李文伟 潘泰文 石骏 莫洪怀 姚敏芳
广西电网有限责任公司钦州供电局 广西钦州 535000
摘要：基于云平台的远程直流电源综合测试系统，是以物联网、云平台和大数据等技术作为支撑，以“云平台+管理运维”为目的，构建直流电源、实时监控和终端设备一体化的远程智能化管理和运维平台，实现无人值守变电站的直流电源系统运行的智能化和系统化，从而提高变电站的智能化管理水平和生产效能。
关键词：云平台；物联网；直流电源；远程管理
引言
在电力变电站直流电源系统中，充电机作为蓄电池的充电设备起着必不可少的作用。尤其是在电力系统变电站中，充电机的性能直接影响到直流系统的供电质量，电压不稳，纹波系数大，都会造成变电站继电保护系统的误动作，从而造成对蓄电池的损伤，加剧蓄电池的老化，导致充电机的效率过低，间接造成电力的浪费。因此及时地对充电机进行综合测试，是变电站直流系统维护工作的重要组成部分。
目前，变电站充电机的综合测试工作主要靠人工操作来完成，这存在着许多缺点和安全隐患，主要表现在以下几个方面：
（1）误操作几率大，对工作人员的技术要求高，需要熟练安装与操作设备；
（2）人工操作接线拆线费时费工，维护一个站点的充电设备至少需要一个工作人员一到两个工昨日的时间测试数据；
（3）单机的综合测试设备，数据管理落后，容易丢失历史数据；
（4）综合测试设备成本高，重量大，非便携设备，给多站点分配测试带来不便。
在这种背景下，实现远直流系统核心设备的监测与维护的程化和智能化不但可以确保直流系统安全稳定地运行，而且可以节省人力物力。本文研究了一套基于物联网、云平台的远程直流电源综合测试系统，实现一人多站同时管理，利用云平台大数据，统一进行所有站点的数据管理与分析，对于节约人工维护成本和提高变电站的智能化管理水平以及效率具有重大意义。
1相关概念
云平台：也称云计算平台，是指基于硬件资源和软件资源的服务，提供计算、网络和存储能力。“云”通俗的理解为存在于云数据中心服务器集群上的各种类型的资源集合，用户只需要通过网络发送请求就可以从云端获取满足需求的资源到本地的计算机，所有的计算任务都是在远程的云数据中心完成。当前，云计算是处理大数据最有效的技术，其在海量数据的存储、查询、分析、计算及挖掘等方面，均已有比较成熟的相应技术，这也正是解决传统电池管理系统不能满足新问题、新需求的关键所在。
直流电源：直流电源又称直流电源屏或直流屏，主要是为给控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供直流电源的电源设备,是当代电力系统控制、保护的基础，主要用于发电厂、变电站（所）中。直流电源的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性，因此也应用了大量的先进的科学技术。直流电源由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。
2系统技术架构
2.1系统结构
远程在线直流电源综合测试系统根据空间范围系统分为变电站端、远程端两个部分。其中变电站端包括充电机、综合测试设备、直流电源、红外监控和显示器等主体设备，远程端包括了云端服务器、管理员终端、普通用户PC终端、以及移动终端。
变电站端的综合监控控制器与远程端云数据服务器采用以太网/LAN、无线GPRS的通信方式。管理员具有最高控制权限，管理权限只对经过授权的操作人员开放。普通PC机终端可以通过平台系统软件，查看实时视频画面、数据或者下载数据，但是不具备远程控制权限，另外，用户可以通过无线通信，使用移动终端设备，在相应的应用软件查看数据与现场监控视频。
2.2综合测试
综合测试设备一般由两部分组成，即综合测试负载和综合测试监控器。其中综合监控负责数据采样、计算、控制流程实现、数据集中通讯等任务。综合测试通过测量直流电流和直流电压等参数，便可计算出稳压精度、稳流精度、纹波系数。
按照DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电装置在浮充电（稳压）状态下，其交流输出电压应在其额定值的90%～115%的范围内变化，输出电流在其额定值的0～100%范围内变化，同时输出电压在其浮充电压调节范围保持稳定。
（1）稳压精度
稳压精度的计算公式如下，其中代表输出电压波动极限值，代表输出电压额定值。
（2）稳流精度
同稳压精度类似，稳流精度的计算公式如下，其中代表输出电压波动极限值，代表输出电压额定值。
（3）纹波系数
纹波系数的测量公式如下，其中表示直流电压中的脉冲峰值，代表直流电压中的脉冲谷值，表示直流电压的平均值。
3关键技术
3.1物联网技术
物联网（The internet of things）就是物物相连的互联网。其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。根据应用范围不同，是具有不同的复杂度和形式多样的系统技术。由上述系统架构的分支中，可见基于云平台的远程直流电源综合测试系统是一个典型的三层结构模式的物联网结构，即感控层——充电机，可控接入开关、测试传感器（电流传感器、温度传感器），红外摄像头等；网络层——数据接收转发，综合测试监控器，数据库服务器，以太网，本地终端等；应用层——管理员PC、客户PC终端，移动终端，监控管理等。
每个变电站的综合测试监控器都可以设置唯一的ID，这将有利于多个站点设备组网，通过各自ID进行数据区分分类，在控制中心统一控制管理各个站点，实现一个控制中心多个站点的网络布局，节约人工成本，提高工作效率。
3.2硬件设计
为保证测试设备正常工作以及准确测量技术指标的同时，又能确保设备的安全。如何选择和设计测试硬件，至关系统的安全、稳定和准确，可以采取以下几种措施来保证硬件设备的总体安全和测量的准确性。
（1）单独分离设计测试负载并加强风扇温控系统，并在保证不影响监控电路的情况下，采用超低阻的铜镍银合金电阻丝，保证放电电流的稳定性，有利于测试精度的准确性。
（2）采用ARM+DSP双核架构来设计综合测试监控器，外设高速同步电压电流等AD采样以及数据信号处理的数字化检测技术，利用小波信号处理方法，提取放电纹波参数，进一步提高测试的准确性。
（3）使用可控接入开关。充电机在线综合测试时，必须保证蓄电池离线，充电机脱离母线，而原有的人工机械开关，不适合在线使用，因此可以先使用直流可控开关，由综合测试监控器控制驱动线圈的电流通断，实现主开关触点的通断。
3.3实时监控
为进一步提高测试系统的安全性，要做到对设备的实时监控，从而及时制止危险的发生。因此实时监控也是一项重要的技术，目前可采取以下两项措施来达到目的：
（1）由于充电机综合测试装置是有电阻负载，在运行过程中，避免不了发热，因此可在上述采取的测试负载单独分离设计思路的基础上，设计负载加风扇阵列，给箱体安装温度传感器，实现对运行温度的实时监控，当温度高于设定限制，进行报警反馈，停止测试工作。
（2）在总额测试负载空间的上方安装红外视频监控，远程控制时，启动红外摄像监控，对现场进行环境状态视频监控。采用红外视频热失控监控可提早发现负载热失控，保证在线运行的安全性。
3.4管理平台
云数据服务器存储了大量实时监测数据的存储，建立有效的管理平台将提高用户对数据分析和操作的便捷性，同时也可以确保实时的监控。在PC端，可以开发终端应用软件与用户的设备进行互联，用户只需要提供用户名和密码，便可以通过该软件查看电池监测，分析数据信息。在移动端，开发出管理系统APP，用户通过移动手持设备，通过移动网接入至云平台中，便可随时随地查看电池监测信息。
在线管理平台可以极大地提高变电站电源系统运维管理水平，有了强大的数据分析支持，管理者便可以有效做出相应的维护策略，终端应用程序可以提供电子表格下载或者PDF格式文档下载，从电力变电站管理成本说，节约成本，实现智能自动操作，具有极大的社会经济效益。
4应用价值
基于云平台的远程直流电源综合测试系统将推动电网系统在直流电源系统维护的智能化发展，也可以在蓄电池使用领域提供技术支持，此外还有可观的经济价值和社会价值。
（1）经济价值
跟人工操作相比，基于云平台的远程在线直流电源充电机综合测试系统，可以不需要人工现场操作，可有将有限的人员安排至最需要的环节，人工成本转移也是非常可观。同时远程实时监控还可以提高维护效率，能够准确地确定故障发生的部位，节省故障处理时间。
（2）社会价值
基于云平台的远程在线直流电源综合测试系统，将紧张有限的人工资源从人工放电活动中解放出来，配置到更需要的岗位，为更有效的人力分配创造条件。同时实现电站电源系统综合测试的智能优化配置，还能为社会节能减排提高生产力做出相应贡献。
结束语
本文研究了基于云平台的远程在线直流电源综合测试系统，该系统借助于物联网、云平台和大数据等技术，具备分布式区域组网能力，实现一个控制中心控制多个站点的网络系统化管理，节约人工成本，提高运维效率。该系统将推动传统人工测试到在线式自动测试的转变，彻底解决变电站维护人员的不足以及技术能力不够的问题，实现无人值守变电站的直流电源系统运行的智能化和系统化，保障安全、节能、环保，提高生产效率能效。
参考文献
[1]赵军,石光,王浩彬,直流电源远程监控及维护系统设计[J].