专业访谈：{汇富平台}未来趋势在电力变电站、电信机房、移动基站还是在UPS系统中，蓄电池组是重要的储能设备，它可保证通信设备及动力设备的不间断供电。但如果不能妥善地管理使用蓄电池组，发生过充电、过放电及电池老化等现象，都会导致电池损坏或电池容量急剧下降，从而影响设备的正常供电。电池组的巡回检测，对于维护通信系统设备的正常运转具有十分重要的意义。

　　随着近年来我国电力和电信事业的快速发展，变电站和蓄电池组的数量每年以超过10%的速度增长，同时变电站与供电公司管理单位的距离越来越远，因此如何管理和及时维护蓄电池组已成为电力和电信系统的棘手问题。一种新型的基于移动公网传输的蓄电池组远程在线监测系统，在满足蓄电池组日常运行维护要求的同时，大大提高了运行维护的质量和效率。

　　如何管理和及时维护蓄电池组已经成为我们工作中进场要面对的问题，首先，我们要对蓄电池在线监测系统意义给予一定的探讨。①组网简单，维护简单、快捷、安全、可靠，提高直流系统的安全性和可靠性系统时刻监测着每节蓄电池的内阻、电压、充放电电流、温度等参数，时刻判断电池的状况，维护管理人员随时随地可以在计算机上看到蓄电池的各项数据，全面掌握蓄电池的状况。一旦有危险隐患出现，系统将以声光形式发出预警，提醒维护管理人员及时处理，避免事故的发生，极大地提高了供电系统的安全性和可靠性。②延长蓄电池的使用寿命，蓄电池在线监测系统的投入使用，减小了因个别蓄电池劣化而造成整组蓄电池损坏的可能，相应延长了蓄电池的使用寿命。③节约成本，蓄电池在线监测系统的投入使用，维护管理人员可以随时随地掌握各变电站蓄电池的状态，大大减少了现场检测工作量，人工费用和车辆费用大大减少。④减少人员伤害事故，蓄电池在线监测系统的投入使用，使蓄电池参数的检测可以自动完成，不用人工到现场测量和接线，减少了人员伤害事故的可能性，同时也避免了由于现场由于检测造成设备损坏的可能性。⑤社会经济效益，通过使用蓄电池在线监测，蓄电池的检测可以自动并且高效准确的完成，将给社会带来很大的经济效益。

　　同时蓄电池在线监测系统可以帮助实现电压测量、电流测量、电池环境温度监测以及远程数据通讯，这些对整个工程将有很大的意义。①电压测量，对于损坏的单体电池，充电时通常表现为电压过高或过低，严重影响整组电池的容量及寿命，蓄电池在线节单体电池电压，并适用于不同电压类型的蓄电池。②电流测量，充放电电流测量：监测电池组的充放电电流，根据充放电电流的大小可准确判断故障。③电池环境温度监测，电池浮充电压随环境温度变化应进行温度补偿，因此，监测电池房环境温度对于合理调节浮充电压具有参考意义。④远程数据通讯，配备MODEM完成远程通信，所有数据可在远端监控中心软件上，显示并记录，绘成曲线或打印形成报表。可实现多台主机与监控中心相联，组成监测网络，监控中心上可显示多组电池参数。最多可挂接999台电池监测主机，也可以根据要求定制。

　　这一部分将对蓄电池在线监测系统功能与实现进行详细的论述：第一、蓄电池状况时刻全面掌握：系统时刻监测着每节蓄电池的内阻、电压、充放电电流、温度等参数，时刻判断电池的状况，维护管理人员随时随地可以在计算机上看到蓄电池的各项数据，全面掌握蓄电池的状况。第二、危险提前预警功能：时刻判断电池的状况，一旦有危险隐患出现，系统将以声光形式发出预警，提醒维护管理人员及时处理，避免事故的发生。第三，管理决策功能：利用其功能强大的管理数据库，可以实现对蓄电池状态随时随地进行查询统计，帮助管理者极大地提高了管理效率和决策质量。第四，蓄电池内阻检测功能：系统可设定对全部蓄电池的单体内阻的自动定时或人工命令随时检测全部蓄电池的单体电池内阻。第五、充放电过程全过程记录功能：可以对蓄电池组自动均充过程、放电过程、及核容过程进行过程记录。电池监测仪自动进行容量测试。可测试各电池和电池组和放电容量和充电容量。可以在远程观察充电和放电过程。可配合每年的核容放电，全过程监测放电时电池组电压和放电电流以及各电池的电压变化。

　　蓄电池监测系统的系统整体框架图如图1所示，蓄电池监测系统包括两个部分，一是蓄电池组在线监测系统终端，负责实现现场蓄电池组实时数据采集和传输；二蓄电池组在线监测系统的中心软件，实现远程实时数据的管理和分析，在运行监测状态下，对每节电池电压、电池组充放电电流、温度进行判断，对超出设定的电压，温度阀值的电池予以报警。

　　蓄电池在线监测系统的实时监测界面如图2所示，主界面采用基于简易GIS(地理信息系统)的管理方式，有如下特色：简洁性：界面简洁，没有繁琐的数据堆积；操作简洁，甚至不需要操作即可了解电池组的运行状况。当监测的电池组数量较多时候，本系统采用的管理方式相对于树状的资源管理器操作更加简洁。一览性：在每一级的监测界面中，不需要繁琐的点击查询就可以总览所有电池组的运行状况。直观性：采用图例，，，标识电池组的运行状况，不需要查询详细数据就可以了解当前电池组的运行状况。定位性：迅速定位有报警信息的电池组，方便工作人员的管理。实时性：实时监控模块可以监测电池组总电流、总电压、正负极温度、各节电池的单体电压、单体内阻、单体电压最大、最小的电池编号及相应电压。

　　蓄电池在线监测系统的主要技术参数有：主要技术参数，工作电压、功率、通信方式、温度测量、适用电压、系统容量、端电压和电池组总电压测量、总电流测量、平均无故障时间以及工作温度范围，表一为一蓄电池在线监测系统的各个参数的典型值。

　　本文通过对蓄电池在线监测系统的意义、功能以及实现方面进行了详细的探讨，让大家对其有一定的了解。

　　[2]张明莲.韩固勇.赵徐成.王慧.一种充电设备整流电路新型控制策略的研究[J].现代电子技术2010,33(22).

　　[3]赵尊群,丁海峰,辛伊波.一种单片机控制的大功率充电装置[J].自动化与仪器仪表,2007(4).

　　在变电站中，直流系统为控制、信号、测量和继电保护、自动装置、操作机构直流电动机、断路器电磁操动机构、远动和事故照明等提供可靠的直流电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。

　　随着无人值守变电站的普及，各地对直流电源智能监控的研究陆续开展起来。然而，无人看守只能监控中心得到的信息量有限，特别是系统出现异常初期的信息无法及时反馈到监控中心，导致系统出现故障时，监控中心才能得到信息。直流系统设备由运维人员对其进行定期检查和现场控制操作，由检修人员对其核对性充放电等定期状态检修。随着电网的高速发展，变电站的数量呈快速增长，运维人员和检修人员扩充跟不上，工作量相当大，显然无法按期保质保量完成正常的运维和检修工作。

　　通过本项目的研究可实时智能监测各个变电站直流系统全部状态信息，把定期检修变为远程状态检修，可远程实现蓄电池核对性充放电，解放劳动力，提高生产效率。

　　这一设计系统包括蓄电池组在线监测系统的设计和远程放电维护的设计，蓄电池组在线监测系统是为了实现现场蓄电池组实时在线监测和内阻测试功能。

　　蓄电池组在线监测系统的设计理念是模块化操作，这一系统由监控主机模块、蓄电池监护模块、处理器模块和放电模块四部分组成。

　　（1）监控主机：这一模块的基本构架为下行串口通道 + 数据处理器 + 大屏幕LCD全中文显示器 + 上行串口通道。下行串口通道的主要功能是管理电压模块，并采集个电压模块的相关数据信息。数据处理器对下行串口通道采集的信息进行相关处理，并将部分处理过的数据送达大屏幕LCD全中文显示器，部分由上行串口通道发送至协议处理器进行处理。

　　（2）蓄电池监护模块：这一模块的功能是检测电池的电压、电阻、电流和温度，还具备在线自动均衡维护功能，降低蓄电池组离散型，提高各蓄电池组各单体浮充电压的一致性；采用四线制内阻测试法，有效避免因蓄电池组连接条压降等原因引起的测量误差。每一个模块可对27节电池进行组端电压、单体电池电压采集、每一节电池内阻、电池性能、充放电电流、温度等进行检测，连接电流传感器和温度传感器，各模块之间、监控主机之间用RS485连接，监控电池的电阻、电流和温度，及时将信息反馈给监控主机。

　　（3）协议处理器模块：协议处理器是为了处理各种通讯协议而设置的。它是一含有TCP/IP协议处理程序的接口板，置于监控主机内部，主要实现监控主机和远程计算机之间的数据传递。

　　（4）放电模块：放电模块具有动态放电和静态放电两种功能。动态放电是一种标准内阻测量方法，是给电池加一个较大负载，使得电池通过负载放电，通过动态放电可以测出电池电压，并通过电压和电流计算出电池内阻。这种放电法因为测量的准确度高，因此广泛应用于电力和电信部门。大功率放电模块，能瞬间承受高达100A（或200A）的冲击电流，加上由于模块化设计，允许用户并联放电，达到提高放电电流的目的。大功率模块具有三重保护，用以保证设备使用安全可靠：第一级是一个能瞬时分断KA级电流的空气开关，第二级为大电流熔丝，第三级为带延时的保护继电器组。静态放电：采用3小时放电率，根据行业标准，由于3小时放电率的放电电流大小等于2.5I10，而I10大小等于0.1C10，所以3小时放电率电流大小为0.25 C10进行核对性放电。

　　蓄电池远程放电流程：（1）断开直流接触器J1-4；（2）延时3秒，通过DJX（蓄电池监测系统主机接收远程的放电命令）向FD-B发静态放电命令，开始放电；（3）放电结束时，FD-B接收到DJX的放电终止命令；（4）判断蓄电池组电压上升到（2.05V*电池节数），吸合直流接触器J1-4，对蓄电池组进行充电。

　　此种蓄电池组远程放电维护管理系统具有模块化、智能化、网络化的特点，不仅实现了蓄电池组信息的实时在线监测，同时也具备了核对性容量测试和内阻测试功能，提供了蓄电池组监测维护的必要和可靠的手段。同时实现了对以上操作的远程控制和管理，体现了先进的设计思想，为无人值守变电站的建设提供了直流系统蓄电池运行维护的方案，提高了系统的自动化程度和可靠性，具有较强的实际推广意义。

　　[1]潘新民，王燕芳.单片微型计算机实用系统设计[M].人民邮电出版社，1992.

　　[2]王爵，黄山，黄念慈.新型直流屏蓄电池检测装置[J].电测与仪表，2001（2），17～19.

　　[3]吴建忠.直流电源系统监控装置的研制[J].计算机应用，2003，29（10）.

　　[4]韩野.网络环境下的蓄电池智能检测系统设计[J].电源世界，2004（12）：50～53.

　　随着宁夏回族自治区经济快速增长，电网的安全性越来越受到重视，这其中750kV超高压输电线路的安全性是不容忽视的重要环节。宁夏电力公司检修公司肩负着将宁夏资源优势转化为经济优势的历史使命，目前主要承担宁夏交流750千伏及直流660千伏超高压输变电设备及相关辅助设备管理、运行、维护任务，负责运维10条750千伏输电线千伏输电线基杆塔，接地极线基杆塔。

　　随着通信技术、计算机网络技术以及数字视频技术的飞速发展，对输电线路实行远程视频监控成为了可能，由于输电线路固有的分布范围广的特点，实施远程无线视频监控有其独到的优势，更是得到越来越广泛的应用。

　　750kV超高压输电线路无线视频监控技术工作原理是：利用先进的图像数据采集压缩编解码技术、数据传输技术、太阳能转换蓄电池供电技术、监控中心服务器软件管理技术，对恶劣环境中运行的高压输电线路的运行状况进行全天候、实时监测，减少由于线路周围建筑施工（危险点）、导线覆冰、风偏舞动、线路大跨越、导线悬挂异物、塔材被盗等因素引起的电力事故。通过24小时全天候监测，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线、电力线路在线视频监测

　　输电线路状态监测系统包括覆冰、气象、图像（视频）、导线温度、导线微风振动、舞动、反外力破坏等产品，上述功能模块可单独使用也可任意组合使用。

　　该系统不仅可以通过各种探测器，探测到输电线的温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰状况，而且还能处理视频图像和图片等数字化信息。探测器将采集的信息通过GPRS/CDMA或无线局域网等通道手段，上传到输电线路状态在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图像、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时监视设备运行情况，准确判断设备状态和现场情况，指挥车辆和专业人员处理各种输电线路的检修和抢修工作。

　　它包括了10个子系统：输电线路图像视频监控系统、输电线路气象监测系统、输电线路风偏监测系统、输电线路等值覆冰厚度监测系统、输电线路杆塔倾斜监测系统、输电线路导线温度监测系统、输电线路现场污秽度监测系统、输电线路微风振动监测系统、输电线路导线舞动监测系统、输电线路导线弧垂监测系统。这些子系统之间相互独立，但又能够彼此协作，为电力的安全运行保驾护航。

　　根据监控需要选择指定输电铁塔作为监控铁塔，并安装无线通信基站，监控前端设备（监控摄像头+视频服务器）通过网线接入到无线基站。大部分的基站为子站，采用双模块无线MESH路由器。一个无线模块用于回传，连接到汇聚站；另外一个无线模块用于接入，巡线员可以使用标准的WiFi终端或笔记本电脑通过该站点与控制中心通信。每5—10Km左右设置一个汇聚站，采用四模块无线MESH路由器，将该距离范围内所有的子站接入到该汇聚站点。为提高系统可靠性还可使用两个互为主备的基站。

　　汇聚站下的所有基站属于一个子网，构建一个独立的子网，所有网络设备的IP地址在此子网内分配。汇聚站可从输电线路中间位置分成两个方向，通过多点跳接分别与线路两端的变电站有线局域网连接，最终接入到监控中心网络。

　　基于无线局域网无线传输网络，加上视频监控前端设备（摄像头、视频服务器等）、监控中心设备（监控平台、录像存储磁盘阵列等）以及供电系统（监控铁塔上设备的供电建议采用太阳能供电），构成完整的输电线路无线视频监控系统。该系统的无线Mbps的业务带宽，最大跳数支持10跳，误码率小于0.001%，时延小于50ms，完全可保障实时监控视频的流畅传输。此外，该系统还可同时实现智能巡查：巡查人员在每个铁塔下可无线接入到系统网络，将所有的数据通过智能终端传输到控制中心；通过无线定位和图像监控，控制中心可以实时准确的了解巡查人员的当前位置和情况，增加巡查人员的安全性。

　　由于无线视频监控装置一般安装在野外的杆塔上，现场无交流电源供给，所以都采用太阳能供电。选择合适功率的太阳能电板以及合适容量的蓄电池，对于保证系统全天候正常工作，同时，又兼顾安装施工、设备维护的方便性非常重要。

　　太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。

　　这其中，设备的低功耗模式工作是关键。低功耗设计在本系统中十分关键。由于采用太阳能供电，如果设备功耗过大，势必造成太阳能电板、蓄电池体积、重量变得庞大，给设备在杆塔上的安装带来不便，甚至无法安装、使用。

　　采用太阳能独立供电，无线传输，彻底无线化；组件灵活，小巧，方便安装与组网；交直流供电方式，满足多种负载用电的需要；安全性好，维护费用少，造价低。

　　作为实时监控线路运行状态的技术手段，无线视频监控系统随着通信技术、计算机网络技术以及数字视频技术的飞速发展，对远距离超高压输电线路实行远程视频监控成为了可能，降低由于西北地区750kV超高压输电线路具有海拔高、风沙大、污染重、分布范围广等特点带来的设备风险，提高设备的寿命周期，使管理人员第一时间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低，同时大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。远程无线视频监控有其独到的优势，将会得到越来越广泛的应用。

　　[1]易虹，张瑞.无线局域网的安全技术研究.网络安全技术与应用，2005；7： 62—64

　　[3]卢艳红.CDMA2000的体系演进及其关键技术.武汉职业技术学院学报，2003；2： 50— 53

　　多年以来，人们在直流电源可靠性方面做了大量的理论研究和实践工作，废除了一些落后设备和元器件，改善了系统接线，提高了自动化水平，拥有了先进的技术指标，以及长寿命和少维护的原则，可靠性已大大提高。目前，高频开关电源、电池在线监测、绝缘在线监测在发电厂、变电站中获得了广泛应用。但是在蓄电池选择、充放电设备选择、监控装置设置、系统接线和操作保护设备选择等方面仍然存在一些影响直流电源可靠性的问题。除了设备技术质量方面的问题之外，本文将从设计选型方面对直流电源可靠性方面提出一些问题和解决办法。

　　过去 ,应用较多的充电机为磁放大型整流器和由分立元件或集成电路控制的可控硅型充电机。目前 ,普遍采用的充电机为由微机控制的可控硅型整流器和高频开关模块型整流器 ,直流电源具有智能化、网络化 ,能够和变电站综合自动化网络连接 ,具有遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。

　　充电装置一般采用两台相同的充电、浮充电装置 ,一台工作 ,另一台备用 ,每台均能进行充电、浮充电和均衡充电 ,做到一机多功能 ,两台充电装置互为备用。充电过程既恒流充电 - 均衡充电 - 浮充电 ,全由自动装置或微机控制来处理。在任何情况下 ,当电网解列或交流电源失电时 ,蓄电池组都能无间断地向控制母线供电 ,确保继电保护、自动装置、高压开关均有控制和操作电源。

　　微机控制的可控硅整流器主回路采用三相全控桥 ,将交流整流形成脉动直流 ,再通过电抗器 ,电容滤波器形成纹波小于 2 %的直流。采样用传感器 ,控制回路以 TC787为核心 ,采用双环反馈 ,控制移相触发器 ,来实现稳流和稳压。全自动兼容手动功能 ,从开机到主充、均充、浮充 ,全自动化切换。整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运行、电网解列、恢复送电等程序 ,实行自控制、自诊断、自报警 ,无需人员干预。带有谣信、遥测、遥控、遥调接口 ,与调度中心联网 ,受调度中心控制和操作 ,全面实现了直流电源的无人值班。按键和显示面板直观显示 ,可设定电压、电流值 ,可随时修改充电装置工作参数。

　　充电模块具有体积小 ,重量轻 ,容量大等特点 ,采用 N + 1 备份 ,经济性好 ,可靠性高等特点。充电模块工作原理如图2 所示。

　　三相交流电源经过 EMI滤波器输入到整流电路 ,将交流整流为脉动的直流输出 ,通过无功率因素校正(PFC)电路 ,将脉动的直流转换为平直的直流电源 ,DC／AC高频逆变器将直流转换为高频交流电源 ,通过高频整流电路将高频的 AC转换为高频脉动的直流 ,此直流通过高频滤波输出。其中DC／AC高频变换电路在脉宽调制(PWM)电路的控制下通过调整变换电路的脉冲宽度 ,以实现电压调整(包括稳压和电压整定) 。整个充电模块在微机系统的监控下工作 ,包括模块的保护、电压调整等 ,同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。充电模块的主要功能是实现 AC／DC 变换。充电模块可以在自动(监控模块控制)和手动(人为控制)两种工作方式下工作。高频开关电源模块的通用技术指标如表 1～3 所示

　　监控装置配有标准 RS- 485或 RS- 232接口 ,微机监控接口能和发电厂、变电站综合自动化连接 ,使直流电源的运行状况及时方便的传输到集控中心 ,具有遥测、遥信、遥控和遥调功能。具体指标如表4 所示。

　　直流电源的交流电源一般由交流站用电屏提供 ,如果有两台站用变 ,两路交流电源的切换一般在交流站用电屏内完成 ,这样给直流电源屏输入一回交流进线即可。如果交流站用电屏不具备自动投切功能 ,这样直流电源屏就需输入两回交流进线 ,在直流电源屏内实现自动切换。

　　对于相控整流电源 ,一般要求有两套独立的整流系统 ,一套工作 ,一套备用 ,并能自动切换。对于高频开关电源 ,采用 N + 1 模块冗余设置方式 ,这是因为一个模块故障不影响整组充电设备的正常工作 ,这与单机工作的相控充电设备有着质的不同。同时 ,高频开关整流模块可带电插拔 ,使得故障更换没有时间限制。

　　根据《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规范》(DL／T5044 - 95) ,充电设备的额定电流应为:

　　过去变电站的断路器多为电磁机构 ,合闸电流较大 ,另外 ,蓄电池(220V 系统电池多采用 108 只)在充放电过程中的电压变化较大 ,为满足对直流母线) ,一般在合闸母线与控制母线之间设置硅堆降压装置。目前 ,变电站的断路器多采用弹簧和液压机构 ,合闸电流较小 ,采用阀控式铅酸免维护蓄电池(220V 系统电池多采用104 只) ,在充放电时电压变化范围小 ,可以不设硅堆降压装置 ,把合闸母线与控制母线 直流配电开关的选择

　　过去的直流配电系统一般都采用负荷开关加熔断器的形式 ,存在着防护等级低 ,占用空间大 ,维护不便等问题。现在 ,随着国内外直流专用断路器的出现 ,直流系统的配电可以集中布置 ,节省空间和屏位 ,而且也容易接线 ,如采用正面开启式结构 ,更容易进行更换和维护。目前 ,国外生产的小型直流断路器 ,直流分断能力可达 DC250V/10kA ,完全可以满足控制负荷馈电用 ,大容量的直流断路器 ,直流分断能力可达 DC250V/50kA , 可以满足动力负荷馈电用。另外 ,这些直流断路器可以方便地加装辅助触点和故障报警触点。国内个别厂家 ,将小型交流断路器用在直流 220V 的线路中 ,由于其分断能力达不到要求 ,在过负荷或短路的情况下 ,造成开关烧毁或越级跳闸的情况时有发生 ,严重影响直流供电的可靠性。

　　选择蓄电池容量的方法有电压控制法和阶梯负荷法 ,一般常用电压控制法 ,按照满足事故全停电状态下的持续放电容量和事故全停电状态下的冲击电流值来选择蓄电池容量。但是应注意在有人值班变电站的设计规范规定全站事故所用电停电时间按 1h 计算 ,而无人值班变电站的设计规范规定全站事故所用电停电时间按 2h 计算 ,这是考虑事故停电后增加维修人员前往变电站的路途时间1 小时。

　　蓄电池是电源系统的重要组成部分 ,是重要场合供电的“最后一道防线”,因电池问题造成的事故或停机损失远比电池本身价值要高昂得多 ,因此直流电源应配有蓄电池实时监控装置 ,且监控装置能实现和变电站的综合自动化设备连网。蓄电池监控装置应具有电池组电压监测、单电池电压监测电池内阻监测、环境温度监测、充电电流和放电电流监测 ,还同时实现浮充电压报警、内阻事件报警、过放电报警、充电/放电电流过大报警、电池开路报警、电池短路报警等。

　　变电站直流系统是一个十分庞大的多分支供电系统 ,其常见的故障是一点接地故障。在一般情况下 ,一点接地并不影响直流系统的运行。但如不能迅速找到接地故障点并予以修复 ,又发生另一点接地故障时 ,就可能造成继电器或保护装置的误动作 ,酿成重大事故。过去 ,变电站直流系统一般选用电磁型继电器构成的绝缘监测装置 ,它是利用电桥平衡的原理 ,主要存在以下问题∶当直流系统正负极绝缘电阻同等下降时 ,电桥未失去平衡 , 绝缘监测装置不能发出报警信号; 绝缘监测装置发出报警信号后 ,运行人员需要通过拉路的方法确定接地支路 ,费时费力且存在安全隐患。

　　如今 ,直流系统配置微机型直流绝缘监测装置。直流监测系统采用平衡桥及不平衡桥相结合的原理 ,检测母线对地绝缘状态。不向直流系统输入信号 ,不受直流馈线对地电容影响。支路检测使用差值计算 ,准确计算出正、负母线接地阻抗及各支路正、负端接地阻抗 ,当检测到接地阻抗值小于设定报警阻抗值时 ,设备给出报警信号及其阻抗值 ,直到报警信号消除为止。该系统具有三种检测方式:自动巡检、平衡巡检、不平衡巡检。用户可根据实际需要设定设备的工作状态。平衡检测是利用平衡电桥及各支路的传感器检测母线及支路的接地情况;不平衡检测是利用不平衡电桥检测;而自动检测主要是利用平衡电桥进行检测 ,当有接地发生时 ,平衡电桥被破坏 ,系统将自动启动不平衡检测 ,以准确检测出接地支路及其接地阻抗值。其基本功能应能完成在线监测直流系统的母线电压和对地绝缘电阻 ,显示母线电压值和正负母线对地绝缘电阻值。当母线电压过高过低或对地绝缘电阻过低时发出相应的告警信号 ,告警门限参数可手工设置。另外 ,监测装置具有支路巡检功能 ,可以在线检测各馈线支路的绝缘电阻 ,通过 RS485 或RS422串口 ,监测装置可以将直流系统正负母线及各支路对地的绝缘电阻值上送至系统监控单元。

　　在当前的生产生活中，为保证重要设备和应急使用时的不间断供电和可靠安全运行，蓄电池组作为交流失电或事故应急时的唯一能量供给设备已广泛应用在各行各业的大型计算机网络系统中，承担了越来越重要的紧急电力备份任务。蓄电池组作为整个直流系统的后备电源，是整个电源系统的最后一道供电保障，当交流电失电时蓄电池组一旦不能正常工作，整个直流系统将停运，会造成比较大的运行事故。

　　现如今，模式识别和计算机视频为基础的视频分析技术是比较成熟的，能够做到在非人工分析的情况下准确分辨、识别以及获取重要目标的有价值信息，并且这一技术在复杂繁多的视频图像中也能够有效的运用。根据目前视频分析技术的优点，把这一技术应用于蓄电池在线监测系统。使其可以连续不断的非人工分析监控画面，及时的向监控人员反馈有价值的信息。对于现有监控系统的作用与能力，不但可以更加有效的发挥而且极容易拓展，使得智能化无人值守变电站蓄电池远程巡检变为现实。

　　智能视频分析技术：智能视频分析是以计算机视觉技术为基础的，是人工智能研究领域的重要分支。这一技术可以有效的建立图像和图像描述之间的一一对应关系，故其数学映射关系能够使计算机简单有效地把复杂视频画面翻译成数字图像，然后进行处理和分析。基于计算机图像视觉分析技术的智能视频分析技术，可以将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。根据智能视频分析技术的原理，用户想要充分利用视频的内容分析功能，就可以在每个摄像机的场景中预先设定一种报警规则，当摄像机场景内出现的目标违反了预定义规则，系统会机械地发出报警，监控工作站自动收到报警信息并且发出警示信号，反馈给监控人员。用户可以通过查看报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。

　　视频监控中所提到的智能视频内容分析主要指的是非人工的分析和抽取视频源中的有价值信息。假如把摄像机比喻为人的眼睛，而人的大脑就是智能视频系统或设备。智能视频技术有效的利用计算机可以高效处理数据，高速分析视频画面中的海量数据，把用户不关心的信息剪裁掉，只把监控人员所需要的有价值的信息反馈给监控人员。

　　智能视频分析主要目的是主动监控而不是被动监控――事前预警；实时监视的任务交给计算机完成而不是人工――事中处理；目标与事件可以在大量的视频数据中实现快速搜索――事后取证。

　　站端硬件部署主要实现以视频智能算法的任务计算负荷，承担系统整体运行的稳定性和实时传输性。因变电站现场环境复杂，为防止事故发生需要站端系统硬件处理能力和计算能力满足视频智能算法的所需资源负荷，针对智能算法的几种数学模型类型如下。

　　对于室内环境和没有复杂背景的室外环境可以使用单高斯背景法。该模型的使用主要由两大步骤组成：初始化背景图像；更新背景图像。

　　初始化背景图像。读取一段时间内视频序列图像中每一像素的灰度值，计算其平均灰度值以及平均灰度值及像素灰度值的方差，然后构成初始背景图像的高斯分布图，如式（1）所示：

　　更新背景图像。如果场景变化的情况发生，则背景模型需要根据背景图像的变化而发生相应的变化。实时信息是由视频序列提供的，而背景模型进行更新的算法就是利用这一实时信息，如式（4）所示。可以表示时刻的背景图像和实时图像，背景更新率是固定值，可以看出当前对象对背景图像的更新速率。

　　模板匹配的目标跟踪算法，通过距离加权、模板更新及局部匹配的方法来提高不同光照条件及变形情况下的鲁棒性，不再采用简单的平方差度量、相关匹配度量和相关系数度量，而是采用如式（5）所示的相似性度量函数：

　　硬件平台的技术与设备都应当使用目前国际上比较前沿而且成熟的技术和设备，这是考虑到了网络的发展日新月异，所以硬件平台技术与设备应当使得网络环境非常开放，网络服务非常丰富，升级潜力大，扩展性好。采用主干1000Mbps的以太网作为信息传递和数据传输的媒体以及相应的网络设备、接口设备、应用服务器、工作站和计算机终端设备等。

　　本系统基于原有蓄电池在线监测装置总站系统，把智能视频图像分析服务器添加在前端变电站，把报警管理平台添加在中心运行管理所。智能视频图像分析服务器不间断的检测前端变电站的视频，报警管理平台反馈报警信息给运行管理所监控人员，然后由监控人员处理报警信息和现场证据收集。这样组成的系统主要功能和实现方式如下：

　　变电站蓄电池室内蓄电池运行状况检测。一旦确认蓄电池出现运行故障时，如冒烟、着火、爆炸，及时报警并上传到监控中心。

　　在变电站现场对蓄电池进行在线实验时，一旦确认操作人员操作有误，变电站现场报警灯亮起，并触发警铃，并上传到监控中心。

　　远程进行蓄电池在线实验时，实验过程中一旦确认蓄电池出现运行故障，会及时报警并上传到监控中心，且将视频信息进行存储，以备事后的故障追忆和事故分析。

　　本系统是建立在原有的电力变电站监控系统基础上的，只需要把原有的监控摄像机信号源分出2路，智能视频分析服务器接受其中一路视频，就是以现有监控系统为基础实现迅速、平滑的升级为智能视频监控系统。

　　在前端变电站，摄像机把视频图像输入智能视频分析服务器，使其可以根据人工设定的规则处理视频图像，并且对设定目标完成非人工跟踪和预告报警，当发现目标违反了预先设定的规则，立刻通过电力专网发出告警信息到运行管理所。在管理所监控人员收到报警信息的方式为：视频弹出，声音提示+文字提示。在原有平台基础上，新系统可以实现实时视频浏览，同时实现了人员入侵实时报警及抓拍，使得现有系统报警的误报率和准确率较高的问题得到有效的解决，并且由于报警发生时的实时抓图所需要的存储资源较小，从而使得监控管理效率有了很大的提高。

　　本方案主要目的是提高变电站监控系统的智能化水平，为蓄电池在线监测提供准确可靠的报警并尽量减少漏报，并及时提供和保留报警现场证据。

　　根据神朔铁路分公司河西运输段运行经验,接触网接地故障时有发生, 接触网本身具有跨区域多、范围广、沿途环境多样、供电方式复杂等特点，出现故障查找起来非常困难，不仅浪费了大量的人力、物力，还会影响其它接触网的正常运行，无形损失巨大。工作人员查找和排除故障会花费较多时间，由此带来的损失大约为每停电一分钟损失近万元。特别是在发生停电故障后，人工查找故障点的时间远远大于故障处理时间，如果巡检人员能够减少故障地点查找所耗费的时间，尽快赶到故障位置，排除故障恢复供电，就可以为企业挽回大量的经济损失。

　　面对以上难题，目前国内的铁路系统还没有一套能够准确判断故障位置的装置，我希望研究建设一套能够对目前困境有所帮助的接触网故障在线监测系统。该系统将通过对接触网线路运行状态进行在线监测以获取线路运行数据和故障信息，实现短路和接地故障的快速准确定位，从而加快故障排除速度，缩短停电时间，减小停电损失，提高作业自动化、信息化水平。

　　1)参考相关文献资料等，研究现有接地故障检测方法，取其精华去其糟粕，提炼出“综合法”作为进行接地故障判定方法，提高现有接地故障检测方法判定的准确度。

　　2)研制出可检测线路故障检测终端，实现线路故障检测、方便工作人员查找故障位置，掌握线)研究通过太阳能电池板与蓄电池相结合的方式来为其供电的通信主机。经过低功耗设计的太阳能通信主机将能够在无光条件下正常工作30天以上。

　　4)研究终端装置的自检功能，确保终端装置每天都在正常工作，防止因终端装置损坏而无法确定故障位置情况的发生。

　　5)研究终端装置的无线射频通信功能，防止因为有线通信而造成安全距离缩短及线)研究终端装置盲区也可以正常使用。

　　7)研究采用GSM/GPRS方式进行通信及报警信息转发。此方式可应用于各种复杂环境，同时该通信方法的采用将节省通信网络基站等的建设费用，减少开销。

　　8)设计合理的算法，编程实现数据的直观显示、报警、数据分析、报表生成等功能。

　　现有各种故障检测技术的准确度都有限，拟采用“谐波法”和“首半波法”相结合形成“综合法”来提高故障检测的准确度。这两种理论技术的成果转化将是我们研究的重点。

　　新型的故障检测方法要求更高的采样率，更快的运算速度。拟采用单片机作为内核，使计算速度提升至每秒钟500万次，并进行10位数字采样，准确测量电力线路电流。所有测量均采用数字方式，不用模拟电路作为判据，减少干扰，提高精度。

　　本项目的接触网线路故障检测终端将采用感应取电与备用电池相结合的新型供电方式，切实保障接触网线路故障检测终端的供电可靠性及设备寿命。

　　对于大功耗的通信主机将采用太阳能电池板与蓄电池相结合的方式来为其供电。经过低功耗设计的太阳能通信主机将能够在无光条件下正常工作30天以上。

　　接触网线路故障检测终端与太阳能通信主机之间采用无线射频进行通信，免除了线路安全距离不足及线路绝缘等问题；另外，传输电路经过抗干扰设计，不受电磁干扰及励磁涌流的影响。

　　太阳能通信主机与系统主站之间利用无线GSM/GPRS网络加无线射频网络进行通信。我们将采用进口通信模块及更合理的通信协议以便提供通信准确率。针对无GSM/GPRS网络的地方,我们将采用大功率射频传输技术,在接触网上将信息采用无线传输终端中继的方式传输，直到检测到GSM/GPRS网络后再远传到系统主站，解决了在无GSM/GPRS网络的通信问题。

　　终端装置每天都将进行一次自检，检查自身的通讯及供电等是否正常。自检完毕后将发送相关信息到系统主站。主站若持续24h未接受到相应终端的自检信息则将发出提示信息，提醒工作人员进行处理。

　　故障检测终端采用固定弹簧卡具的方式进行安装,在卡具下加有防滑橡胶，不会对接触网造成损坏或检测终端在线上滑动的现象。系统主站的软件设计及开发

　　监测中心由系统监控主站及监测系统软件构成，主要是通过收集、记录、处理由终端检测单元回传的数据，按照各类故障的不同处理流程进行故障的事件记录数据自动告警日志、声光报警、短信报警等工作。

　　该项目实施后，对运行接触网的故障点能进行有效定位，不再需要安排人工巡线查找故障点， 而故障报警短信转发功能及WEB功能将大大提高线路自动化水平。系统的完成将可以大量减少人力、物力费用，提高工作效率及供电可靠性，达到减员增效的目的。

　　本系统将故障信息通过无线射频传输至太阳能通信主机，由其通GSM/GPRS网络将信息传输至通信交换机并最终进入服务器。服务器相关软件在运算处理后进行信息的显示、报警、报警短信转发、生成报警记录及日报等。与此同时，相关人员也将通过通信交换机转发的报警短信迅速到达故障现场进行处理，避免事故扩大，减少用电损失，减轻工作人员劳动强度，提高线路现代化水平。

　　“接触网故障在线监测系统”是利用GPRS无线数据传输网，在调度室建立GPRS数据处理平台，能够实时监测接触网故障信息。

　　假如以前接触网出现故障后需要派出5个巡线小时的巡线查找故障时间，假若一年发生5起故障，则每年需要耗费50小时用于查找故障。采用接触网线路故障在线监测系统后，可在出现故障出现后3分钟内在主站软件页面上显示出具体故障位置，并将故障位置通过短信发送到相关工作人员的手机上，一年的5起故障只需15分钟就可明确故障位置。

　　该项目实施后，对运行中线路的故障点能进行有效定位，不再需要安排人工巡线查找故障点，而故障报警短信转发功能及WEB功能将大大提高线路自动化水平。系统的完成将可以大量减少人力、物力费用，提高工作效率及供电可靠性，达到减员增效的目的，也大大提高了接触网运行维护的自动化水平。

　　1．1预警系统终端机山体滑坡预警监测系统的终端机由各种水文、气象传感器模块(三轴加数度陀螺仪，GPS模块)、无线通信模块、电源模块和主控制器模块组成。图2为线、角加速度采集传输模块连接框图，图3为位移采集传输模块连接框图。

　　1．1．1线、角加速度采集传输模块主要用到的模块有:主控制模块(STC12C5A60S2)、三轴加速度陀螺仪模块(MPU－6050)、无线)主控制模块所采用的主控制芯片是STC12C5A60S2。它是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机［7］，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8倍～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10bitA/D转换(250ksample/s，即25万次/s)，两个串口。在对线、角加速度采集传输设计中只是把它作为普通的51单片机来使用(单串口)。(2)三轴加数度陀螺仪模块采用的芯片是MPU－6050，MPU－60X0系列是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP(DigitalMotionProcessor)。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250°/s、±500°/s、±1000°/s、±2000°/s(%dps)，加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16gn(重力加速度)。(3)无线传输模块本设计采用的GPRS通信模块为SIM300。SIM300是SIMCOM公司推出的GSM/GPRS双频模块，支持TCP/IP协议、三频/四频/GSM/GPRS，支持PDU模式和文本模式的短消息传送，支持数据和传真信息的高速传输，使用时更加方便灵活。GPRS通讯适用于间断的、突发性的或少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，且具有实时在线］。在该设计中，GPRS模块的接口信号端GRX、GXD分别与STC12C5A60S2的RxD、TxD连接，如图2所示。当主控制模块和GPRS模块启动后，MCU通过串口直接向GPRS模块发送AT指令使其接入GPRS网络并进行参数设置。其内容包括波特率、网关、GPRS模块的类别、测试GPRS服务是否开通等。

　　1．1．2位移采集传输模块主要用到的模块有主控制模块(STC12C5A60S2)、全球定位系统(GPS)模块、无线)。在对位移采集传输设计中使用了STC12C5A60S2的双串口功能。MCU将从串口1传输的GPS数据解析后，经过串口2数据传给SIM300。该设计中，GPRS模块的接口信号端GRX、GXD分别与STC12C5A60S2的RxD(2)、TxD(2)连接。全球定位系统(GPS)模块采用的芯片为u－blox公司生产的NEO－6M－0－001。捕获冷启动29s，温启动27s，辅助启动＜3s，热启动＜1s，灵敏度:捕获－162dBm，跟踪－147dBm，冷启动－146dBm。GPS模块的Tx、Rx端分别与STC12C5A60S2的RxD、TxD相连，如图3所示。

　　1．1．3电源模块由于监测系统终端机分布在野外，供电较困难，终端机采用蓄电池供电，蓄电池容量大、自放电率低，并采用太阳能板对其进行涓流充电，可以保证系统长期稳定地工作。本设计中采用的是9V\2．3W的太阳能板，6V\4A的蓄电池，以及AMS1117－5．0电源稳压模块，连接图如图4所示。图中的二极管是防止蓄电池对太阳能板进行反充电。蓄电池的实际电压为6．7V，经过AMS1117－5．0电源稳压模块后在OUT+\－端输出5V电压，可以为单片机、GPRS模块、GPS模块供电1．2预警平台本设计中，预警平台是通过短信和报警器的播报方式通知相关人员的。用到的硬件有:单片机STC89C52、无线模块的连接方式与图2一样。选用的报警器可工作在6V～12V之间，在12V时，可达到120dB的声音。它是由继电器对其进行控制的，继电器是通过达林顿管(ULN2003)来驱动的。继电器的‘1’为常开端口，‘3’为常闭端口。原理图如图5所示。通过MCU(STC89C52)对LED1、LED2、继电器进行控制。在报警前，LED2(绿灯)亮，LED1(红灯)灭，继电器处于常闭状态，报警器不工作;当接收到监控系统控制站的报警指令后，LED2灭，LED1亮，继电器处于常开状态，报警器工作，且手机会收到一条预警短信。本设计选择的实验滑坡采集点有三处，标记为1、2、3号地区。短信内容如图6所示，提醒相关人员做好防范。

　　1．3监控系统控制站监控系统控制站，主要负责将终端机传送过来的加速度、位移数据存储、显示，判断数据是否达到预警门限值，如果达到门限值时就会发送一条指令给预警平台，预警平台将会启动报警装置。本设计的上位机软件是借助于网络调试助手这款软件。它支持UDP，TCP协议，集成TCP服务器和客户端;可以自动发送校验位，支持多种校验格式;支持间隔发送，循环发送，批处理发送等功能。图7为监控终端接收到的放大256倍的线、角加速度数据。其中A后面的3个数据分别表示X、Y、Z轴的线加速度，单位为gn(重力加速度)，G后面的3个数据分别表示X、Y、Z三轴旋转方向的角加速度，单位为°/s。图8为监控终端收到的GPS位移数据。例如图8中第1行数据，设为A点“h:36．6N:325249E:1194821t:33”，它表示该滑坡采集地处于高度36．6，北纬32°5249″，东经119°4821″的位置。t为北京时间的秒，前后t相减就得到了采集间隔时间Δt=21s。如果数据变为B点，处于高度5．2，北纬32°5251″，东经119°4819″的位置。那么A、B两处距离将通过下面方法进行计算。

　　本设计对山移、加速度信息进行监测，确保了预警的准确性;预警平台的设计大大方便了预警的播报;采用GPRS无线网络传输数据保证了监控站可以在无限远处设立，利于远程监控。本设计在经过实地验证后，能够及时、可靠地对滑坡灾害的发生进行预警，有效地解决了有线传输及人工播报方式的缺陷。

　　作者：陈炜峰席万强周峰刘云平单位：南京信息工程大学信息与控制学院南京易周能源科技有限公司

　　作者简介：王德海（1982-），男，辽宁绥中人，江苏省电力公司生产技能培训中心，讲师；管瑞忠（1958-），男，江苏常熟人，江苏省电力公司生产技能培训中心，一级指导教师。（江苏 苏州 215004）

　　2009年5月，国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。[2]中国智能电网研究和建设已拉开了序幕。

　　2011年，江苏省电力公司为加强智能电网建设和智能电网知识培训，在江苏省电力公司生产技能培训中心尹山湖输配电带电作业培训基地建设了一套输配电线路状态监控系统。通过该状态监测系统可以实现对高压输电线路实时监测，系统中监测装置通过无线传感网技术与有线传输结合的方式，对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，并由基站通过RS-485总线方式将获得的实时状态数据传输给系统控制主机，并响应主机的各种预警命令，使输电线路运行于可视、可控之中。系统对事故隐患提出预警，为生产管理提供决策信息支持，为调度提供辅助决策信息，有效减少由于各种因素引起的电力事故。学员通过现场参观以及实际操作，可以真实的感受到智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征。

　　我国地域辽阔，电力线路和设备具有危险点分散性大、距离长、难以监控维护等特点，而由气象台提供的对某个地区的定时定点监测记录并不能完全准确地反映电力线路走廊和变电站等重要区域的气象条件，其历史气象数据一片空白，给自然灾害预防及研究带来了一定的困难。随着全球气候环境恶化的加剧，冰雪、洪涝、冻雨、大风等灾害时有发生且越来越频繁。输电线路易受覆冰、舞动影响而出现大面积事故停电，给电力系统及人民生活造成了极大的直接与间接经济损失。

　　主要针对输电线路走廊的微气象环境数据进行全天候实时监测，获取当地气象实时和历史数据，如环境温度、湿度、风速、风向、降雨量等，既可作为输电线路覆冰状态分析和判决的依据，又可为灾害预测、状态检修等提供全面的信息。输电线路（导线）温度在线监测系统的开发及应用，符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求，提高了电网安全运行的可靠性及生产效率，减轻了运行部门日常巡检的工作量，对系统安全运行具有重要意义。在使用过程中，维护人员通过上传至监控中心的监测数据不仅可以了解前端输电线路导线的运行情况，还能全面收集和长期积累动态增容、过载性试验及大负荷区段的带电导线、重冰区进行交直流融冰的重点区域的实时温度等资料，为输电线路在设计、运行维护等方面提供大量的真实的基础数据。

　　尹山湖输配电带电作业实训基地输电线路状态监测装置由数据传输基站、无线温度传感器、无线温湿度传感器、无线雨量传感器、风速风向传感器、太阳能供电系统组成。

　　数据传输基站用于收集各类传感器（温度、温湿度、水浸、雨量、避雷器泄漏电流等）的无线总线将数据传送给控制主机。采用双天线设计，可以保证接收到的多径信号的衰落特性不同，提高信号接收的可靠性。其工作原理是：2.4GHz RF收发器收到传感器发来的数据会产生中断信号，MCU立即读取该数据，进行分类处理并保存到内存和FLASH ROM中。在主机通过RS-485（CAN、以太网）总线查询时将收到的数据传输到主机进行处理。

　　无线温度传感器用于实时监测输（配）电线路及变电一次设备的运行温度、温升和相间温差，是基于WSN（无线传感器网络）技术设计开发的，应用先进的一体化、微型化封装技术和等电位安装技术，可将其直接安装在设备发热处或线路之上，为电力网安全运行提供数据支持。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温度数据，当监测点温度超过预设值时立即报警并提高测温频率，这些数据通过2.4GHz无线.无线）

　　无线温湿度传感器用于实时、准确的测量环境温度和环境相对湿度。它能使用户对现场环境实现远程数据采集和监测，具有体积小、易安装、使用寿命长、实时在线等功能特点。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温湿度数据，当监测点温湿度超过预设值时发出告警，并将数据通过2.4GHz无线.无线）

　　无线雨量传感器用于实时测量自然界降雨量，同时融入WSN（无线传感器网络）技术，将降雨量转换为以开关量形式的数字信息量通过无线信道发射给基站。它为防洪、水库水情管理提供了数据支持。其工作原理是：由承雨口采集到雨水，经漏斗进入上翻斗，上翻斗承积到一定水量时发生翻转倾倒，经汇集漏斗和节流管注入计量翻斗，把不同强度的自然降水调节为比较均匀的中等强度降水。计量翻斗承积到相当于0.1mm降水时计量翻斗翻到。计量翻斗每翻倒一次，计数翻斗跟随翻倒一次，通过安装在计数翻斗的磁钢对固定在机架上的干簧管扫描，使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次，通过二心电缆送出一个电路导通信号，传输到无线传感计数器进行计数，并通过2.45GHz无线.风速风向传感器（见图5）

　　用于实时监测所在环境的风速、风向参数值。采用超声波一体化风速、风向传感器，全金属外壳，一体化设计，可全天候工作，免维护。同时还具有测量精度高、稳定性好等特点。其工作原理是：利用超声波时差法来实现风速的测量。声音在空气中的传播速度汇和风向上的气流速度叠加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。

　　太阳能供电系统简称太阳能电源，是一种将光能转换成电能的供电设备。它有太阳能电池板（见图6）、太阳能控制器、硅能蓄电池（见图7）三部分组成。其工作原理是：白天利用太阳能电池方阵将光能转换成不稳定的电能，通过太阳能控制器再将不稳定的电能变换成稳定的直流电，以向蓄电池组充电，同时也给负载设备供电。夜间，蓄电池组再将存贮的电能向负载放出。如此往复，使负载设备始终有电力供应。

　　采用2个红外微波双鉴探测器安装于需要监控的塔身关键位置，以覆盖防护范围为准（可扩展至4个）。每个红外微波探测器的波束覆盖区域为：X轴辐射角宽110度、Y轴辐射角宽85度。选择合适的安装高度，可以覆盖杆塔本体周围及安装点10米左右范围内异物的入侵，感知安全范围内的外物靠近，对于违法人员的攀爬、盗材等可即时感知，并向主站发送报警信号。

　　未来电网将向智能化发展，智能电网知识的普及和应用对于电网发展越来越重要。尹山湖输配电带电作业实训基地在线监测装置可以实现风速、风向、大气温湿度、照度、雨量等微气象数据的监测；可以实现导线温度的监测；可以实现导线运行温度、杆塔工作状态、导线覆冰等状态监测；可以实现避雷器总泄漏电流、阻性电流、谐波电流等参数的监测。这些监测虽然仅仅是智能电网应用的一小部分，但是它将智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征传递给江苏电力系统的电力员工，将智能电网的基本知识以实物的形式展示给培训学员，让江苏电网员工更深刻地理解智能电网知识，为智能电网的发展贡献更大的力量。

　　目前，智能变电站正在逐步取代传统模式的变电场所，成为组建电力系统的新模式。其中，一次、二次设备同为智能变电站的核心部分，不过就目前的实际情况来看，部分变电站将主要精力放在一次设备的安全保护上，对二次设备的关注度不足。在智能变电站中，二次设备的作用是为一次设备的运行提供辅助，同时，也兼具监测、观察、告警等多项功能，极大的保障了变电站安全生产的顺利进行。所以，无论是在智能变电站的建设还是生产阶段，我们都要对二次设备的状态监测工作给予足够的重视，及时发现并处理可能存在的问题，以确保二次设备的积极作用能够得到持续、稳定的发挥。

　　相对于一次设备而言，二次设备并不会直接接触电能，但是在作业高峰期，一次设备在二次设备的辅助下，能够更好的完成电压等级的变换任务，在更为安全的状态下为用户匹配所需等级的电压。具体来说，二次设备状态监测的意义包括三个方面：首先是有利于系统效率的保障。通过对二次设备的状态监测，我们可以进一步提升设备的运行效率，为电力系统操控质量的整体提升做出局部的贡献。其次是有利于减少各类故障。由于二次设备不会与电能发生直接的接触，所以电能供应不足并不会对其产生干扰。状态监测系统具有调节、保护、控制等多项功能，可以对变电站系统的操控状态进行多角度的跟踪，从而有效降低了二次设备各类故障的发生概率。最后是有利于问题的及时发现与处理。通过二次设备的状态监测，工作人员可以及时发现系统存在的异常问题，并迅速完成故障判断和排除任务。

　　数据的收集是状态监测工作的基础，只有依靠准确、真实的信息，才能对二次设备的当前状态进行有效判断。基于计算机技术收集到的数据信息，具有结构长、内容多、区域广等特点，基本完成了对二次设备各项数据的全面覆盖。

　　在二次设备状态监测工作中，数据的处理同样占据着重要位置，处理结果的整体水平直接决定着二次设备状态判断的准确率。例如在现阶段的智能变电站中，设备电源供应大多由蓄电池组完成，通过计算机技术支持下的数据处理模块，工作人员可以对蓄电池组的电压、电流值进行实时监控，若相关数据不符合标准要求，系统会立即发出告警。

　　智能变电站二次设备传输信息的主要方式为数据通信，例如开关、母线、变压器等的信息收发都是通过有线通讯技术完成的。基于计算机技术的二次设备状态监测系统具有对所传输的数据进行监测的功能，帮助工作人员及时发现传输过程中的异常信号，以此实现对如误动作等问题的迅速反应和处理。

　　在对二次设备的状态数据进行判断之前，工作人员需要先进行针对数据的一系列考评，并将其中的重要指数作为判断的参考依据，以此提高状态判断的准确性。在计算机技术的支持下，海量数据的存储与共享成为了可能，同时，通过计算机服务器的预分析，还能帮助工作人员省去信息筛选的麻烦，在减少工作量的同时，为二次设备状态判断的迅速进行提供更多保障。

　　就我国电力行业现阶段的发展趋势来看，智能控制系统的地位将会得到进一步的凸显。但是，变电站的智能化转变并不是一成不变的，一次、二次设备的组成模式也会根据实际情况作出相应的调整。在这样的时代背景下，在线监测技术在未来的发展中将会得到进一步的推广，并结合系统、设备、线路三个级别的改造，为状态监测技术使用价值的提升起到积极的推动作用。

　　如果变电站的信号传输出现了数据丢失问题，那么就容易导致日常运作的混乱，使二次设备无法发挥应有的作用。通过智能化监测系统的建设，可以使二次设备因各类干扰所受到的影响降到最低，其中，对异常、破坏现象的实时监测是系统的核心功能，有利于技术人员及时发现和排除存在的故障和问题。

　　生产、生活用电的逐年增加使得变电站设备的日常作业越来越多的处于高负荷状态，而线路二次设备则是变电站电能传输的重要载体。设备检测的作用是对原始二次设备进行全面监测，无论是内部元器件或线路，还是外部辅助设备，都可以在设备检测及相关改造的支持下得到使用性能方面的显著改善。

　　变电站电能传输的主要载体是线路，其状态是否稳定将会对智能变电站的运行效率产生直接影响。针对线路的监测工作需要从测量、检查两个方面进行。在具体操作时，应从升、降压两个方面进行推广：首先是降压。原始电能输入智能变电站时需要进行降压处理，因此需要对线路连接的完整性以及实时电压值进行检测。其次是升压。在传输电能之前，智能变电站需要对电能进行升压处理，此时，监测的重点项目变为电压、电流值是否超出了标准。

　　总的来说，不与电能直接接触的二次设备能够发挥出保障一次设备安全运行的重要作用，在国内变电站建设“智能化”的趋势下，电力单位应当改变过度关注一次设备监测与管理的做法，结合本单位二次设备的实际作业情况，针对性的制定监测管理方案，将二次设备的故障隐患消灭在萌芽状态。

　　在光伏发电系统设计中保证太阳能电池板充分吸收太阳辐射的能量是提高太阳能发电效率的有效方式之一，实现的方法是设计自动跟踪式太阳能光伏发电系统。自动跟踪式独立光伏发电系统的开发设计与应用，能够促使太阳能的发电成本得到有效降低，进而推动太阳能在工业及民用生活中的的积极推广和有效应用。自 动跟踪式光伏发电系统根据太阳一天内不同时刻的高度角，对太阳电池板的偏转角度进行适当调整，用以保持太阳电池板与太阳入射光线之间的始终处于垂直状态，要求设备具有始终能跟踪太阳的运行轨迹的能力且具有高的精确度，关键技术在于对太阳光照强度的测定及机电控制转动设备的研发。

　　光伏电站建设中完整的光伏发电系统设计要求对光伏电站的实际运行效果进行监控、评估，监控和评估是是通过一些重要参数，如：光照强度、环境温度、阵列电压、蓄电池充电电流、电压、组件功率，发电效率、每小时发电量等的显示来反映电站运行状况的，对系统的监控和评估是保证光伏电站运行质量的重要措施。目前大部分电站的运行监控系统主要是由供电站维护人员通过控制室的液晶屏显示获取到相关参数，对系统的整体运行状况进行有效把握，并负责调整与维护系统，在一些野外光伏电站或远距离电站的监控中，这种方式局限性明显，维护人员必须到控制室现场才能得到数据，严重影响了电站的运行效率和质量。而借助无线通讯网络实行光伏电站运行数据的传递，并通过远程或网络监控系统，快速地分析与诊断每个站点的具体运行情况，根据所得数据，制定相应的处理方案，这有助于推动光伏电站的使用效率不断提升。

　　光伏电站监控无线通讯系统的设计，可以采用工业总线 或 CAN 总线，推动下位机与监控主PC机之间成功实现通讯；也可以借助调制解调器（Modem）或公用电话网络来实现；或者可以将互联网与前两种方式相结合来实现；还可以利用 GSM/GPRS 无线移动通讯网络，成功实现数据的远程监控。是借助中继卫星和地面移动基站网络实现的远程无线技术。它具备很多方面的特点，例如，数据传输率高，最高可达115 kbps；抗干扰性能强；信号覆盖面广；在线时间长；所以对于传送监控信号而言非常适用。本文即基于GSM/GPRS 无线移动通讯技术设计一种无线网络监控光伏发电系统。由于以GSM/GPRS的数字信号为基础的远程传输数据具备保真度高、不受时空影响等方面特征，因此以GSM/GPRS无线网络为基础的光伏系统，能够成功实现在线 整体系统结构设计

　　无线网络光伏系统的组成部分有很多，包括：光伏发电装置、GPRS 网关、电站中的数据采集等系统。数据采集系统中的数据传感器收集发电装置中的各种运行状态参数，如：蓄电池电压、蓄电池充电电流于电压、日照强度、交流电压于电压输出、温度环境、光伏阵列电压等，以TMS320F2812微处理器（单片机）的系统每隔五分钟，对光伏电站的运行数据进行定时采样，并将采样过程所得模拟信号，通过模数转换器实现数字信号的转化与存储；在系统的存储器中，当总站控制机要求回传存储器中的数据时，单片机把存储器中的数据通过集成了 Zigbee协调器模块、GPRS模块和串行通讯模块的系统的通信枢纽GPRS网关（无线通信网络）将数据传回远程监控中心，操作人员通过在中央控制室远程监控中心中操控台监控设置以 GPRS 网关数据为依据，同步设置了光伏发电站GPRS网关时钟数据，同时操作并控制光伏发电。当光伏电站出现运行故障时，管理人员可以发出切断电源的命令，电站也可以进行自动断开，防止故障蔓延，维护发电系统的正常运转。

　　系统采取三层结构。第一层为数据采集层，现场的采样设备将各种传感器所获取的系统数据收集至现场单片机或PC机中，按照实际需求对信号进行数字转换。第二层属于网络传输层，借助无线网络系统实现向中央控制室数据的远程传递。第三层属于状态分析与控制层，工程师们在中央控制室中，借助现代计算机与数字信号相关技术，分析与处理所收集到的数字信号，并评估诊断设备的运行状态，得出相应结论。此外，借助远程网络实现太阳能发电系统的远程监控，确保整套系统处于稳定运行状态。图1所示为具体的结构设计框图。

　　系统软件部分的功能主要在于借助计算机科学技术处理光伏电站的相关数据，整个系统包括很多部分，例如，数据采集程序；数据传输程序；检测控制程序三部分。

　　第一部分数据采集，以TMS320F2812微处理器（单片机）的每隔五分钟系统定时对光伏电站的运行数据进行采样，主要完成将太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器及DC转换器电路的输出电压信号和输出电流信号以及电站所在位置检测的实时天气气象信息经传感器输入电脑中，利用计算机数据库系统实现数据信息的有效存储，然后进一步分析与处理这些数据。光伏能源监控系统中，在采集光伏电站运行数据的过程中，借助传感器实现信息的电信号转换，经调制电路（A/D转换）调制转换后，电信号被送至处理器进行处理来实现一次完整的数据采集和处理的。

　　第二部分是数据传输，模拟信号通过模数转换器转换为数字信号存储在系统的存储器中后，总站控制机在提出回传存储器中的数据要求时，单片机将存储器中的相关数据通过 Zigbee协调器、GPRS以及串行通讯等集成模块系统的通信枢纽GPRS网关（无线通信网络）将处理后的数据通过终端机送至现场处理系统和 GPRS 模块进行远程通讯。

　　第三部分是检测控制程序，该部分在整个程序中处于核心部分，监测系统软件的功能主要包括两个：第一部分属于初始化系统元件环节，对 CPU、GPIO等提供初始化服务。第二部分属于执行环节，执行实时显示、驱动控制、远程通讯、现场维护等。包括实现采样数据的 LCD 的实时显示，实现两路 PWM 脉冲的 产生，命令的解析与执行，操作人员在中央控制室远程操控现场系统的过程中，就需要借助监控中心计算机输送各种命令代码，获取并解析相关数据信息。

　　太阳能作为一种新能源，具备可再生、分布广泛等特点，已经被我国所广泛利用，但光伏电池目前存在转换效率偏低、发电成本高等缺陷，对光伏发电产业的进一步发展形成了重大阻碍。本文以远程与网络监控、无线通 讯网络为基础，力求设计出一套光伏电站远程监控系统。这套系统在无线网络系统的作用下，实现了光伏电站组件中蓄电池电压、太阳电池阵列运行电压等运行数据的远程监控；并且实现了当地日照强度、温度等环境参数的成功采集与传送，为综合评价光伏电站运行性能的提供了相关可靠依据。此外，在传递数据信息的过程，采用无线网络系统，使得监控范围得以扩大、运行成本也有所降低，增强了应用价值。

　　[1]唐磊.基于无线网络光伏电站计算机监控系统设计[D].电源技术研究与设计，2013（02）.

　　[2]王锡凡.电力工程基础[M].西安：西安交通大学出版社，2009：156-178.

　　[3]徐静.自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究[D].杭州：杭州电子科技大学，2009：1-10.

　　随着国民经济的迅猛发展，城市建设及企业现代化程度不断提高，用电量日趋加大。为适应城市电网的建设和现代化企业的发展，保证供电系统的安全可靠，同时为了美化环境，节约线路走廊用地，城市中原本纵横交错的架空输电网络正逐渐被电缆供电系统所取代。为了尽可能减少电缆线路由于故障引发停电的次数和时间，对电缆线路维护的要求已从最早的事故后维修、预防性维修发展到预测维修和故障定位。这就要求能够在线监测电力电缆线路的运行状态，以便做出设备是否需要维修的结论，同时在发生故障后，能够快速定位故障区段。

　　电力线路运行故障监测定位技术可运用在6～35kV电缆线路的环网柜、分支箱、箱变、开闭所等电气设备中，用于在线监测电力线路负荷运行及故障情况，具有远程传输能力的分布监控、集中管理、即时通知型的智能化故障管理系统。他是基于数字故障指示器技术、GPRS通讯技术和GIS（地理信息系统）技术为一体的一套自动高效的故障点检查及定位系统。主要用于监测线路上的短路、接地、过负荷、断线、停电等故障情况，帮助运行人员迅速查找故障点，监测线路负荷电流和短路动作电流，保存历史数据并绘制曲线，用于事故分析和消隐。

　　本文介绍了一套系统故障监测定位系统，由主站软件、短信猫、 数字故障指示器（检测终端）和通讯主机等几部分组成。

　　数字故障指示器指示器主要安装环网柜电缆进出线上，以实现这些线路的在线监测（遥测）、故障检测与定位（遥信），同时在附近安装1台或2台通讯主机（采集器）。指示器和通讯主机（采集器）都带有四字节全球唯一通信地址，用于通讯主机（采集器）对指示器的识别；通讯主机（采集器）还带有一字节101协议通信地址，用于通讯主机（采集器）与主站之间的地址识别。通讯主机（采集器）U与指示器采用短距离无线调频组网通信，与主站之间采用GPRS公网通信，可选静态IP、动态域名和APN专线，推荐使用APN通道，确保数据和控制安全。

　　当线路正常运行时，通讯主机（采集器）定期轮询每只指示器或由指示器主动上报，指示器按预设的通讯策略进行应答或上报，将实时数据发送到通讯主机（采集器）。通讯策略的含义是：指示器采用极低功耗设计，设计寿命为8年以上，但无线通讯能量较大，不能完全依靠内部锂电池供电，大部分能量要从高压导线感应取电。当负荷电流大于20A时可以完全取到通讯能量，在通讯时可以做到“有问必答”或者定时主动发送；当负荷电流小于20A时，只能取到有限的电能，在通讯时会出现“两问一答”或者定时主动发送的情况，其它时间指示器内部无线通讯模块都在休眠以减少电池损耗。值得一提的是，由于无线个独立信道，无需对多只指示器进行编码和延时错开时间发送，对于多只指示器同时发送时也不会存在互相干扰而导致通讯不上的情况。

　　当线路出现短路故障时，指示器可以检测到短路故障电流，如果符合特定的短路故障判据，则本地翻牌显示，并按照预设的时间参数自动复归，也可以通过主站遥控复归。同时，在通讯主机（采集器）轮询到自己时将“及时应答”或者立即主动发送动作信息，将动作信号、短路故障电流等数据发送到通讯主机（采集器），通讯主机（采集器）再通过GPRS方式将故障动作信息和故障数据打包发到用户手机或主站系统。

　　由于指示器的本地无线和通讯主机（采集器）的GPRS网络“一直在线”，并具有双向、随机发起主动通讯的能力，所以主站在召唤通讯主机（采集器）的数据的同时，还可以对通讯主机（采集器）和指示器下发参数和遥控命令，例如在线修改通讯主机（采集器）和指示器的参数，遥控DCU连接的开关合闸、分闸，遥控通讯主机（采集器）管辖的指示器闪灯、复归等。

　　可以主动上报线路的告警信息和指示器电池故障、信号传输终端、电池故障、设备失效等设备故障信息，系统可以主动实时将告警信息上报到监控调度中心。告警信息被实时记录到数据库中，可根据需要长期保存；可以提供声光告警。

　　通信方式可选，通信方式的选择与系统工作无关。目前采用GPRS方式上传告警故障信息和下发查询指令。

　　系统配置数据、告警信息等全部存储在数据库中，便于统计分析，可以按照用户要求生成各种统计报表、图表。根据告警的不同拓扑位置和告警类型，提供数据分析功能，确定故障原因和故障位置。

　　可以对主控单元、采集设备、监控点以及操作人员、系统功能等进行配置；系统日志对系统状态和人员操作做详实记录。

　　（1）突破模拟普通指示器的技术和FTU的标准。无需PT和CT，无需开关或开关改造，适用范围广，投入产出比高，运行可靠。

　　（2）设备运行功耗极低，使用寿命长。指示器从导线自取电，并后备长寿命锂电池，永久免维护；数据采集 器从220V电源或者开口CT（电缆）取电，可选大容量铅酸蓄电池或聚合物锂电池， 5年维护一次。

　　（3）采用量化的短路故障检测方法。监测线路个点的负荷电流、短路故障电流并实时上报主站系统，并可在线调整短路故障检测参数，大大提高短路故障检测的准确性。

　　（4）采用量化的接地故障检测方法。对于小电流接地系统，监测线路个点接地故障稳态零序电流、暂态零序电流并实时上报主站系统，并可在线调整接地故障检测参数，大大提高接地故障检测的准确性。

　　（5）本地采用无线信道自动跳频），远程采用GPRS网络通讯，调试方便，免维护或少维护。

　　（6）指示器和数据采集器安装简单。安装、拆卸简单，本地或远程无线）经济实用的主站“四遥”功能。主站软件可以实时对现场的故障指示器和两路电动开关进行“四遥”即遥控、遥信、遥测、遥调操作。可实时监测负荷电流和短路动作电流、首半波尖峰电流和接地动作电流、稳态零序电流和暂态零序尖峰电流（电缆）、线路或电缆头对地电压、导线或电缆头温度，并与GIS系统无缝接口。

　　这套电力线路运行监测系统的实施可缩小故障停电范围、停电时间，改善用户用电的环境和条件，满足生产和生活的需求，提高配网供电能力，增加系统的可靠性，缩短人员查找和处理故障的时间，节省人力、物力，提高工效和电网运行稳定性。有效地降低损耗，提高电能质量，在用户不变的情况下最大限度地提高了售电量，增加经济效益。

　　紧紧围绕危害群众健康、影响可持续发展的突出问题和全区环境保护任务，以改善环境质量为目标，集中整治重点行业重金属污染问题，严厉查处违法排污、违法倾倒危险废物等环境违法行为，严防发生重金属污染突发事件，持续加大污染减排重点行业监管力度，努力改善我区环境质量，切实保障群众环境权益，为“加快科学发展，建设靓丽槐荫”提供良好的环境质量保障。

　　（一）集中整治重点行业重金属排放环境污染问题。要进一步加大对重点行业重金属排放的监管力度，在全区范围内对涉铅、镉、汞、铬和类金属砷的重点企业污染排放进行专项整治。要对辖区内上述企业进行全面细致的摸底排查，集中整治存在的问题，并按规定公开企业相关信息，接受社会监督，实现环境监管工作的法制化、规范化，确保不发生重金属污染事件。要巩固年重金属污染专项整治成果，加速淘汰铅蓄电池落后产能，强化污染治理设施运行监管，防止铅蓄电池企业污染出现反弹。

　　（二）全面排查危险废物产生和处置利用企业。要全面细致排查辖区内的危险废物产生单位，重点检查其危险废物管理计划制定、申报登记、危险废物识别标志设置、应急预案制定、危险废物转移联单执行情况，落实危险废物产生企业主体责任，防范环境风险。要进一步加强对危险废物处置利用企业的环境监管，严格危险废物经营许可审查，督促企业严格按照经营许可从事收集、贮存、利用、处置危险废物的经营活动，保持污染防治设施正常稳定运行。要严厉查处各类环境违法行为，对故意倾倒、偷排危险废物，造成环境污染的，要及时移送公安机关，依法追究责任。

　　（三）继续加大污染治理和污染减排重点企业监管力度。要加强对重点企业污水处理设施的日常监督检查，严厉查处擅自停运污染治理设施、在线监控设施不能正常运行、超标排放等环境违法行为。要加强辖区配套管网的规划和建设，推进雨污分流系统的改造和完善，提高城市污水管网覆盖率和污水收集率；要加快现有污水处理设施脱氮升级改造；要加强监管，防止工业企业废水超标排入污水处理厂。要加强辖区重点企业燃煤锅炉脱硫设施建设、运行维护和除尘设施运行的监管，督促企业制定、报送烟气相关技术改造可行性报告和计划备案，并尽快组织实施。要加强对燃煤锅炉脱硫在线监测系统的监管，督促企业不断提高在线监测数据的准确性、真实性和公开性。对偷排、擅自停运脱硫设施，连续在线监测设备数据弄虚作假的，要依法从重处罚。要逐步建立企业环境行为信用评价制度，对其评先评优等提供信用评价支持。

　　（四）继续加强大气污染防治工作。要以城市扬尘、工业废气为重点，深入开展大气污染治理，努力实现空气能见度持续改善，“蓝天白。