基於物聯網的直流屏監測係統設計
學術研究
作者：張江林 李雄寶 張雪原 劉興茂 莊慧敏
摘 要：將物聯網技術運用到傳統電網中的直流屏監測係統，可實現直流屏的實時監測，提高電廠的智能化，並將數據上傳至中心計算機形成網絡化存儲。文中對基於物聯網的直流屏監測係統進行了研究，並以此革新了傳統的直流屏監測方式。進行了直流屏監測係統的硬件結構和構架設計，給出了直流屏監測軟件的架構設計。
關鍵詞：物聯網；智能電網；直流屏；技術架構；蓄電池
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）09-00-02
0 引 言
隨著物聯網技術的發展，使物體與物體之間可以像人與人之間進行信息交流和互動已成為人們追求的目標，把物聯網的這種思想運用到傳統的電網中，為物聯網技術在電網技術中的應用和發展帶來了重要契機。根據現代電網的技術發展趨勢，采用基於物聯網的直流屏係統監測既解決了現在直流電源係統監測的不足，又符合現代電網技術的發展方向。現有的直流屏監測係統的主要特點是監測信息經由傳感器檢測，通過數據傳輸通道上傳至數據庫，再由集中監測軟件將數據在屏幕上集中顯示，屏幕可以為液晶屏和觸摸屏。整個監測係統最大的缺點是數據如果在傳輸過程中丟失，數據庫也就沒有這些數據，它們將無法恢複。物聯網技術具有“讓物說話”的能力，將物聯網技術應用到發電廠直流屏監測，使得單方麵監控變成互動式協調，可有效提高監測的準確性和可靠性。譬如，直流係統的蓄電池組有自己的“思想”，將會開口說話，除將充電參數、運行參數主動提供給集中監控平台外，在監控平台內甚至在蓄電池上嵌入智能評判係統，實時反映電池的運行狀態；同時電池自身保留狀態數據，可實現現場報警，並可在一定範圍實現自動保護措施等。
1 基於物聯網的直流屏監測硬件係統結構
根據直流屏係統結構，可以把直流係統分為整流裝置、蓄電池、直流配電和工頻逆變四大環節，直流屏的監測實際上就是這四大環節的監測。其中，整流裝置的監測包括交流電源部分，直流配電監測包括直流母線部分。
在整流環節中，需要對整流器的電壓、電流、參數等進行監測，從這些狀態和參數中判斷整流器的運行狀態和運行性能。同時，還需要對整流器進行實時調節，以滿足對蓄電池充電電壓、充電電流以及負載電壓和負載電流的要求。在並聯運行的整流器之間也需要進行協調，以保證均流特性或運行的最佳效率。這就是說，在整流環節，既需要整流器的狀態量向監控係統傳輸，又需要控製量向整流器傳輸的雙向傳輸。
蓄電池是整個直流電源係統的關鍵元件。然而，蓄電池的性能和參數具有易變特點，和其它環節相比，蓄電池既重要又脆弱。所以，要適時對蓄電池的電壓、電流、電量、溫度等物理量進行監測，將監測數據或監測結果實時傳向監控係統。同時，根據監測數據和蓄電池模型，推斷蓄電池運行狀態，以便對蓄電池進行科學維護。如果是自動維護，需要向蓄電池維護裝置下達指令。
直流配電和工頻逆變的監測量也需要向監控係統傳輸。這樣，在信息邏輯結構上，完成了直流電源監控係統與直流電源四個環節間的信息交換。
直流屏監控係統作為發電站信息係統的一部分，需要向發電站信息係統上傳信息，同時需要接受命令，對直流電源係統內部進行操作。
2 基於物聯網的直流屏監測硬件係統體係架構
該係統采用智能型RTU（Remote Terminal Unit遠動終端）終端采集直流屏設備的參數及運行數據，並進行簡單的數據處理與存儲。通過現場總線進行數據傳輸，經總線轉換器將數據通信協議轉換成串行協議或工業以太網協議，傳輸至監控係統服務器進行數據處理和數據存儲。通過顯示操作工作站進行數據與運行狀態的顯示，並通過其對現場設備進行操作和對智能型RTU終端進行設置。服務器與顯示操作工作站采用以太網連接，並與發電站信息係統通信，實現數據共享。