輯等方面，得到電力設備電源的單體電壓、溫度、充放電電流以及電阻等環境參數，及時預警電源存在的隱患，對于電力設備的穩定運行具有重要作用。