一种通信机房动力环境在线监测系统的研制

[导读]摘要:广东河源地域宽广且属山区城市,大部分变电站地处偏远,通信设备依靠定期巡视会消耗大量人力、物力。动力环境监测系统能够实现实时监测机房环境、蓄电池电压、蓄电池内阻等功能,让运维人员及时发现异常,提高通信运维效率。现提出一种基于TCP/IP网络结构的动力环境在线监测系统,在交流输入、直流输出、蓄电池电压监控的基础上增加蓄电池内阻测试功能,能更好地反映蓄电池的工作状态,提高蓄电池的管理水平。

1通信机房动力环境在线监测系统结构

随着电力通信机房的数量与日俱增,通信检修人员的运维压力越来越大,安全可靠的运行环境尤为重要。机房动力环境监控能实现对机房动力环境的实时监控,包括交直流电源、蓄电池内阻等,提高蓄电池的运维管理水平。

机房动力环境监控包括硬件及软件部分,硬件连接着电力生产环境的各个要素,对运行状态进行实时监视,一旦有部件发生故障,机房环境监控的软件部分将自动报警,实行无人值守。我们实行对机房动力环境软硬件设备的日常检查,确保设备可用,反馈信息清晰准确。

如图1所示,在主站机房安装一套前置机,系统软件要求为安装操作系统、数据库和应用软件,此服务器是整个监测系统的核心。在各变电站的通信机房分别配置一套终端服务器,各个变电站的通信机房设备监测单元、数据采集器、规约转换单元、蓄电池采集单元等接入终端服务器,并通过综合数据网传送至中心服务器。当监测的性能参数越限时,即触发告警并发送告警短信通知运行人员。系统具有实时性与开放的兼容性,并网的变电站通信室的建设只需安装相应动环装置并接入系统,就能实现对新站点的监测。

机房设备单元采集输入电压,整流器输出电压、负载电流,整流器交流信号和直流信号通过电压传感器变成0~5V的直流信号,信号传送至机房设备单元处理。整流器输入电压信号采集点安装在整流器上,采集市电输入正常情况而整流器开关误动作引起的告警:整流器输出电压采集点安装在直流母线上。

因为各种智能接口的规约不同,数据线必须加装规约转换器才能获得实时的数据信息。蓄电池采集器完成对不同只数和不同电压的多组蓄电池的监测管理,具有Rs-232连机接口和Rs-485远程(集中)管理接口。整个系统结构如图1所示。

在河源供电局主站机房安装一套动力环境监控系统前置服务器,各管辖的变电站安装温度传感器、交直流信号采集器、电池在线监测装置、水浸传感器等。各站点动力环境监控设备通过综合数据网传送至服务器,在河源站搭建基于TCP/IP网络结构的统一监测平台。

2铅酸蓄电池内阻测量

研究表明,蓄电池在浮充电压下,电压很难反映蓄电池的容量状态,电池内阻是反映电池性能的重要参数,电阻测试是一种迅速而又可靠的内阻测试方法,《发电站用阀调节铅酸(VRLA)蓄电池组的保养、试验和更新的推荐规程》(IEEE1188一1996)标准规定至少每季度实行一次单体电池内阻测试。通常情况下,内阻小的电池放电能力强,而内阻大的电池放电能力弱。

由于蓄电池的内阻很小,对蓄电池进行测试时必须采用足够的电流放电,以确保蓄电池的电压响应均来自于蓄电池的真正能量层,而不是来自于因蓄电池浮充过压和电化学反应的反电动势形成的表面能量层。

电池处于不同的电量或者不同的使用寿命状态下,它的内阻值都是不一样的。当然,不同的测量方法,内阻值也不同,各种方法有着各自的评价标准和精确度。采用交流放电法对12V蓄电池进行了多次测量,不适用于2V的通信蓄电池。提出基于IEC标准的直流二次放电法的内阻测试方案,开发了一套适用于多型号、大容量阀控铅酸蓄电池的内阻测试装置。

采用1~2A的低测试电流通常无法从蓄电池吸引足够能量以穿透蓄电池能量层,从而会得出误导性的数据。采用一个持续几秒钟的40A或更高的测试电流进行单电流脉冲放电,则可以顺利穿透能量层,得到稳定的内阻数据,该方法的缺点是制造和安装成本高,同时必须把承载着较大电流的连接电缆连接到监控柜上,不够安全。

综合考虑了以上方法的优缺点,本文拟采用蓄电池放电产生一个中等大小的电流脉冲测试信号(小于12A):开发某种算法与测试电流相配合以保证蓄电池电压的响应来源于蓄电池本身的能量层。模块通过短时间(5s)、小电流放电(方波)来测量内阻,这种小电流放电会引起很小的电压波动,能够监测到电压的波动,并放大处理,进而通过计算得出内阻值,提高测量精确度。

3短信告警模块

动力环境监控系统的告警需要传送到值班人员手机,这就需要在动力环境监控系统上安装短信告警模块。传感器数据初始化,判断短信队列是否为空,如果短信队列为空,就重新开始。假如队列不为空,就判断GsM是否有信号,如果有信号,即进行告警信息的发送,如果没信号,则中断发送。短信发送失败后,重新发送此信息,重发短信不会将短信放回短信队列中,而是立即按照设定的重发次数发送短信,发送结果为最后一次重试的结果。流程如图2所示。