手脚冰凉怎么办

灯塔畜电池参数远程监测[宝典] 电能监测简介 随着能源问题越来越突出，新能源发电也已成为了电力生产行业的一个重要主题。作为新能源开发的太阳能发电自身受天气影响比较大，从而对电能质量影响也比较大。国家对太阳能发电并网的电能质量参数有一定得要求，所以，对太阳能发电的电能质量各参数的准确监测是非常必要的。基于虚拟仪器的光伏发电电能质量监测系统主要由前端数据采集、参数运算和人机交互三部分组成。前端数据采集是通过电压、电流传感器和数据采集卡将光伏发电的实时数据采集并传入虚拟仪器设备中;参数运算是利用软件Labview编制各电能质量参数和基本电参量的算法程序用于显示和存储;人机交互界面主要是功能和操作的选择。 一般的说，电能质量监测的主要方式及内容包括以下几点: 1、连续监测对重要变电站的PPC点的电能质量实行连续监测，监测的主要技术指标有:供电频率、电压偏差、三相电压不平衡度、负序电流、电网谐波、有功功率、功率因数;控制内容主要指当电压偏差、三相电压不平衡度、电网谐波等指标越限时，发出警报和控制命令;连续监测任务主要由安装在变电所内的电能质量监测仪完成。 2、根据情况一般一个月或一个季度监测一次，主要由便携式电能质量分析仪或手持式谐波分析仪完成;电压波动和闪变指标不需要在线连续监测，可由闪变仪或便携式电能质量分析仪完成。 3、专项检测主要适用于干扰源设备接入电网(或容量变化)前后的检测方式，以确定电网电能质量指标的背景情况和干扰发生的实际量或验证技术措施效果。此项监测任务一般由便携式电能质量分析仪完成。 , 1、电能质量远程监测仪主要功能和特点:连续监测PPC点的电压偏差、三相电压不平衡度、电压谐波、频率偏差以及用户注入电网的谐波电流和负序电流;电能质量指标超限报警及数据;完善的网络通讯功能;实现对供、用电方的双向监督和电能质量故障分析与录波。适用范围:适用于公共供电点电能质量连续监测，多点监测组成区域监测网，但只能进行固定监测点测量。主要应用于电力、电信、石油化工、冶金、电气化铁路、谐波治理厂家等。 , 2、便携式多功能电能质量分析仪主要功能和特点:输入通道多，动态范围大，多种触发方式;可以记录分析电能质量全部指标，多种工作方式可选，存储量大;应用窗口宽度可变的FFT，小波变换等先进的数据信号处理方法;良好的软件平台，具有二次开发能力;丰富的软件功能和方便的操作界面。适用范围:适用于专项测试，干扰源设备接入电网(或容量变化)前后的监测，谐波装置调试及功能评估测试，科学研究测试和现场定时测试。但不适合连续远程监测和多点监测。主要应用于电力、电信、冶金、石油化工、电气化铁路等行业的电能质量监测和输配电、电力电子、电机拖动等领域的科学研究测试。 3、手持式谐波分析仪主要功能和特点:单相电压、电流输入;测试分析电压、电流的基波有效值，2~50次谐波，有功功率、功率因数;波形存储，回放，通讯接口及软件。适用范围:适用于现场定期检验和非线性电力设备调试，主要用于电力、电信、冶金、化工、电气化铁路、城市楼宇供配电部门、电力电子设备制造研究单位以及电力试验研究所。 , 近几年来，随着网络通讯技术和数字信号处理技术的迅速进步在电能质量监测仪器和设备的研制，以及在系统构建的研究上，国际上越来越多的采用先进的软硬件技术、网络技术及各种数学方法，例如DSP技术、虚拟仪器技术、基于互联网以及电讯SMS的数据发布技术和中间技术，以及采用小波变换、神经网络和专家系统等作为检测识别和分析诊断的有效工具。现在已经有人正在探索和应用人如何通过电能质量的在线监测对电力设备的预防性维护提供一些有用的建议等。电能质量监测系统正在朝着网络化、智能化、标准化的方向发展，更高一级的监测系统，如故障趋势分析型、预见维护型必将成为对电网安全经济运行进行综合评价不可缺少的一部分。 基于GPRS网络的电能质量监测系统的研究 摘 要: 针对目前电力系统配网中谐波污染日益严重的情况, 为完善电能质 量监测的网络化的功能, 推提出了一种基于GPRS无线通信的低成本电能质量监 测网络系统以监测电能质量。系统由监测终端、GPRS通信网络和系统主站组成, 通过采用GPRS无线通讯技术, 极大地节省了通讯设施的建设费用, 具有实时性好、可靠性高及成本低等特点。 关键词: GPRS; 电能质量; 监测; 终端; 主站 IEEE技术协调委员会给出的“电能质量(power quali2ty)”的技术定义为:“合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统适合该设备正常工作”。[ 1 ]电网发展的广域化、复杂化以及电力用户多种负荷的使用, 都对电能质量产生了严重影响。电能质量的下降将引发供电系统一系列安全、经济等相关问题, 影响电网正常稳定的运行。对电能质量的实时监测和有效、准确的分析, 能够为电能质量的改善和供用电市场的运行提供重要依据。 传统电能质量监测设备多为现场监测分析, 通信能力有限, 无法实现远程监控、数据共享及长期的评估和预测。对于供电网多点电能质量的监测, 传统设备难以满足灵活性、通用性的要求, 受监测地点环境影响大, 不具备可行性。[2 ] 通用分组无线业务(GPRS) 是基于GSM网络的最常用的无线数据服务业务, 它的出现提供了一个方便、可靠的无线传输资源, 能提供短数据传输业务, 每次可传输一定长度的数据信息, 数据传输率达到了40kb / s, 甚至与拨号调制解调器的速度相近。它可以很方便地在任何地方使用,覆盖范围广泛、收费较低也是GPRS 服务的重要特色。GPRSMODEM正是基于GPRS网络所设计的数据传输设备,体积小, 重量轻, 外形美观, 便于安装, 也支持通话功能。在电能监测的应用中, 使用GPRS可能是一个最快捷有效的策略, 尤其在数据的收集、错误的指示或电能质量监测等一些需要大量原始数据的场合中。 一、监测系统基本结构 系统的基本结构如图1 所示, 整个系统由监测终端、GPRS通信网络、系统主站组成。 基于GPRS技术的通信链路以无线数据传输的方式将分散在不同地理位置的采样设备联系在一起, 实现了硬件设备和处理软件的共享。参数的监测不再受时间和空间限制,实现了信息采集、传输和处理分析的实时化、自动化, 方便、快捷地实现了对远程电能质量的实时监测。[ 3 ]数据采集单元完成数据采集工作, 由通 信网络将所采集数据传输给系统主站, 以便其进行数据的处理。 1监测终端硬件组成 监测终端主要包括单片机系统及其外围电路、GPRS模块、传感器、信号调理电路等。如图2所示。电网信号经电压传感器和闭环电流传感器转换为低电压、小电流信号, 该传感器与被测回路绝缘, 可以最小失真转换原始信号, 具有精度高、线性度好、过载能力强等特点。信号调理电路对传感信号进行放大、滤波和线性化补偿, 将信号转换为适于模数转换电路的信号范围, 送入单片机的模拟量输入端口。由单片机进行A /D转换, 将结果送入GPRS模块, 控制其向监测中心传输数据, 完成数据采集。 2GPRS通信原理 GPRS (General Packet Radio Service) 是通用分组无线业务的简称, 提供比现有GSM网916Kb / s更高的数据率。在引入SGSN和GGSN节点的基础上, 采用与GSM相同的频段、无线调制标准和传送帧结构。 GPRS数据传输终端上电后, 它会根据预先设定在其内部的IP地址来主动访问网络服务器, 通过网络服务器和监控中心主站建立IP或者UDP链路。本系统选用UDP进行数据传输, 在用户层采用一定的数据错误检测机制, 保证数据传输的实时性、经济性和可靠性。 监控中心主站与终端间的通信以POLL ING为基础, 主站本身维护接入的每 , 主站根据需要随时向某终端提出数据请求, 终端接受个终端的IP地址和ID号 命令后, 执行相应的操作并作出应答, 通过AT命令实现其与GPRS网络连接, 建 立通信信道, 通过GPRS网络把数据发到网络服务器端口, 通过端口映射转发到主站, 即完成了一个应答式的通信流程。[ 4 ] 3系统主站 主站的主要组成有: 前置监控工作站通信模块、后台监控工作站模块。 前置监控工作站负责收集各分控点的数据信息。在接收到信息后, 按照通信规约进行解码得到报文, 在数据库服务器上整理形成数据库文件, 供后台监控工作站和管理工作站调用。数据库采用SQL Server大型数据库, 稳定可靠。前置监控工作站上安装了两个软件模块, 即前置监控工作站通信模块和短消息服务模块。后台监控工作站则作为整个系统面向用户的窗口, 肩负着把大量采集数据归整、分析并以清晰、明了的方式向用户显示的重任。 后台监控工作站软件采用Windows XP作为操作系统, 正是要把Windows XP的友好界面和高速度融为一体, 达到既能从海量数据中快速存取数据又能使用户轻易地进行各种操作的目的。同时, 后台监控工作站上安装能够支持基于Web浏览器Internet Exp lorer的网络版操作软件。这样, 是和监控中心联网的任何一个用户, 只要具有监控中心赋予的操作权限, 都可以方便地操作使用监控系统。[ 5 ] 系统主站实现的功能有: (1) 对各监测模块进行监控, 采集实时数据和历史数据。 (2) 对数据进行处理。对各项参数的分析处理依照国家标准电能质量的各项指标要求, 实时显示电能质量主要参数的波形和数据, 计算频率、畸变率、相角等电能参量,统计并分析电压偏差、电网谐波、三相电压不平衡度等,并经分析计算后以图形和列表的方式显示频率、电压有效值、电压偏差、电压波动等多项指标, 对电能质量做出分析。 (3) 在专家系统的基础上, 实现诊断功能及事故鉴定功能, 自动生成监测报告。 (4) 通过对监测数据的积累和运行数据的数据挖掘处理, 对专家系统规则进行自适应修改, 并将符合当地运行情况的专家规则与其它中心监控站共享。 (5) 系统其它的扩展功能, 如电价调整、动态评估等。 二、系统工作原理 1系统功能 长期执行电能质量的在线监测任务, 系统应具有以下功能: [ 6 ] (1) 对三相电压、电流信号实时跟踪, 实时计算电压有效值、电流有效值、电压电流三相不平衡度、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数和分析稳态谐波。 (2) 具有从分析结果中提取相关信息, 能对电能质量做出评估。 (3) 具有远程通信功能。 (4) 能对多路开关信号实时监测和控制, 以实现各种继电保护功能。 (5) 具有友好的人机交互功能。 (6) 具有事件记录、故障报警和故障波形跟踪记忆功能。 2电能质量参数的计算 电能质量监测系统的设计和对各项参数的分析处理,严格依照国家标准电能质量的各项指标要求。 (1) 电能质量主要参数的波形和数据显示系统采用快速傅立叶变换( FFT) 方法对电能信号进行分析。对数据采集单元得到的电压和电流时间连续信号进行采样, 得到的是有限长的离散时间序列, 其中的一个周期序列, 利用FFT进行谐波分析, 求出各次谐波频率, 得到各次谐波下的电压、电流幅值和相角频谱等参数; 再逐项进行分析计算, 得出各次谐波的有功功率、无功功率和功率因数值; 采样分析计算得到的基波电压可以求出电压波动率等。[ 2 ] (2) 频率、谐波幅值、相角等电能参量的计算 ?频率: 出于精度的考虑, 每50个周波计算一次。f =nT, 其中n为周波个数, T为n个周波持续时间。 ?谐波幅值及相角: 对采集到的电压电流序列进行FFT变换。FFT的时间窗为10个周波的时间, 采样长度为2048个点。FFT计算时采用矩形窗函数, 运算得到的是以复数形式表示的直流、基波及各次谐波分量, 容易由此求出谐波的幅值和相角。 (3) 统计并分析电压骤升和骤降、电压瞬变、三相不平衡度等 ?电压骤升和骤降: 供电电压有效值突然超过某阀值或低于某阀值即认为发生了电压骤升或骤降。其中, 电压骤降是最为严重的电能质量事件, 约有80%的电 能事故是由于电压骤降造成的。系统每五个周波检查一次电压有效值, 如果该有效值高于或低于用户设定的阀值, 则记录该次电能事件。对发生的时刻、持续的时间和时间发生期间的电压波形进行统计分析。 ?电压瞬变: 电压的瞬时值超过某阀值的现象。电压瞬变持续的时间可能从几微秒到几十毫秒。可表现为冲击型瞬变或振荡型瞬变。由于瞬变发生的时间可能小到几微秒, 单纯靠AD的采样数据不足以用来判断瞬变的发生, 必须设计专门的电路来实时监测电压的瞬时值, 并与用户设定的阀值进行比较。一旦瞬变时间发生, 则需要记录瞬变发生的时刻、持续时间。 ?三相不平衡度: 三相不平衡指由于各相电源所加的负荷不均衡, 导致三相电源各相的电压电流不对称。它属于基波负荷配置问题。三相不平衡度用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。[ 6 ] 三、结论 基于GPRS数据传输网络实现的监控系统具有造价低、数据传输安全可靠、安装使用方便等优点。系统的实现有以下几个关键技术: (1) 采用GPRS网络通讯技术, 实现数据的传输。 (2) 分控点采用先进的数据采集和处理技术。基于GPRS的电能质量监测系统集计算机技术、测控技术、网络技术、通信技术于一体, 建立了用电监测的数据平台,极大地节省了建设费用, 对配电网系统的电能质量参数进行实时、准确的监测分析, 低成本使得其能够在配电网中得到大规模推广, 为提高经济效益和管理水平提供辅助决策手段和技术支持。 , 电能监测实例 , 太阳能供电系统实现智能监控的必要性与可行性 1.必要性 太阳能供电系统的应用,大大解放了劳动力,使许多孤岛灯塔实现了无 人值守。但是,同其他任何设备一样,这些供电系统也离不开必要的维 护,VRLA蓄电池所谓的"免维护",仅仅是其与传统普通蓄电池相比维护量大大减少而已,并非"不维护",因此,及时、准确地掌握系统运行的技术状况,进行科学的维护十分重要;另一方面, VRLA蓄电池的充放电都有严格的技术规则,而目前灯塔上使用的充放电控制器大都比较简单,难以精确地执行这些技术规则,这就容易导致电池的容量过早降低、寿命大大缩短,不仅造成设备损失、资金浪费,而且直接影响灯塔的正常工作,因此,制定切合灯塔实际、更加科学的太阳能供电系统运行控制方法,并智能化控制精确地实现控制,对于提高灯塔太阳能供电系统的运行质量十分必要。 2.可行性 在技术规则上,随着太阳能光伏发电设备和VRLA蓄电池的普及和大量应用,人们对这些设备的应用经验越来越丰富、相关的论著大量出版,为我们研究制定灯塔太阳能供电系统维护的科学方法提供了充分的理论依据和实践经验。 在技术手段上,一方面,近几年我国在航标灯器智能化研究上已经取得了长足的进步,新型的智能化航标灯器智能控制器不仅实现了航标灯器的精确稳定控制,而且具有远程数据通信、数据采集和模拟量监测与控制等先进功能,这为实现灯塔太阳能供电系统的智能化控制作了必要的技术准备;另一方面,蓄电池监测的专用设备和其它智能化自动控制器件也日益成熟,为实现灯塔太阳能供电系统的智能控制提供了充足的设备资源。 由此可见,通过智能化控制实现灯塔太阳能供电系统的科学维护管理,保持其稳定可靠运行,延长使用寿命,保证灯塔设备的良好运行,完全可以实现。 太阳能供电系统智能控制所涉及的主要技术问题 VRLA蓄电池的充放电过程控制有非常明确的技术要求,一般地,充电过程包括主充电、均衡充电和浮充三个阶段,每个阶段中,对电压和电流的值都有严格的技术规定,在放电过程中,为防止出现过放电损坏电池,也有放电终止电压的要求,并且,这些技术要求的数值都要进行温度补偿,放电终止电压的值也随放电电流的大小而变化。 灯塔配备太阳能供电系统的容量一般是保证在连续无光照时间超过 足够长的情况下灯塔能够正常运行,不同海区和不同类型灯塔,这个时间长 度不相同,一般是10天到20天,对于中型灯塔,灯器不发光时工作电流在 1A左右,发光时为5A左右。太阳能板功率一般为1kW左右,电池的容量 一般在1kAh以上,有的配备到2kAh或3kAh。 灯塔太阳能供电系统全部为浮充供电方式,其特点:一是由上述系统配 置可见,相对负载来说电池容量很大,电池放电电流小、放电率低,在光照充 足时容易发生过充而损害电池;二是太阳能发电在时间上随昼夜轮回和阴 晴变化呈阶段性特点,并且灯塔上的光照强度和光照时间的变化无法掌握, 难以每次都完成完整的三阶段充电过程;三是当遇长时间连续无光照的情 况,由蓄电池连续独立放电为设备提供电源供应,此时容易发生过放电。 根据VRLA蓄电池的技术特性和灯塔太阳能供电系统的特点,实现系统的智能化控制主要应考虑以下几点: 一是充电控制。灯塔上所配备的太阳能板的发电能力有限,发电时间随光照的变化也呈阶段性,要实现严格规范的充电控制十分困难,因此只能采取极限值限定的方法控制其充电过程。即根据电池当前电压确定充电过程应处的阶段,在主充电阶段限制充电电流,不得超过0.15C(C为电池容量),这样可以在确保不损害电池的前提下尽可能最高效率地储存电能;在均充和浮充两个阶段,则限定充电电压,使电池既得到充分的电能存储,又防止过充电。 二是放电控制。在光照不足设备单独依靠电池放电工作时,随时监测放电电流和电池电压,根据实际放电电流科学地设定放电终止电压。 三是负载管理。当电池深度放电至接近所设定的放电终止电压时,要自动切断大负载,及时对电池进行有效的保护,当天气恢复光照后,自动恢复所有设备的正常运行。 太阳能供电系统智能监控的实现 1、硬件系统的组成 灯塔太阳能供电系统的智能化控制系统在硬件组成上如图1所示。 系统采用模块化结构,太阳能板通过充电器、供电开关、电流传感器为蓄电池组充电,蓄电池通过电流传感器和供电开关输出电能为负载供电。 电池巡检仪完成蓄电池组的检测,它检测每一节电池的电压、电池周围的环境温度和电池的充、放电电流,并将检测结果通过串行通信接口传输到智能控制单元。 智能控制单元是整个系统控制的中心,它通过数据通信线路从电池巡检仪读取电池的电压、电流以及环境温度,对这些数据进行技术分析,据此对充电和放电过程进行科学合理的控制,并在必要时关闭大负载,保护蓄电池,同时它还通过数据通信单元完成远程数据通信。 人机界面是操作人员进行系统设置与控制的界面,智能控制单元根据所进行的技术参数设置和相关技术规则对运行过程进行判断和控制。 对蓄电池的充电在太阳能板获得光照的条件下进行,受智能控制单元的严格控制。 供电开关完成蓄电池组电力输出的开关控制,当蓄电池放电接近放电终止电压时,根据智能控制单元的指令断开主要的负载,防止蓄电池因过放电造成损坏。 2、主要技术参数 由于不同公司VRLA蓄电池的充电特性、温度补偿系数值不同,因此,系统开始工作前或在更换新的蓄电池时,要通过人机界面输入系统蓄电池的所有与充、放有关的技术参数,其主要包括: 1)电池容量(C); 2)标称均充电压(VE):25?时的均充电压; 3)标称浮充电压(VF):25?时的浮充电压; 4)标称终止电压(VS):25?时,针对0.1C10放电率放电的终止电压; 5)标称最大充电电流(ICM):25?时的最大充电电流值; 6)温度补偿系数(TC)。 3、软件流程 通过硬件的连接构成系统后,智能控制单元根据有关技术规则和对蓄电池电压以及电流和温度的监测结果通过软件控制系统运行。 控制软件从总体上包括三个大部分,一是监测,主要是与电池巡检仪之间通过数据通信读取检测数据,并进行判断,给出判断结果,必要时发出告警;二是充放电控制部分,在充电过程中,判断电池当前所处的充电阶段,并根据有关规则调整充电器的输出电压和电流,及时实现各阶段的转换,既最大效率地存储电能,同时又防止因为充电过量损伤电池;三是远程通信部分,通信方式采取短消息和GPRS均可,通过远程数据通信实现系统的远程监测和控制。下面主要是充电控制部分的程序流程。 1)充电的阶段转换程序 蓄电池独立放电供设备工作后。当光照再次出现时,太阳能板重新供出电能,于是便开始了新一轮充电过程,其流程如图2所示,开始时系统首先判断电池电压,如果电压低于均衡充电电压,则进入主充电阶段,此时灯器不发光,工作电流不大,充电器以大电流为电池充电;一旦电池电压达到均衡充电电压,则转入均衡充电阶段,智能控制单元控制充电器以均衡充电电压VE对蓄电池进行均衡充电;当均衡充电时间到了以后,则转入浮充充电阶段,充电器将充电电压调整到浮充电压VF。 2)主充电过程控制流程 主充电控制基本流程如图3所示。 主充电的原则是在充电电流不超过蓄电池最大充电电流的前提下,控制充电器以尽可能大的电流向蓄电池充电,因此,在充电过程中,随时判断充电电流,只要充电电流不大于最大充电电流,则使充电电流尽可能增大;同时判断电池电压,当充电使电池电压达到均衡充电电压后,则转入均衡充电。 3)均衡充电和浮充过程的控制 系统进入均衡充电后,要保持均衡充电到预定的时间后,才转入浮充充电,因此,在均衡充电过程中,主要是对均衡充电进行计时,计时时间到了以后,要转入浮充阶段。在浮充过程中,只要太阳能有电能输出,系统就一直保持浮充,直至太阳能供电结束。 4.实现方式 灯塔太阳能供电系统的智能控制在具体实现上可以采用多种方式,以单独建立一个完整的系统独立工作,在具备了灯器智能控制器的灯塔上,也可以与灯器的智能控制器制作成为一体,既综合利用智能控制资源,同时又简化了设备,有利于 灯塔设备的运行稳定。 钱燕 电信083 2010年9月3日