蓄電池在線監測系統精選(九篇)
前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的蓄電池在線監測系統主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
第1篇：蓄電池在線監測系統范文
1 概述
蓄電池作為備用電源在供電系統中往往起著極其重要的作用，在交流電失電或其它事故狀態下蓄電池組一旦出現問題，供電系統將面臨癱瘓，造成設備停運及其它重大運行事故。近年隨著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池）的廣泛使用，加之使用環境及條件欠佳，因蓄電池提前失效而引發的事故時有發生。如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運行管理的新課題。隨著技術的發展，蓄電池在線監測這一新檢測技術開始逐步得到運用。
ARM9-LEM傳感器是專門為應用于蓄電池在線監測而做的蓄電池傳感器。該傳感器每只模塊監測一塊蓄電池，模塊采用四線制設計，通過與蓄電池的正負極相連實現供電和測量，然后通過RJ11接口（電話線接口）實現至多254個模塊的相連，經由開放的串口協議通訊實現對整個蓄電池組的監測。該傳感器可以直接測量單體蓄電池的阻抗、電壓和表面溫度（模塊貼在電池表面）等。
2 蓄電池在線監測硬件平臺的構成
蓄電池在線監測系統一方面需要完成在工業現場如變電站，數據中心等場合蓄電池參數的人機交互，方便用戶在現場時觀測蓄電池組整體電壓，電流以及各單體電池的阻抗，電壓和溫度；另一方面需要提供網絡接口，使用戶在遠端如中央控制室能夠及時了解現場的情況；最后需增加GSM接口，一旦發生故障，可以用發短信或者打電話的方式通知到值班人員。因此有必要設計一臺現場監測主機完成以上功能，與ARM9-LEM傳感器sentinel模塊相配實現整個蓄電池在線監測系統的構建。
（1）鑒于sentinel模塊的獨特設計，可以直接對蓄電池阻抗進行測試，因此系統毋須安裝單獨的放電模塊。
（2）由于sentinel模塊需要通過地址來識別，該地址是8位的，以上連接最多實現254塊蓄電池的連接，對現場監控提出的要求至少有帶有人機交互功能，網絡功能，GSM發射功能，sbus總線通訊的功能以及A/D轉換接口。
3 基于ARM9的蓄電池在線監測主機
主機實質上是一個帶有人機交互界面的嵌入式系統。擬采用ARM9+操作系統的方式，選擇ATMEL公司的AT91SAM9261作為系統的主控CPU。
3.1 核心板部分設計
核心板的設計框圖如圖1：
說明：
（1）由于AT91SAM9261采用Dataflash的啟動的方式只能工作在溫度高于0℃低于70℃的范圍，一旦溫度低于0℃將無法啟動。為了解決這個問題，只能使ARM采用外部啟動即NOR FLASH啟動的方式，因此需要選擇啟動模式為外部啟動（BMS=0），以達到工業現場的溫度要求。
（2）Norflash存儲器芯片選擇AMD公司的AM29LV160DB，其容量為4M*16bit，用于存儲BOOT程序，小型操作系統及小型應用程序。設計時采用字對齊方式，即芯片的A0地址線對應ARM芯片的A1地址線。
3.2 擴展板部分設計
擴展板的設計框圖如圖2：
（1） SPI flash芯片用于存儲蓄電池傳感器采得的數據。此處將芯片的寫保護腳使用ARM的一個I/O口管理起來，以防上電或者掉電時修改片內的數據。
（2）GSM模塊采用西門子公司的TC35i模塊，與擴展接口（連向ARM新片）之間通過串口進行通訊，另外使用ARM的一個I/O口控制IGT管腳進行模塊的激活。為了保證模塊與SIM卡之間通訊正常，他們之間的走線距離要盡量短。
（3）網卡接口芯片采用DM9000，數據包通過它傳送至以太網直至上位機軟件。同時使用網絡協議可以實現遠程固件升級，保證主機運行最新的應用軟件。
（4）由于AT91SAM9261提供液晶數據接口，因此可以直接與LCD實現連接。
（5）觸摸屏接口芯片采用專用芯片ADS7843完成。
4 整機聯調
在變電站對該系統進行了實驗，使用2組蓄電池，每組分別有54節2v 300Ah的蓄電池：
編寫測試程序在系統內運行，每隔半小時對各蓄電池模塊進行一次取數，然后將信息通過調試串口打印出來。下面為某次取數得到的結果：
# 1 battery ： 2.28v 24.29 404.9 uohm
# 2 battery ： 2.24v 24.08 362.1 uohm
# 3 battery ： 2.22v 24.29 426.1 uohm
# 4 battery ： 2.29v 24.29 350.1 uohm
# 5 battery ： 2.25v 24.29 381.8 uohm
以上每個電池的參數分別為電壓、溫度、阻抗。在未來的實際應用中，通過對這些參數的綜合分析，可以得知每只蓄電池的健康狀況；同時本實驗也驗證了該平臺可以應用于蓄電池在線監測。
5 展望
基于ARM9-LEM傳感器的蓄電池在線監測硬件平臺不僅可以用于對蓄電池失效模型和監測算法甚至電池活化技術的研究，配套監測軟件可以應用于各種需要監測蓄電池的實際場合，如電力、通信、石油、化工、鐵路、煤炭等行業的直流電源系統以及UPS系統的蓄電池在線監測，為蓄電池提供更安全的保護。
參考文獻：
第2篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞：蓄電池組 監控管理 遠程放電 維護
中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0084-01
在變電站中，直流系統為控制、信號、測量和繼電保護、自動裝置、操作機構直流電動機、斷路器電磁操動機構、遠動和事故照明等提供可靠的直流電源。直流系統的可靠與否，對變電站的安全運行起著至關重要的作用，是變電站安全運行的保證。
隨著無人值守變電站的普及，各地對直流電源智能監控的研究陸續開展起來。然而，無人看守只能監控中心得到的信息量有限，特別是系統出現異常初期的信息無法及時反饋到監控中心，導致系統出現故障時，監控中心才能得到信息。直流系統設備由運維人員對其進行定期檢查和現場控制操作，由檢修人員對其核對性充放電等定期狀態檢修。隨著電網的高速發展，變電站的數量呈快速增長，運維人員和檢修人員擴充跟不上，工作量相當大，顯然無法按期保質保量完成正常的運維和檢修工作。
通過本項目的研究可實時智能監測各個變電站直流系統全部狀態信息，把定期檢修變為遠程狀態檢修，可遠程實現蓄電池核對性充放電，解放勞動力，提高生產效率。
1 遠程放電維護管理系統的總體設計
這一設計系統包括蓄電池組在線監測系統的設計和遠程放電維護的設計，蓄電池組在線監測系統是為了實現現場蓄電池組實時在線監測和內阻測試功能。
1.1 蓄電池組在線監測系統的設計
蓄電池組在線監測系統的設計理念是模塊化操作，這一系統由監控主機模塊、蓄電池監護模塊、處理器模塊和放電模塊四部分組成。
（1）監控主機：這一模塊的基本構架為下行串口通道 + 數據處理器 + 大屏幕LCD全中文顯示器 + 上行串口通道。下行串口通道的主要功能是管理電壓模塊，并采集個電壓模塊的相關數據信息。數據處理器對下行串口通道采集的信息進行相關處理，并將部分處理過的數據送達大屏幕LCD全中文顯示器，部分由上行串口通道發送至協議處理器進行處理。
（2）蓄電池監護模塊：這一模塊的功能是檢測電池的電壓、電阻、電流和溫度，還具備在線自動均衡維護功能，降低蓄電池組離散型，提高各蓄電池組各單體浮充電壓的一致性；采用四線制內阻測試法，有效避免因蓄電池組連接條壓降等原因引起的測量誤差。每一個模塊可對27節電池進行組端電壓、單體電池電壓采集、每一節電池內阻、電池性能、充放電電流、溫度等進行檢測，連接電流傳感器和溫度傳感器，各模塊之間、監控主機之間用RS485連接，監控電池的電阻、電流和溫度，及時將信息反饋給監控主機。
（3）協議處理器模塊：協議處理器是為了處理各種通訊協議而設置的。它是一含有TCP/IP協議處理程序的接口板，置于監控主機內部，主要實現監控主機和遠程計算機之間的數據傳遞。
（4）放電模塊：放電模塊具有動態放電和靜態放電兩種功能。動態放電是一種標準內阻測量方法，是給電池加一個較大負載，使得電池通過負載放電，通過動態放電可以測出電池電壓，并通過電壓和電流計算出電池內阻。這種放電法因為測量的準確度高，因此廣泛應用于電力和電信部門。大功率放電模塊，能瞬間承受高達100A（或200A）的沖擊電流，加上由于模塊化設計，允許用戶并聯放電，達到提高放電電流的目的。大功率模塊具有三重保護，用以保證設備使用安全可靠：第一級是一個能瞬時分斷KA級電流的空氣開關，第二級為大電流熔絲，第三級為帶延時的保護繼電器組。靜態放電：采用3小時放電率，根據行業標準，由于3小時放電率的放電電流大小等于2.5I10，而I10大小等于0.1C10，所以3小時放電率電流大小為0.25 C10進行核對性放電。
1.2 遠程放電維護的設計
蓄電池遠程放電流程：（1）斷開直流接觸器J1-4；（2）延時3秒，通過DJX（蓄電池監測系統主機接收遠程的放電命令）向FD-B發靜態放電命令，開始放電；（3）放電結束時，FD-B接收到DJX的放電終止命令；（4）判斷蓄電池組電壓上升到（2.05V*電池節數），吸合直流接觸器J1-4，對蓄電池組進行充電。
2 結語
此種蓄電池組遠程放電維護管理系統具有模塊化、智能化、網絡化的特點，不僅實現了蓄電池組信息的實時在線監測，同時也具備了核對性容量測試和內阻測試功能，提供了蓄電池組監測維護的必要和可靠的手段。同時實現了對以上操作的遠程控制和管理，體現了先進的設計思想，為無人值守變電站的建設提供了直流系統蓄電池運行維護的方案，提高了系統的自動化程度和可靠性，具有較強的實際推廣意義。
參考文獻
[1]潘新民，王燕芳.單片微型計算機實用系統設計[M].人民郵電出版社，1992.
[2]王爵，黃山，黃念慈.新型直流屏蓄電池檢測裝置[J].電測與儀表，2001（2），17～19.
[3]吳建忠.直流電源系統監控裝置的研制[J].計算機應用，2003，29（10）.
[4]韓野.網絡環境下的蓄電池智能檢測系統設計[J].電源世界，2004（12）：50～53.
第3篇：蓄電池在線監測系統范文
【關鍵詞】無線；視頻；監控；輸電線路
1、引言
隨著寧夏回族自治區經濟快速增長，電網的安全性越來越受到重視，這其中750kV超高壓輸電線路的安全性是不容忽視的重要環節。寧夏電力公司檢修公司肩負著將寧夏資源優勢轉化為經濟優勢的歷史使命，目前主要承擔寧夏交流750千伏及直流660千伏超高壓輸變電設備及相關輔助設備管理、運行、維護任務，負責運維10條750千伏輸電線路，共計1134基桿塔，553.774km；1條±660千伏輸電線路及其接地極線路，其中直流線路105.896km，共226基桿塔，接地極線路63km，共160基桿塔。
隨著通信技術、計算機網絡技術以及數字視頻技術的飛速發展，對輸電線路實行遠程視頻監控成為了可能，由于輸電線路固有的分布范圍廣的特點，實施遠程無線視頻監控有其獨到的優勢，更是得到越來越廣泛的應用。
2、系統原理
750kV超高壓輸電線路無線視頻監控技術工作原理是：利用先進的圖像數據采集壓縮編解碼技術、數據傳輸技術、太陽能轉換蓄電池供電技術、監控中心服務器軟件管理技術，對惡劣環境中運行的高壓輸電線路的運行狀況進行全天候、實時監測，減少由于線路周圍建筑施工（危險點）、導線覆冰、風偏舞動、線路大跨越、導線懸掛異物、塔材被盜等因素引起的電力事故。通過24小時全天候監測，大大減輕巡視人員的勞動強度，提高線路安全運行水平，為線路運行單位提供直觀可靠的線路安全信息。
3、電力線路在線視頻監測
輸電線路狀態監測系統包括覆冰、氣象、圖像（視頻）、導線溫度、導線微風振動、舞動、反外力破壞等產品，上述功能模塊可單獨使用也可任意組合使用。
該系統不僅可以通過各種探測器，探測到輸電線的溫度、濕度、風速、風向、泄漏電流、覆冰狀況，而且還能處理視頻圖像和圖片等數字化信息。探測器將采集的信息通過GPRS/CDMA或無線局域網等通道手段，上傳到輸電線路狀態在線監測監視中心，同時可通過內部網登錄各種內部管理系統和調度自動化系統。監控中心設有LCD拼接大屏幕系統，各種在線監測數據、圖像、視頻和搶修車輛位置等信息能直觀顯示在大屏幕上，使監控人員能及時監視設備運行情況，準確判斷設備狀態和現場情況，指揮車輛和專業人員處理各種輸電線路的檢修和搶修工作。
它包括了10個子系統：輸電線路圖像視頻監控系統、輸電線路氣象監測系統、輸電線路風偏監測系統、輸電線路等值覆冰厚度監測系統、輸電線路桿塔傾斜監測系統、輸電線路導線溫度監測系統、輸電線路現場污穢度監測系統、輸電線路微風振動監測系統、輸電線路導線舞動監測系統、輸電線路導線弧垂監測系統。這些子系統之間相互獨立，但又能夠彼此協作，為電力的安全運行保駕護航。
根據監控需要選擇指定輸電鐵塔作為監控鐵塔，并安裝無線通信基站，監控前端設備（監控攝像頭+視頻服務器）通過網線接入到無線基站。大部分的基站為子站，采用雙模塊無線MESH路由器。一個無線模塊用于回傳，連接到匯聚站；另外一個無線模塊用于接入，巡線員可以使用標準的WiFi終端或筆記本電腦通過該站點與控制中心通信。每5—10Km左右設置一個匯聚站，采用四模塊無線MESH路由器，將該距離范圍內所有的子站接入到該匯聚站點。為提高系統可靠性還可使用兩個互為主備的基站。
匯聚站下的所有基站屬于一個子網，構建一個獨立的子網，所有網絡設備的IP地址在此子網內分配。匯聚站可從輸電線路中間位置分成兩個方向，通過多點跳接分別與線路兩端的變電站有線局域網連接，最終接入到監控中心網絡。
基于無線局域網無線傳輸網絡，加上視頻監控前端設備（攝像頭、視頻服務器等）、監控中心設備（監控平臺、錄像存儲磁盤陣列等）以及供電系統（監控鐵塔上設備的供電建議采用太陽能供電），構成完整的輸電線路無線視頻監控系統。該系統的無線傳輸網絡，最大可提供60Mbps的業務帶寬，最大跳數支持10跳，誤碼率小于0.001%，時延小于50ms，完全可保障實時監控視頻的流暢傳輸。此外，該系統還可同時實現智能巡查：巡查人員在每個鐵塔下可無線接入到系統網絡，將所有的數據通過智能終端傳輸到控制中心；通過無線定位和圖像監控，控制中心可以實時準確的了解巡查人員的當前位置和情況，增加巡查人員的安全性。
4、系統供電
由于無線視頻監控裝置一般安裝在野外的桿塔上，現場無交流電源供給，所以都采用太陽能供電。選擇合適功率的太陽能電板以及合適容量的蓄電池，對于保證系統全天候正常工作，同時，又兼顧安裝施工、設備維護的方便性非常重要。
太陽電池方陣在晴朗的白天把太陽光能轉換為電能，給負載供電的同時，也給蓄電池組充電；在無光照時，由蓄電池給負載供電。太陽能供電系統由太陽電池組件構成的太陽電池方陣、太陽能充電控制裝置、逆變器、蓄電池組構成。
這其中，設備的低功耗模式工作是關鍵。低功耗設計在本系統中十分關鍵。由于采用太陽能供電，如果設備功耗過大，勢必造成太陽能電板、蓄電池體積、重量變得龐大，給設備在桿塔上的安裝帶來不便，甚至無法安裝、使用。
采用太陽能獨立供電，無線傳輸，徹底無線化；組件靈活，小巧，方便安裝與組網；交直流供電方式，滿足多種負載用電的需要；安全性好，維護費用少，造價低。
5、結語
作為實時監控線路運行狀態的技術手段，無線視頻監控系統隨著通信技術、計算機網絡技術以及數字視頻技術的飛速發展，對遠距離超高壓輸電線路實行遠程視頻監控成為了可能，降低由于西北地區750kV超高壓輸電線路具有海拔高、風沙大、污染重、分布范圍廣等特點帶來的設備風險，提高設備的壽命周期，使管理人員第一時間了解監測點的現場信息，可針對突發的異常情況采取適當的手段予以人工干預，將事故的發生率或事故危害降至最低，同時大大減輕巡視人員的勞動強度，提高線路安全運行水平，為線路運行單位提供直觀可靠的線路安全信息。遠程無線視頻監控有其獨到的優勢，將會得到越來越廣泛的應用。
參考文獻
[1]易虹，張瑞.無線局域網的安全技術研究.網絡安全技術與應用，2005；7： 62—64
[2]方原.GPRS編碼方式3與方式4，電信網技術，2002； 6：32—34
[3]盧艷紅.CDMA2000的體系演進及其關鍵技術.武漢職業技術學院學報，2003；2： 50— 53
第4篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞:電源; 優化配置
前言
多年以來，人們在直流電源可靠性方面做了大量的理論研究和實踐工作，廢除了一些落后設備和元器件，改善了系統接線，提高了自動化水平，擁有了先進的技術指標，以及長壽命和少維護的原則，可靠性已大大提高。目前，高頻開關電源、電池在線監測、絕緣在線監測在發電廠、變電站中獲得了廣泛應用。但是在蓄電池選擇、充放電設備選擇、監控裝置設置、系統接線和操作保護設備選擇等方面仍然存在一些影響直流電源可靠性的問題。除了設備技術質量方面的問題之外，本文將從設計選型方面對直流電源可靠性方面提出一些問題和解決辦法。
。
1雙充電機雙電池直流系統簡介
1.1充電系統
過去 ,應用較多的充電機為磁放大型整流器和由分立元件或集成電路控制的可控硅型充電機。目前 ,普遍采用的充電機為由微機控制的可控硅型整流器和高頻開關模塊型整流器 ,直流電源具有智能化、網絡化 ,能夠和變電站綜合自動化網絡連接 ,具有遙測、遙信、遙控、遙調四遙功能。
充電裝置一般采用兩臺相同的充電、浮充電裝置 ,一臺工作 ,另一臺備用 ,每臺均能進行充電、浮充電和均衡充電 ,做到一機多功能 ,兩臺充電裝置互為備用。充電過程既恒流充電 - 均衡充電 - 浮充電 ,全由自動裝置或微機控制來處理。在任何情況下 ,當電網解列或交流電源失電時 ,蓄電池組都能無間斷地向控制母線供電 ,確保繼電保護、自動裝置、高壓開關均有控制和操作電源。
1.1.1微機控制的可控硅整流器
微機控制的可控硅整流器主回路采用三相全控橋 ,將交流整流形成脈動直流 ,再通過電抗器 ,電容濾波器形成紋波小于 2 %的直流。采樣用傳感器 ,控制回路以 TC787為核心 ,采用雙環反饋 ,控制移相觸發器 ,來實現穩流和穩壓。全自動兼容手動功能 ,從開機到主充、均充、浮充 ,全自動化切換。整機按編制好的主充電、均充電、浮充電、正常運行、電網解列、恢復送電等程序 ,實行自控制、自診斷、自報警 ,無需人員干預。帶有謠信、遙測、遙控、遙調接口 ,與調度中心聯網 ,受調度中心控制和操作 ,全面實現了直流電源的無人值班。按鍵和顯示面板直觀顯示 ,可設定電壓、電流值 ,可隨時修改充電裝置工作參數。
1.1.2高頻開關電源模塊(充電模塊)與監控裝置
充電模塊具有體積小 ,重量輕 ,容量大等特點 ,采用 N + 1 備份 ,經濟性好 ,可靠性高等特點。充電模塊工作原理如圖2 所示。
圖2 充電模塊原理圖
三相交流電源經過 EMI濾波器輸入到整流電路 ,將交流整流為脈動的直流輸出 ,通過無功率因素校正(PFC)電路 ,將脈動的直流轉換為平直的直流電源 ,DC／AC高頻逆變器將直流轉換為高頻交流電源 ,通過高頻整流電路將高頻的 AC轉換為高頻脈動的直流 ,此直流通過高頻濾波輸出。其中DC／AC高頻變換電路在脈寬調制(PWM)電路的控制下通過調整變換電路的脈沖寬度 ,以實現電壓調整(包括穩壓和電壓整定) 。整個充電模塊在微機系統的監控下工作 ,包括模塊的保護、電壓調整等 ,同時微機實現將充電模塊的運行數據上報到監控模塊和接受監控模塊的控制命令。充電模塊的主要功能是實現 AC／DC 變換。充電模塊可以在自動(監控模塊控制)和手動(人為控制)兩種工作方式下工作。高頻開關電源模塊的通用技術指標如表 1～3 所示
監控裝置配有標準 RS- 485或 RS- 232接口 ,微機監控接口能和發電廠、變電站綜合自動化連接 ,使直流電源的運行狀況及時方便的傳輸到集控中心 ,具有遙測、遙信、遙控和遙調功能。具體指標如表4 所示。
2直流電源的配置
2.1 整流器交流輸入回路的數量
直流電源的交流電源一般由交流站用電屏提供 ,如果有兩臺站用變 ,兩路交流電源的切換一般在交流站用電屏內完成 ,這樣給直流電源屏輸入一回交流進線即可。如果交流站用電屏不具備自動投切功能 ,這樣直流電源屏就需輸入兩回交流進線 ,在直流電源屏內實現自動切換。
2.2 高頻開關整流模塊和充電設備數量的選擇原則
對于相控整流電源 ,一般要求有兩套獨立的整流系統 ,一套工作 ,一套備用 ,并能自動切換。對于高頻開關電源 ,采用 N + 1 模塊冗余設置方式 ,這是因為一個模塊故障不影響整組充電設備的正常工作 ,這與單機工作的相控充電設備有著質的不同。同時 ,高頻開關整流模塊可帶電插拔 ,使得故障更換沒有時間限制。
根據《火力發電廠、變電站直流系統設計技術規范》(DL／T5044 - 95) ,充電設備的額定電流應為:
Is=0.1C10 + If
式中:Is―充電設備的額定電流
If ―直流系統經常負荷電流
C10 ―蓄電池10 小時放電電流
2.3 直流母線硅堆降壓回路的設置
過去變電站的斷路器多為電磁機構 ,合閘電流較大 ,另外 ,蓄電池(220V 系統電池多采用 108 只)在充放電過程中的電壓變化較大 ,為滿足對直流母線電壓水平的要求(220V ±5) ,一般在合閘母線與控制母線之間設置硅堆降壓裝置。目前 ,變電站的斷路器多采用彈簧和液壓機構 ,合閘電流較小 ,采用閥控式鉛酸免維護蓄電池(220V 系統電池多采用104 只) ,在充放電時電壓變化范圍小 ,可以不設硅堆降壓裝置 ,把合閘母線與控制母線合二為一。
2.4 直流配電開關的選擇
過去的直流配電系統一般都采用負荷開關加熔斷器的形式 ,存在著防護等級低 ,占用空間大 ,維護不便等問題。現在 ,隨著國內外直流專用斷路器的出現 ,直流系統的配電可以集中布置 ,節省空間和屏位 ,而且也容易接線 ,如采用正面開啟式結構 ,更容易進行更換和維護。目前 ,國外生產的小型直流斷路器 ,直流分斷能力可達 DC250V/10kA ,完全可以滿足控制負荷饋電用 ,大容量的直流斷路器 ,直流分斷能力可達 DC250V/50kA , 可以滿足動力負荷饋電用。另外 ,這些直流斷路器可以方便地加裝輔助觸點和故障報警觸點。國內個別廠家 ,將小型交流斷路器用在直流 220V 的線路中 ,由于其分斷能力達不到要求 ,在過負荷或短路的情況下 ,造成開關燒毀或越級跳閘的情況時有發生 ,嚴重影響直流供電的可靠性。
3 蓄電池系統
3.1 蓄電池容量的選擇
選擇蓄電池容量的方法有電壓控制法和階梯負荷法 ,一般常用電壓控制法 ,按照滿足事故全停電狀態下的持續放電容量和事故全停電狀態下的沖擊電流值來選擇蓄電池容量。但是應注意在有人值班變電站的設計規范規定全站事故所用電停電時間按 1h 計算 ,而無人值班變電站的設計規范規定全站事故所用電停電時間按 2h 計算 ,這是考慮事故停電后增加維修人員前往變電站的路途時間1 小時。
3.2 蓄電池系統的監控
蓄電池是電源系統的重要組成部分 ,是重要場合供電的“最后一道防線”,因電池問題造成的事故或停機損失遠比電池本身價值要高昂得多 ,因此直流電源應配有蓄電池實時監控裝置 ,且監控裝置能實現和變電站的綜合自動化設備連網。蓄電池監控裝置應具有電池組電壓監測、單電池電壓監測電池內阻監測、環境溫度監測、充電電流和放電電流監測 ,還同時實現浮充電壓報警、內阻事件報警、過放電報警、充電/放電電流過大報警、電池開路報警、電池短路報警等。
4 直流絕緣監測系統
變電站直流系統是一個十分龐大的多分支供電系統 ,其常見的故障是一點接地故障。在一般情況下 ,一點接地并不影響直流系統的運行。但如不能迅速找到接地故障點并予以修復 ,又發生另一點接地故障時 ,就可能造成繼電器或保護裝置的誤動作 ,釀成重大事故。過去 ,變電站直流系統一般選用電磁型繼電器構成的絕緣監測裝置 ,它是利用電橋平衡的原理 ,主要存在以下問題∶當直流系統正負極絕緣電阻同等下降時 ,電橋未失去平衡 , 絕緣監測裝置不能發出報警信號; 絕緣監測裝置發出報警信號后 ,運行人員需要通過拉路的方法確定接地支路 ,費時費力且存在安全隱患。
如今 ,直流系統配置微機型直流絕緣監測裝置。直流監測系統采用平衡橋及不平衡橋相結合的原理 ,檢測母線對地絕緣狀態。不向直流系統輸入信號 ,不受直流饋線對地電容影響。支路檢測使用差值計算 ,準確計算出正、負母線接地阻抗及各支路正、負端接地阻抗 ,當檢測到接地阻抗值小于設定報警阻抗值時 ,設備給出報警信號及其阻抗值 ,直到報警信號消除為止。該系統具有三種檢測方式:自動巡檢、平衡巡檢、不平衡巡檢。用戶可根據實際需要設定設備的工作狀態。平衡檢測是利用平衡電橋及各支路的傳感器檢測母線及支路的接地情況;不平衡檢測是利用不平衡電橋檢測;而自動檢測主要是利用平衡電橋進行檢測 ,當有接地發生時 ,平衡電橋被破壞 ,系統將自動啟動不平衡檢測 ,以準確檢測出接地支路及其接地阻抗值。其基本功能應能完成在線監測直流系統的母線電壓和對地絕緣電阻 ,顯示母線電壓值和正負母線對地絕緣電阻值。當母線電壓過高過低或對地絕緣電阻過低時發出相應的告警信號 ,告警門限參數可手工設置。另外 ,監測裝置具有支路巡檢功能 ,可以在線檢測各饋線支路的絕緣電阻 ,通過 RS485 或RS422串口 ,監測裝置可以將直流系統正負母線及各支路對地的絕緣電阻值上送至系統監控單元。
第5篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞:電源; 優化配置
前言
多年以來，人們在直流電源可靠性方面做了大量的理論研究和實踐工作，廢除了一些落后設備和元器件，改善了系統接線，提高了自動化水平，擁有了先進的技術指標，以及長壽命和少維護的原則，可靠性已大大提高。目前，高頻開關電源、電池在線監測、絕緣在線監測在發電廠、變電站中獲得了廣泛應用。但是在蓄電池選擇、充放電設備選擇、監控裝置設置、系統接線和操作保護設備選擇等方面仍然存在一些影響直流電源可靠性的問題。除了設備技術質量方面的問題之外，本文將從設計選型方面對直流電源可靠性方面提出一些問題和解決辦法。
直流操作電源系統是發電廠、變電站中不可缺少的二次設備之一,它的可靠性直接影響發電廠和變電站設備的安全可靠運行。為了使設備正常運行和進行事故處理，可靠的直流電源是必不可缺少的，它給在正常運行中的電力設備提供控制、保護、信號電源，使高壓斷路器可以正常操作，尤其是當電力系統事故交流電源停電時，更需要一套安全可靠的直流電源，它除了給上述負荷供電外，還要給直流電動機、事故照明及UPS等負荷供電，才能保證電力系統的事故處理和恢復供電。
1雙充電機雙電池直流系統簡介
雙充電機雙電池直流系統原理圖如圖1 所示。
圖1 雙充電機雙電池直流系統原理圖
此直流系統是采用雙充電機雙電池構成的22 系統 ,因為采用的是雙機備份 ,所以一般用在重要不能長時間停電的發電廠、變電站中。此系統由兩套充電機、兩組蓄電池、兩套電池巡檢裝置、一套微機絕緣裝置、兩段母線及開關構成。為防止兩組蓄電池并列運行 ,造成兩組蓄電池之間環流 ,安裝了四只隔離二極管(1D1、1D2、2D1、2D2) 。這里需要指出的是盡量不采用兩套微機絕緣裝置分掛兩段母線上 ,而采用兩段母線共用一套微機絕緣裝置 ,這是因為有些微機絕緣裝置工作原理是檢查接地時對地注入信號 ,當任何一套充電設備故障時 ,合上Q5 母連開關 ,兩段母線合為一段 ,當有接地故障時 ,兩套絕緣裝置都對接地點注入信號 ,將互相干擾 ,嚴重影響接地點的正確查找。
1.1充電系統
1.1.1微機控制的可控硅整流器
工作參數。
1.1.2高頻開關電源模塊(充電模塊)與監控裝置
充電模塊具有體積小 ,重量輕 ,容量大等特點 ,采用 N + 1 備份 ,經濟性好 ,可靠性高等特點。充電模塊工作原理如圖2 所示。
圖2 充電模塊原理圖
三相交流電源經過 EMI濾波器輸入到整流電路 ,將交流整流為脈動的直流輸出 ,通過無功率因素校正(PFC)電路 ,將脈動的直流轉換為平直的直流電源 ,DC／AC高頻逆變器將直流轉換為高頻交流電源 ,通過高頻整流電路將高頻的 AC轉換為高頻脈動的直流 ,此直流通過高頻濾波輸出。其中DC／AC高頻變換電路在脈寬調制(PWM)電路的控制下通過調整變換電路的脈沖寬度 ,以實現電壓調整(包括穩壓和電壓整定) 。整個充電模塊在微機系統的監控下工作 ,包括模塊的保護、電壓調整等 ,同時微機實現將充電模塊的運行數據上報到監控模塊和接受監控模塊的控制命令。充電模塊的主要功能是實現 AC／DC 變換。充電模塊可以在自動(監控模塊控制)和手動(人為控制)兩種工作方式下工作。高頻開關電源模塊的通用技術指標如表 1～3 所示
表1 充電模塊輸入特性表
表2 充電模塊輸出特性表
表3 充電模塊保護特性表
監控裝置配有標準 RS- 485或 RS- 232接口 ,微機監控接口能和發電廠、變電站綜合自動化連接 ,使直流電源的運行狀況及時方便的傳輸到集控中心 ,具有遙測、遙信、遙控和遙調功能。具體指標如表4 所示。
表4 監控功能說明
2直流電源的配置
2.1 整流器交流輸入回路的數量
2.2 高頻開關整流模塊和充電設備數量的選擇原則
對于相控整流電源 ,一般要求有兩套獨立的整流系統 ,一套工作 ,一套備用 ,并能自動切換。對于高頻開關電源 ,采用 N + 1 模塊冗余設置方式 ,這是因為一個模塊故障不影響整組充電設備的正常工作 ,這與單機工作的相控充電設備有著質的不同。同時 ,高頻開關整流模塊可帶電插拔 ,使得故障更換沒有時間限制。
根據《火力發電廠、變電站直流系統設計技術規范》(DL／T5044 - 95) ,充電設備的額定電流應為:
Is=0.1C10 + If
式中:Is―充電設備的額定電流
If ―直流系統經常負荷電流
C10 ―蓄電池10 小時放電電流
2.3 直流母線硅堆降壓回路的設置
過去變電站的斷路器多為電磁機構 ,合閘電流較大 ,另外 ,蓄電池(220V 系統電池多采用 108 只)在充放電過程中的電壓變化較大 ,為滿足對直流母線電壓水平的要求(220V ±5) ,一般在合閘母線與控制母線之間設置硅堆降壓裝置。目前 ,變電站的斷路器多采用彈簧和液壓機構 ,合閘電流較小 ,采用閥控式鉛酸免維護蓄電池(220V 系統電池多采用104 只) ,在充放電時電壓變化范圍小 ,可以不設硅堆降壓裝置 ,把合閘母線與控制母線合二為一。
3 蓄電池系統
3.1 蓄電池容量的選擇
3.2 蓄電池系統的監控
4 直流絕緣監測系統
變電站直流系統是一個十分龐大的多分支供電系統 ,其常見的故障是一點接地故障。在一般情況下 ,一點接地并不影響直流系統的運行。但如不能迅速找到接地故障點并予以修復 ,又發生另一點接地故障時 ,就可能造成繼電器或保護裝置的誤動作 ,釀成重大事故。過去 ,變電站直流系統一般選用電磁型繼電器構成的絕緣監測裝置 ,它是利用電橋平衡的原理 ,主要存在以下問題∶當直流系統正負極絕緣電阻同等下降時 ,電橋未失去平衡 , 絕緣監測裝置不能發出報警信號; 絕緣監測裝置發出報警信號后 ,運行人員需要通過拉路的方法確定接地支路 ,費時費力且存在安全隱患。
5 事故照明系統
在發電廠、變電站站內發生事故 ,站用交流全部失電時 ,需要一套事故照明系統給廠房、變電站照明系統提供直流不間斷供電 ,以利于站內維修人員及時處理故障。事故照明系統原理圖如圖 3 所示。事故照明系統選用時 ,一般要根據廠房、變電站照明網絡供電 , 廠房、變電站中正常照明網絡電壓應為 AC380/AC220V ,事故照明電源可由直流電源屏提供 ,其電源電壓為DC220V 或DC110V。照明器端電壓的偏移 ,一般不應高于額定電壓的 105 %; 對視覺要求較高的室內照明為額定電壓的 97. 5 %,如中控制室、生產辦公樓等; 一般室內、室外工作場所的照明為額定電壓的 95 %; 事故照明、道路照明、安全照明及電壓為 12～36V 的照明為額定電壓的90 %。廠房、變電站中正常照明供電由一臺或二臺廠/站用電提供 ,先引到交流電源屏再由該屏分配若干回路 ,引至照明配電箱。交流電源屏兼顧其他電氣二次設備微機、通訊等供電。事故照明系統應由直流電源屏直流系統供電。事故照明與正常照明可同時運行 ,正常時由所用電源供電 ,事故時應能自動切換到直流母線供電。廠房、變電站的事故照明根據具體情況也可以采用多盞應急燈照明。廠房、變電站照明線路負荷計算 , 應根據照明線路所帶負荷具體情況及分支、干線特性進行計算 ,具體公式如下:
照明分支線路負荷計算:
圖3 事故照明原理圖
6 通信用直流電源
變電站實行無人值班后,變電站的所有信息需要通過通信遠動設備可靠迅速地傳輸到集控站或調度端,因此通信遠動設備運行的可靠性顯得尤為重要,而通信遠動設備供電電源是否能穩定運行是通信遠動設備可靠運行的重要環節。
一種方法是通信遠動設備的電源是獨立的一套電源系統,由 - 48V 充電機、蓄電池組和配電屏組成,有專用的通信電源室,由變電站運行人員負責管理或通過通信端口與上位機相連實現無人值守。這種方法需要單配一組蓄電池。
另一種方法是 ,利用變電站現有的220V直流系統,在直流電源裝置上安裝兩臺 - 220V/- 48V10A直流變換器。這樣處理通信遠動設備的電源問題,具有以下優點:
1)減少了一套通信遠動專用的直流電源系統 ,同時也省去了相應的廠房等設施 ,節省了投資和維護費用。
2)兩臺- 220V/- 48V直流變換器并聯運行,互為備用, 直流變換器含有微機接口,和變電站綜合自動化通信網相連,具有實時監測功能 ,這也為通信用直流電源提供了可靠保證。
3)控制和保護用直流電源與通信遠動用直流電源合二為一,控制和保護用直流電源配備的大容量的蓄電池也為通信用直流電源提供了大容量的后備電源。
4)控制和保護用直流電源是變電站非常重要的設備,操作隊人員巡視時重視 ,安全運行可靠性高 ,這也為通信遠動用直流電源提供了可靠保證。
7結論
直流電源是電力系統重要設備,作為發電廠、變電站自動控制、保護、開關分合、事故照明等的重要電源 ,其性能和質量的好壞直接關系到電網的穩定運行和設備安全。特別是在變電站實行無人值班后,要求直流電源的可靠性及自動化程度更高、功能更完善。所以在電力系統中正確配置直流系統對電網的穩定運行和設備安全是至關重要的。
參考文獻:
1 關根志,賀景亮. 電氣設備的絕緣在線監測與狀態維修
2 姜麗君. 集成電路物移相觸發器《電力電子技術》
第6篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞：煤礦 供電系統 10kV高壓開關柜 10kV無功補償
1 礦井供電電網介紹
本礦分別是I回路引自馬村110kV變電站，供電距離：3.56km；II回路引自東周35kV變電站，供電距離：3.9km；導線型號為JKLGYJ/Q-240mm2。當任一回路電源停止運行時，另一回仍能保證全礦負荷用電。兩回電源線路均采用混凝土單桿架設，一回工作一回備用，當任一回路電源停止運行時，另一回仍能保證全礦井負荷用電。礦井的兩回電源線路上都不得分接任何負荷，兩回架空線路未共桿架設。除此以外本礦還自備電源，自備電源為：1200GF柴油發電機組，并且對備用電源進行日常管理和維護，每10天對柴油發電機組進行一次啟動和運行試驗。從而保證了礦井供電電源線路發生故障或其它原因斷電，備用電源能夠及時的投入使用，使礦井通風機等在10min內可靠的啟動并運行，縮短了停電時間，降低了事故的危害程度，控制事故波及的范圍。
2 礦井供電網絡布置
10kV計量2回路，10kV進行2回路，10kV PT 2回路，10kV站變2回路，10kV電容2回路，10kV出線14回路，分段隔離各一回，接線方式為單母分段接線；電纜進出線方式。另外在礦區內部選型2臺箱式變電站進行全部負荷分配。1000kVA箱式變電站用來控制生產區域供電；315kVA箱式變電站用來控制生活區用電。
地面10kV變電所內10kV及0.4kV母線均為單母線分段。向井下供電的高壓10kV系統采用中性點不直接接地系統；低壓380/220V系統采用中性點接地系統。所內布置屋內10kV高壓配電室，0.4kV低壓配電室和補償電容器室、控制室、值班室，兩臺地面主變壓器選用SCB10-315kVA 10/0.4kV和SCB10-1000kVA 10/0.4kV干式變壓器各兩臺。變壓器負荷率為81.04%，保證率為100%。
所用電源為交流電源：380/220V，電源取自0.4kV低壓開關柜，作為變電站內的動力、照明及操作電源。根據運行方式，全礦井無功補償采用變電所10kV側采用MNG型動態自動無功補償裝置，補償容量1800kVar。10kV架空輸電線路終端桿上設避雷器，防止雷電引入變電所內。10kV母線上裝設閥型避雷器，防止內過電壓。10kV架空輸電線路兩端裝設管型避雷器，防止雷電引入變電所內。10kV變電所架設避雷針，防直擊雷。本礦用電計量裝于10kV進線側，10kV進線一回工作，一回帶電備用；變電所采用直流操作的方式，操作電源取自免維護鉛酸蓄電池。變電所設計采用微機保護和微機監控設備，完成對主變電所主設備的控制、保護、測量、信號等功能。
3 開閉所供電設備及有關保護裝置功能
3.1 10kV開關柜 采用KYN28A-12（Z），具有完善的防誤機械聯鎖裝置：能夠有效的防止電氣誤操作事故的發生。開關柜電纜室門與接地開關實現機械聯鎖，保證接地開關合上后方可開門。
3.2 綜合保護 隨著電力系統的自動化建設和改造不斷的發展，電網企業大多已經實現了對遠程變電站的遙測、遙信、遙控、遙調，即“四遙”功能。我礦為了提高勞動生產率，增加企業經濟效益，對電力生產實現無人值守模式和遠程遙控操作。設計了集搖視系統、安全保衛系統、消防系統、環境監測系統和動力監測系統五大功能，一旦變電站內部發生安全或者設備數據的報警，系統科通過綜合智能控制系統集中管理，做到了集中監控、存儲和管理，更便于應急指揮，實現了對變電站區域內場景情況的監視、設備的外觀狀態及隔離開關的分合狀態以及主控室、高壓室、蓄電池室、電纜層、通訊機房等情況的監測。安全防護系統、消防報警系統等科進行周界、室內、門禁的報警及安全布控。
報警功能：當發生報警事故時，能夠自動切換至相應攝像機，并自動進行存盤錄像，同時傳播報警信息和相關圖像。
周界報警系統：安全可靠，對人體無直接傷害，故障率低、誤報率低。能夠不受氣候、地形、樹木、小動物等影響，無盲區、無死角。
消防報警系統：具有強大的分析、判斷能力，通過探測器運行程序，能夠自動完成外界環境參數變化的補償及火警、故障的判斷，大大的提高了整個系統探測火災的實時性、準確性。
3.3 直流電源系統 原系統存在的問題高配電室直流操作電源系統通常包括兩路380VAC供電電源、低壓交流配電屏、直流整流控制屏。蓄電池組和操作信號屏、原系統存在如下問題：①系統設計不規范。系統僅有一路來自相鄰低配電室提供的380VAC電源，當低配電室發生電器故障或設備需要檢修時，直接影響到系統正常供電。②電器設備老化。低壓交流配電屏內電源小母排氧化嚴重，鉛酸蓄電池柜體經長期腐蝕已變形。③電器設備技術落后，設備維護成本高。低壓交流配電屏采用開關受電，缺少電控操作。整流控制插件板備件短缺，故障修復比較困難。鉛酸蓄電池組，單個蓄電池容量小，總體數量要求多。在蓄電池充放電過程中，電解液不同程度泄漏。鉛酸蓄電池每半年需要補充電解液，使用壽命不超過二年。
為了實現對二次回路的信號設備、保護、自動裝置、事故照明等提供直流電源，由電池屏和直流充電屏（直流屏）組成，蓄電池采用12V閥控式鉛酸免維護理士電池，是直流電源系統的備用電源，交流配電設備的操作電影。微機監控單元采用大屏幕液晶漢字顯示，通過監控單元進行整流模塊參數設置，實現了對各回路及充電模塊狀況在線顯示。具有直流系統絕緣在線監測、自動降壓、防雷等功能。
3.4 微機五防 《電業安全工作規程》規定：“為防止誤操作，高壓電氣設備都應加裝防誤操作的閉鎖裝置”。現在，防誤裝置已成為防止誤操作、確保變電站的安全運行和保證電氣設備、人身安全的有效而可行的手段。
傳統的電氣防誤操作技術是現場的一種電氣聯鎖裝置，它是通過相關設備的輔助接點連接來實現閉鎖。它只能防止開關、隔離開關、地刀的錯誤操作，但是對誤入帶點間隔、接地線的掛接（拆除）起不到作用，根本無法實現完整的“五防”功能，針對這些漏洞我礦開閉所裝設了微機“五防”系統，防誤閉鎖裝置是由計算機、電腦鑰匙、電編碼鎖、機械編碼鎖及其附件組成。依靠閉鎖邏輯和現場鑰匙實現對斷路器、隔離開關、接地開關、地線、遮攔或開關柜的閉鎖，其裝置具有強制運行人員按照給定的安全操作程序對電氣設備進行操作，避免電氣五操作，實現五防（①防止誤分、誤合開關。②防止帶負荷拉、合刀閘。③防止帶電掛接地線或合接地刀。④防止帶接地線或接地刀閘合開關或合分刀閘。⑤防止誤入帶電間隔）要求。
3.5 無功補償系統 隨著科學技術的發展，煤礦設備也在朝大功率、變頻化方向發展。我礦地面主通風機、主斜井提升機、空壓機等都是變頻驅動，但是大功率的整流器件的使用給電網帶來影響，為了杜絕諧波對電網造成影響，我礦10kV母線上共裝設補償裝置2套，每套補償容量均為2400kVar，將低網損，高效節能，提高了負荷功率因數；抑制系統諧波，穩定電壓；減少無功電流，節省變壓器的增容費用，對用電質量和用電設備的安全等方面起到了重要的作用。
4 結語
煤礦供電是保證礦井運轉的前提條件，是非常重要的，對設備合理的選型，正確安裝并使用它們不僅可以避免或減少事故的發生，而且會給企業帶來效益。對于設備的選型應根據各個煤礦的實際需求進行，不能一概而論。只有將各類設備的保護配備齊全，才能保證礦井供電系統的正常運行。
參考文獻：
[1]周作學.10kV供電系統在煤礦深井生產中的應用[J].價值工程，2011（09）.
第7篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞：智能變電所系統功能整合
中圖分類號：TM411文獻標識碼： A 文章編號：
1前言
智能化變電所經過近幾年的發展，特別是經過兩批試點變電所的建設，其優勢和缺點漸漸表現出來，系統功能整合為智能變電所一大特點，其站控層功能有進一步整合的空間，間隔層及過程層設備的整合也能更進一步，本文重點闡述了六個整合方案，并通過比較，針對該110千伏變電所選出最合適的方案。
方案一整合：一體化合并單元與智能終端的整合
方案二整合：將保護信息子站整合進監控軟件；
方案三整合：采用故障錄波及網絡分析儀一體化裝置；
方案四整合：將變壓器油色譜監測系統與智能輔助系統整合；
方案五整合：使監控系統實現“一鍵式”順序操作；
方案六整合：交直流一體化電源系統的整合。
2合并單元和智能終端整合
2.1現狀及整合的必要性
目前在建的許多智能化變電所均采用了合并單元和智能終端就地下放的安裝模式。在110千伏及以下電壓等級的變電所中，110千伏線路間隔采用單套配置原則，即有l套保護、合并單元和智能終端；主變保護各側合并單元均按照2套配置，智能終端按照單套配置。
由于智能組件柜采用就地安裝原則，保護測控、計量、智能終端及光纖盒均就地安裝，并對溫濕度控制提出要求，智能組件柜的體積就比常規站要大得多。
如果把合并單元和智能終端作為一體化設備，則可以很好地解決智能控制柜的安裝問題，又可以節省大量的建設資金，不失為一種較好的應用模式。
2.2合并單元
合并單元用于二次設備之間的信息交換，主要用于連接數字化輸出的電子式互感器與保護、測控及表計。隨著智能化變電所的全面建設，合并單元的含義也有所擴展。部分變電所仍采用常規互感器，不接收數字量而是直接采集常規模擬量的合并單元。再如一個線路間隔的合并單元既采集常規的三相電流電壓信號，同時又接收電子式互感器的母線電壓信號。
2.3智能終端
智能終端作為過程層中的重要設備，實現了對斷路器間隔的完全控制（包括斷路器、接地刀閘和隔離刀閘）。由于IEC 61850-8-1標準中的GOOSE也是通過組網方式來進行傳輸，不可避免地對交換機也產生了較大的依賴，雖然可以通過雙網的模式降低交換機帶來的風險程度，但不能從根本上解決問題。
智能終端的GOOSE應用較傳統操作箱在安全性方面得到較大幅度提高。一方面，由于采用光纖進行信號傳輸，所以抗電磁干擾性能有較大提升；另一方面，由于采用了數字信號通信的邏輯連接方式，可以實現在線物理連接斷鏈檢測，實現了在線智能告警。
2.4合并單元和智能終端一體化的可行性分析
2.4.1負載率分析
合并單元作為數據同步的關鍵性設備，需要同步三相保護、測量電流和三相電壓，可能還需要同步外接零序電流和間隙零序電流等，加上雙A/D采樣后需要同步的信號多的時候可能達到20路左右，發送速率一般為4 kHz，信號間的同步通常使用插值方式來進行。而智能終端由于實時性要求沒有合并單元那么高，處理報文的中斷時間設為833μs即可。
由此可見，合并單元單獨IEC61850-9-2的發送對DSP資源的占用不是很多；智能終端單獨GOOSE接收和發送對DSP資源的占用也不是很多，所以完全可以將IEC 61850-9-2和GOOSE報文的處理放在一個DSP上完成。設計時只需要保證IEC 61850-9-2運行優先級比GOOSE優先級高，保證IEC 61850-9-2的實時性即可。
2.4.2 一體化后的單元體積
目前國內的二次設備生產廠家合并單元體積大小不一，有標準整層4U的，有標準整層1U的，也有寬度為半層4U的,總體來說裝置空間空余比較多，可用空間還比較大。從上面的分析可知由于合并單元對空間的需求較小，為合并單元和智能終端的合并在裝置空間上提供了可行性。
2.4.3 配置方案
綜上所述，使用智能終端和合并單元一體化裝置在技術上是可行的，符合國家建設智能電網的初衷，并且現在已有成熟的產品裝置（如南瑞繼保公司生產的PCS-222）。
3保護信息子站與監控軟件整合方案研究
從最近投運的智能變電所來看，對于110千伏變電所，其監控主站與繼電保護子站共同從測控保護一體化裝置內采集信息，測控報文、保護信息，都從一體化裝置內部采集，雖然報文的格式不同，但兩者以相同的DL/T860規約在站控層網絡內部傳輸。因此一體化信息平臺能夠集成監控主站及繼保子站的功能，將兩者融合在同一平臺內。
兩者融合也不會對現行的運行、維護、分工造成挑戰，原監控主站和保子站歸保護班負責，合并后的一體化信息平臺仍然劃歸保護班負責。
隨著智能變電所狀態檢修的逐步推進，智能變電所繼電保護狀態檢修，將實現全站電壓等級繼電保護裝置的狀態監測。站控層增加狀態監測服務器，用來接收存儲保護裝置上送的狀態信息，并且支持將就地監測信息遠傳，支持遠程訪問服務器數據。
4 故障錄波與網絡記錄分析儀的整合方案研究
4.1 網絡記錄分析儀配置現狀
與常規變電所綜合自動化系統相比，智能化變電所的自動化系統存在大量的網絡，其網絡的工作狀態好壞將直接影響變電所的運行安全，而IEC 61850的通訊透明性，要求必須借助更加專業的設備來實現對通訊系統的全面分析和評估，實時掌握和分析、評估系統的通訊全貌，能夠記錄站內網絡所有報文，監視站內網絡工作狀態，并提供一套事后網絡報文分析專家系統。實現對全站通信報文的捕捉、存儲、診斷、統計和分析。因此智能化變電所大多配置1臺網絡報文分析儀。
4.2 故障錄波配置現狀
智能化變電所的保護如果動作，為了分析采樣值及跳閘信號的正確性，需要詳細分析保護發生時刻的信息，因此，智能化變電所需要配置故障錄波系統。特有的連續錄波可高速存儲至少15天的數據：除了提供傳統的故障錄波之外，專門開發了連續錄波功能。此部分功能一般配置在智能變電所的高級功能運用中。
對應于該變電所，它采用“三層一網”的結構，最大限度的實現“兩型一化”的精神。在這種網絡結構中，單獨設立網絡報文分析儀及故障錄波功能是沒有必要的。
4.3 故障錄波與網絡記錄分析儀的整合
二者整合的方案有兩種：
方案一：應使就地的合并單元、智能終端一體化裝置具備SV報文、GOOSE報文記錄功能。合并單元、智能終端一體化裝置能有效的記錄發出的SV報文、GOOSE報文和有效的記錄收到的SV報文、GOOSE報文，能將報文存儲在裝置內至少1天，并能提供查看方法。
方案二：應使間隔層測控保護一體化裝置配置故障錄波插件，具備SV報文、GOOSE報文記錄功能。測控保護一體化裝置的故障錄波插件能有效的記錄收到的SV報文、GOOSE報文和有效的記錄發出的GOOSE報文，能將報文存儲在裝置內至少1天，并能提供查看方法。
此種配置可以監控過程層、間隔層的各種報文及故障錄波報文，無法監控站控層網絡報文。但對于一個110千伏終端變電所而言，已經解決了間隔層保護動作的追憶，能夠滿足使用要求了。
在該變電所中兩種功能的整合采用方案二。
5 狀態監控功能的整合
智能變電所的一次設備狀態監測可隨時了解一次設備的運行狀況、評估設備健康程度和使用壽命，有利于變電所的安全運行和全壽命周期管理。
狀態監測系統采用分層分布式機構，由傳感器、狀態檢測IED、后臺系統構成，由狀態檢測IED進行就地診斷；后臺主機與智能輔助系統主機共用，實現軟件相互兼容。
狀態監測系統的傳感器與狀態監測IED間采用RS485總線或CAN總線方式傳輸模擬量數據；狀態監測IED之間或狀態監測IED與后臺系統間采用DL/T 860標準通信，通信網絡采用l00M及以上高速以太網。不配置獨立的在線監測后臺主機，在線監測后臺與一體化平臺集成，并預留至省網輸變電設備在線監測中心的數據遠傳通信接口。
變壓器的狀態監控由油色譜監測單元、智能IED及狀態分析軟件三部分組成。變壓器油色譜監測單元安裝在變壓器底部放油閥、采用油泵強制循環保證油樣無死區；變壓器監測IED安裝在變壓器附近的智能組件柜內，實現變壓器的在線監測、狀態評估、就地預警；狀態監測后臺實現全站設備狀態監測數據的傳輸、匯總和診斷分析。
狀態監控系統通過接收數據，在確保變壓器安全、穩定、經濟運行和保證供電量的基礎上充分利用現有設備和原有資金條件下，通過電網實際運行數據，對電網所允許的各種運行方式進行計算，與實際運行方式進行比較，得出降低電網有功損耗的策略，如滿足損耗減少的裕度和投切次數的要求，則給出變壓器最佳經濟運行方式，并指出調整后可降低的有功、無功損耗。變壓器經濟運行是電力系統經濟運行的重要環節，也是降低電力系統網損的重要措施。變壓器在變換電壓及傳遞功率的過程中，自身將會產生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器的有功功率和無功功率損耗與變壓器的技術特性有關，同時隨著負載的變化而產生非線性的變化。因此，根據變壓器的有關技術參數，通過合理地選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，充分利用現有的設備條件，以達到節約電能的目的。該系統將實現在線靈敏度分析功能，在線計算無功補償設備、有載分接開關對全網各節點電壓的靈敏度，也可以計算以上設備調節對全網網損的靈敏度。在安全、穩定、經濟運行的條件下，通過調整負載，提高負荷率，提高功率因數，使變壓器在經濟運行區的優選運行段內工作。
在經濟條件允許下，采取調換、更新或改造變壓器等辦法，以達到變壓器經濟運行效果。可靠實現變壓器和線路運行方式的在線優化分析和自動控制。
6“一鍵式”順序控制功能
變電所順序控制是指變電所內智能設備依據變電所操作票的執行順序和執行結果校核要求，有站內智能設備代替操作人員，自動完成操作票的執行過程。實際操作時只需要變電所內運行人員或調度運行人員根據操作要求選擇一條順序操作命令，操作票的執行和操作過程的校驗由變電所內智能電子設備自動完成。在智能化變電所內實施順序操作，能夠使智能化變電所真正實現無人值班，達到變電所“減員增效”的目的；同時通過順控操作，減少或無需人工操作，最大限度地減少操作失誤，縮短操作時間，提高變電所的智能化程度和安全運行水平。因此，《無人值守變電所和監控中心技術導則》已把順控功能作為自動化系統應具備的一項基本功能。
智能化變電所的幾個特點：一次設備智能化和二次設備網絡化；互操作性和開放性；分層分布式系統；一次設備和二次設備可靠性的提高。這幾個特點，都很好的滿足程控操作對變電所的一次和二次的要求。
一次斷路器、隔離開關、保護軟壓板等順控控制由主站工作站及后臺監控系統實現一鍵式控制，系統判斷操作正確后自動完成相關運行方式變化要求的設備控制，順序控制過程中系統給出相關的動作記錄及動作結果，如果識別一次設備不正確時應及時停止操作并告警。
7 交直流一體化電源系統的整合
將該變電所直流系統、交流系統（380/220V低壓開關柜）、逆變電源系統、通信電源系統四項分系統整合為交直流一體化電源系統。結合本站布置緊湊的情況，直流系統額定輸出電壓為DC220V，通信電源模塊額定輸出電壓為DC48V。整合操作與通信直流電源系統，蓄電池合并，采用DC/DC高頻開關電源變換裝置提供通信電源。取消傳統UPS和通信電源的蓄電池組和充電單元，減少維護工作量。
交直流一體化電源系統將直流控制電源、電力專用UPS電源、電力專用逆變電源（INV）等統一設計組合為一體，通過統一的智能網絡平臺，實現變電所交流控制電源的集中供電和統一的監控管理，進而實現在線的狀態檢測。共享監控單元，采用IEC61850統一與站控層交換信息，實現對交直流控制電源全參數透明化管理。
其具體實時方案為：
（1）使用UPS直接掛于直流母線代替。
（2）取消通信蓄電池組及充電設備，使用DC/DC變換器直接掛于直流母線代替。
（3）系統聯動：根據交流進線運行方式，自動調整直流運行，達到最佳方式運行。
（4）統一進行波形優化處理：針對逆變電源反灌電流影響充電模塊均流進行抑制等。
（5）統一進行防雷配置。在交流母線、直流母線上防雷器采用C級、D 級兩級保護機制，有效地保護內部電路不致因為輸入回路遭受感應雷擊和線路上過電壓而受到損害，提高系統的可靠性。
（6）專家智能管理系統：固定數據庫+實時數據庫+專家智能管理。
（7）加強二次配電智能管理。將二次配電雙路進線設置自動切換功
能，使其具備智能調度功能。
（8）所用電源設置ATS進線開關，通過智能電源監控模塊實現占用電源的自投功能。
（9）所有出線開關智能模塊化，將所有的直流負荷、交流負荷分等級、分時間供電。根據通信設備、照明設備、保護的用電時間，有選擇的由總控單元控制開關的啟停，減少電池的容量。
將開關、傳感器、智能電路集成在一個機箱模塊內。主要包括：交流進線模塊、交流饋線模塊、充電模塊、降壓模塊、逆變電源模塊、直流饋線模塊、蓄電池監測模塊；實現站用電源開關智能模塊化后，能夠達到模塊外無二次接線、對外只有通信聯線，檢修維護標準化。將直流饋線絕緣監測功能放于直流饋線模塊中實現，蓄電池巡檢分屏實現。這樣便可消滅柜間聯絡電纜。
采用交直流一體化電源系統的優越性表現：
一是減少蓄電池組類型配置：將操作電源電池組、UPS電池組、通信電池組合并成為1組電池；二是一體化設計：外觀一致、減少重復配置、減少組屏數、節約占地空間；三是網絡化：各子系統智能設備通過通信網絡接入一體化監控器，一體化監控器1個通信口接入綜自/調度系統；四是智能化：在一體化監控器或遠方管理系統可實時查看站用電源各子系統電量、開關量、事件信息，可修改系統參數、運行方式、遙控開關、對時，實現站用電源“四遙”；五是兼容性強：由監控中心單元兼容各部分監控單元，一個接口，一種規約接入綜自系統；六是更可靠：資源共享后組屏更從容，一體化蓄電池維護更有保證，一體化設計，分布式實現，更注重故障隔離；七是更方便：圖形界面顯示，操作方便簡單。一個位置可以瀏覽全部電源系統的運行狀況，多套系統一體化維護更加方便。
8 結語
通過對該變電所各種二次功能的整合，使其具備了智能變電所所具有的先進、可靠、低碳、環保功能，體現了智能變電所的特點。
參考文獻：
［1］GB50059-1992 《35千伏～110千伏變電所設計規范》
［2］DL/T5103 《35千伏～110千伏無人值班變電所設計規范》
［3］Q/GDW393-2009 《110(66)kV～220kV智能變電站設計規范》
第8篇：蓄電池在線監測系統范文
關鍵詞：SCADA 通信站 環境監控系統 研究與應用
1 通信站環境監控系統工程
通信站環境監控系統主要包括機房環境及動力設備監控系統、視頻監控系統兩部分。電力通信網目前通信站一般都位于變電所內，除了地調中心通信機房有人值班外，其他通信站均為無人值守通信站。實施這些通信站的通信電源乃至整個機房環境監控是很有必要的。
1.1 通信機房動力環境監測量范圍
1.1.1 機房溫/濕度。
1.1.2 智能動力設備(配電屏、整流設備、蓄電池組)要求采集如下信息：①交流配電：三相交流輸入電壓、故障告警；交流輸入故障(過壓、欠壓、缺相)。②直流配電：直流母線總電壓；直流輸出過壓／欠壓；壓限告警。③整流單元：輸出總電壓、總電流；整流模塊故障總告警。④蓄電池組：電池組總電壓。⑤載波設備總告警。⑥通信機房消防報警由變電站統一考慮。
1.1.3 無通信機房的110kV變電站，動力監測基本要求：①交流配電：三相交流輸入電壓、故障告警；交流輸入故障(過壓、欠壓、缺相)。②直流配電：直流母線總電壓；直流輸出過壓／欠壓；壓限告警。③整流單元：輸出總電壓、總電流；整流模塊故障總告警。④蓄電池組：電池組總電壓。⑤載波設備總告警。
1.2 變電站端監測顯示要求 上述通信機房動力環境監測信號（遙信、遙測和開關量等）在變電站要求畫面顯示，告警畫面變色閃動、聲音告警。聲音告警確認后可人工屏蔽。
1.3 地調端監測顯示要求 各供電局所轄的變電站的無人值班通信機房動力環境監測信號要求送到本局調度自動化系統，開通供電局地調端通信中心機房登錄Web服務器的權限，以瀏覽方式監視通信機房動力環境狀態，其畫面要求具備聲、光告警。
1.4 省網通信調度監測顯示要求 220kV及以上變電站通信機房動力環境監測信號要求送到中調調度自動化系統，通信調度員通過登錄中調DMIS的Web服務器，瀏覽各通信機房動力環境狀態和告警信息。
1.5 通信機房閉路監視 要求在通信機房安裝攝像頭，實現對整個機房的閉路監視。并將監視信號接入變電站閉路監視系統。同時可對異常/事故前狀態及異常/事故時的狀態進行錄像。并將監視信號接入地調監控中心監視系統，由地調監控中心監視。
2 通信機房動力環境監測系統、視頻監控系統實施
該系統按功能共分三個子系統：前端信號采集系統、監控子站和監控服務器系統。
2.1 前端信號采集系統 前端信號采集系統系統主要硬件是紅外一體化攝像機、溫濕度傳感器、交流電壓變送器、直流電壓變送器組成。
2.2 監控子站 在通信機房的19”機柜里安裝一臺硬盤錄像機，用于把通信機房內攝像頭的模擬信號處理為數字信號通過網絡傳輸，經過協議轉換器，轉換成E1信號接口，通過河池通信網絡傳輸到監控中心。
2.3 監控服務器系統（通過SCADA系統完成）
2.3.1 主站端硬件系統：利用調度中心現有的SCADA數據庫服務器、音箱、以太網光纖收發器。
2.3.2 主站端軟件系統：利用調度中心現有監控軟件、數據庫軟件、操作系統軟件、殺毒軟件。界面的開發任務由SCADA系統廠家完成。
3 設備主要功能和技術參數
3.1 主站端
3.1.1 主站端硬件系統：利用調度中心現有的數據庫服務器、音箱、以太網光纖收發器。
3.1.2 主站端軟件系統：利用調度中心現有監控軟件、數據庫軟件、操作系統軟件、殺毒軟件。界面的開發任務由SCADA系統廠家完成。
3.1.3 主站端功能介紹：①以形象直觀的圖形界面方式實時顯示本LSC所轄范圍內各基站監控對象的分布狀況、工作狀態和運行參數。②提供整個監控系統網絡構成模擬瀏覽圖，能夠快速進入所選擇的基站，瀏覽基站監控信息。③監控系統數據信息的顯示可按端局和按設備類別支持多種列表顯示方式。④自診斷功能，對監控系統本身設備的故障及時監測并能發出告警。⑤信息打印功能具有：a出現告警立即打印；b根據管理需要定時打印；c屏幕拷貝打印。⑥實時接收各通站動力設備和機房環境的告警信息，具有以下告警功能：a分級告警功能顯示；b緊急告警；c重要告警；d一般告警；e告警提示；f告警確認；g告警分類顯示；h告警查詢。⑦具有統計功能，能生成以下各種統計報表及曲線圖：a日、月、年告警統計表；b日、月、年監測數據統計報表；c每天的設備運行參數或曲線；d監控中心中的告警數據、操作數據和監測數據等能保存一年以上。⑧安全管理功能：a用戶和用戶組管理功能，這些功能包括增加、刪除、查詢和修改等，此功能只能由授權的用戶實施。b用戶的權限配置和管理功能，對用戶的權限級別可以進行配置。c系統操作權限的劃分和配置功能。當操作人員取得相應權限時，可進行相應操作。對用戶實施的操作進行鑒權的功能，保證具有權限的用戶才能實施相應的操作。同時系統應有設備操作記錄，設備操作記錄包括操作人員工號、作設備名稱、操作內容、操作時間等。⑨相關的控制機制，對于監控對象的接入以及監控設備的接入進行安全管理。⑩系統數據備份和恢復功能。 報表管理功能：a用戶利用監控系統提供的工具軟件，生成并打印出各種統計資料、交接班日志、派修工單、機歷卡及曲線圖等。b提供歷史告警紀錄日、月、年及自定義時段的報表和相關統計報表。c提供按照告警級別、告警類型、設備類型等條件統計的歷史告警次數或告警歷時統計報表。d提供任意遙測量或遙測量組合自定義時段的歷史數據曲線分析數據。e提供運行狀態量曲線分析數據。f提供系統操作紀錄輸出報表。g提供登退錄系統輸出報表。h提供系統交接班日志管理輸出報表；i提供自定義打印輸出報表功能。 顯示功能：系統可實時顯示和刷新監控范圍內所有局站、設備以及全部監控點的運行參數、所處狀態、配置屬性。
提供可在線定制的組態頁面顯示綜合性的局站或設備群組的監控信息。同時提供詳細資料頁面顯示任意設備的監控信息。
對監控對象進行分層次、分類型的顯示與管理。監控對象狀態（告警、故障權限等）顯示醒目清晰， 可在指定的現場運行流程圖上通過逐層擴展，最后將故障定位在監控對象上。
界面能夠按照需要及時詳細的提示和統計系統發生的任何告警和事件。
3.2 分站端
3.2.1 分站端硬件系統：監控主機、溫濕度傳感器、直流電壓變送器、交流電壓變送器。
3.2.2 分站端功能介紹：①周期性地采集各監控模塊的數據，進行數據處理和發送。②隨時接收并快速響應來自監控主站的數據查詢和控制命令，并將控制命令下發給監控模塊。③收集故障告警信息，告警優先主動上報。④能進行基本的數據處理、存儲，具備接入計算機進行現場維護操作的功能。⑤具有保存告警信息及監測數據的統計值至少2天的能力。⑥具有本地控制優先的功能，可屏蔽監控中心發出的遙控命令并以適當方式通知監控中心此時所處的控制狀態。⑦具有告警過濾和屏蔽功能。
第9篇：蓄電池在線監測系統范文
【關鍵詞】本安型;礦燈;保護器;PTC;過流保護
1.前言
礦井一旦發生瓦斯爆炸，就會造成一系列及其嚴重的危害，其危害主要表現在以下幾個方面：
1）爆炸產生高溫。
爆炸時產生的熱量，使周圍氣體溫度迅速升高，爆炸瞬間的溫度為1850℃-2650℃。這樣的高溫，會造成人員傷亡，并可能引起火災，燒毀設備、設施，損壞巷道;
2）爆炸產生高壓氣體和強大沖擊波。
由于爆炸時氣體溫度驟然升高，引起爆源附近氣體體積急速膨脹，氣體壓力突然增大，形成強大的高壓沖擊波。強大的沖擊波可使井下人員遭受傷亡，嚴重摧毀巷道支架、井下設施和設備，造成巷道頂板冒落。
3）爆炸產生大量的有毒、有害氣體。
瓦斯爆炸要消耗大量氧氣，同時伴生大量的有害氣體，其中主要是一氧化碳和二氧化碳。若有煤塵參與爆炸，產生的一氧化碳氣體會更多，造成的人員傷亡更嚴重。統計資料表明，瓦斯、煤塵爆炸事故中死亡的人數，90%左右都是因為一氧化碳中毒、窒息死亡。
瓦斯（甲烷CH4）報警礦燈是在礦燈上增加了瓦斯報警裝置。當瓦斯超限時，聲、光形式報警，以警告使用者瓦斯超限。它具有結構簡單、報警醒目、重量輕、使用方便等特點，其中主燈閃爍式瓦斯報警礦燈還具有當瓦斯超限時強制工人停止作業的功能，特別適宜于井下分散作業人員攜帶使用。
目前國內瓦斯礦燈無法將瓦斯采集數據實時傳送到地面服務器，且屬于礦用特殊型產品，防爆型式：EXSI，安全系數低，容易發生蓄電池、礦燈頭碰撞摔破、電纜破皮扯斷等現象而產生電火花，繼而引發瓦斯爆炸事故，這也是礦燈引發礦難事故的根源[1，2]因此，研制一款與人員定位相結合的本安型瓦斯礦燈具有重大的安全意義。
2.現有的瓦斯礦燈對鋰電池保護設計
本安型瓦斯礦燈的安全性能，直接取決于對礦燈鋰電池的保護處理。目前，礦井常用的礦燈屬于特殊型，其鋰離子電池保護電路一般采用PTC和保護器，如圖1所示。
圖1 殊型礦燈電池保護電路
其中PTC是鋰離子蓄電池出廠時自帶，動作電流一般在4A以上，甚至有些達到10A，主要用于電池生產、運輸過程中短路保護，但是保護動作值過大，不能完全起到保護作用。保護器具有過充保護、過流保護、過放保護、短路保護等功能。
過流保護是通過時間來限定釋放能量。在鋰電池電量充足時，可以快速的切斷輸出，然而在蓄電池低電量時，很難在短時間內切斷輸出，可靠性有限[3，4]。
3.ia級本安型瓦斯礦燈本安保護設計
本設計中，保留安標產品保護器，同時增加過流保護、PTC串限流電阻兩重保護，達到ia級三重化保護，符合GB3836-2010的規定。
如圖2所示，選擇具有安標證號的保護器作為第一重保護。第二重過流保護電路，采用了精工電子的S8261鋰電池保護電路，內置高精度電壓檢測電路，具有過充電、過放電和過電流的保護功能。這里主要采用S8261電路的過流保護功能，過電流1檢測電壓為0.05～0.3V。在通常狀態的電池放電狀態下，由于放電電流在額定值以上，VM端子的電壓在過電流檢測電壓以上且這個狀態持續在過電流檢測延遲時間以上的場合，關閉放電控制FET停止放電，這個狀態叫做過電流狀態。當檢測VM端子電位為過電流1檢測電壓以下時即恢復到通常狀態。S8261保護IC的過充電檢測電壓為3.9～4.4V，過充電滯后電壓為0.1～0.4V，過放電檢測電壓為2.0～3.0V，過放電滯后電壓為0～0.7V，過電流1檢測電壓為0.05～0.3V，過電流2檢測電壓為0.5V。在第二級保護電路中，同時保留過充電、過放電保護，提高對電池的保護。
圖2 本安原理圖
圖2中，第三重保護采取PTC串限流電阻的方式，限流電阻作為可靠元器件，可以抑制電流突變。PTC俗稱“自恢復保險絲”，傳統的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復，而PTC在故障撤除后即可恢復到預保護狀態，當故障再次出現時，又可以起到過流保護。本設計中選用0.5Ω、5W的正偏值限流電阻，1.25A，0.2Ω的PTC，開路最大輸出功率：
W
小于GB3836-2010規定的33W，限流電阻的功率符合GB3836-2010的要求，即：15×（ln×1.7）2×限流電阻最大電阻值。
三重化保護中，任意一重或兩重保護失效，剩下的兩重或一重保護，都能可靠的保證電源安全。三重化保護的本安參數設定為UO：4.2V、IO：2A，可順利通過防爆火花實驗。
在結構上采用內外雙層外殼，將電池和保護板嵌入內殼中，并采用回天312澆封后，裝入外殼內，起到保護隔離作用，確保礦燈可靠安全[5，6]。
4.本安型瓦斯礦燈瓦斯報警設計
采用催化燃燒原理，可燃性氣體在有充足的氧氣的前提下，在一定溫度的催化劑表面就能產生無焰燃燒，其產生的熱量使之轉換為電信號而指示出來。如可燃性氣體濃度在其爆炸下限的范圍內，則催化燃燒的熱量與可燃燒氣體的濃度呈線性關系。
選用瓦斯報警礦燈模組MZ005，此模組采用高穩定性催化燃燒式氣敏元件、高性能微電腦處理器，配合紅外遙控調校方式，使模組擁有高可靠性和極簡單的調試，并且此模組擁有傳感器故障報警功能和零點標定限制功能，避免了由于傳感器斷絲引起的模組持續報警或不會報警等故障。當空氣中的甲烷含量大于報警設定值時它會控制礦燈閃爍報警，同時將電信號通過井下人員定位系統實時上傳到地面，及時提醒工作面人員采取加強通風或撤離措施。當甲烷濃度下降到正常值時，它又能控制礦燈恢復正常照明功能，從而保證人身和財產安全，避免不必要的損失。
瓦斯報警礦燈模組MZ005與人員定位板之間通過串口通信，采用標準、開放的modbus協議，原理圖如圖3所示。
圖3 瓦斯報警礦燈原理圖
瓦斯模塊的額定電壓（V）：3.1-5.0，額定控制電流（mA）：≤110，報警點（vol）：1.0%（出廠標定），報警誤差：≤0.1%（CH4含量（0.5-1.0%），零點穩定性：±0.1%CH4（每周最大零漂）。
當空氣中的甲烷含量大于預警值時，模組將電信號直接通過串口發給人員定位板，同時礦燈閃爍報警，人員定位板將報警信號實時上傳到地面，及時提醒工作面人員采取加強通風或撤離措施。當濃度降低低于報警值時，報警礦燈回復正常狀態[7，8]。
5.結語
本文設計一種基于井下人員定位的本安型瓦斯礦燈，采用三重化保護，結構上內外殼澆封隔離，同時與人員定位相結合，彌補瓦斯監測的不足，將瓦斯數據與人員定位數據相結合，實時上傳到地面服務器，及時提醒工作面人員采取加強通風或撤離措施，消除礦工在瓦斯超限情況下仍違規作業的問題，確保安全生產。
參考文獻
[1]MT1162.1-2011，礦燈.第1部分：通用要求[S].
[2]MT1162.4-2011，礦燈.第4部分：KL型礦燈[S].
[3]李方儒，臧才運，余博龍.礦燈保護器過電流安全保護局限性的研究[J].煤礦安全，2012，07：119-121.
[4]李方儒，車延武，臧才運，等.礦燈本質安全電源串聯限流器的研制[J].煤礦安全，2012，43（8）：110-112.
[5]GB 3836.1-2010爆炸性環境，第1部分：設備通用要求[S].
[6]GB 3836.4-2010爆炸性環境，第4部分：由本質安全型“i”保護的設備[S].
