近年來，中國大力推動能源，建設(shè)清潔低碳、可靠高效的新一代能源系統(tǒng)。電力系統(tǒng)與可再生能源的生產(chǎn)、輸送和消費密切相關(guān)，因此在能源轉(zhuǎn)型中具有關(guān)鍵作用。目前，中國電力系統(tǒng)正處于向以高比例可再生能源接入、高比例電力電子裝備、多能互補綜合能源、物理信息深度融合為特征的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。

隨著電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和通信技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量及種類更加豐富，信息傳遞更加便捷，為電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時，隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，光伏、風(fēng)電等可再生能源在電力系統(tǒng)中的比例增大，對電力系統(tǒng)物理性質(zhì)帶來改變的同時，也使得電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加異構(gòu)化、復(fù)雜化，為電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的集成與分析帶來了新的挑戰(zhàn)。

一、概述（WBDCS-8000直流屏接地報警裝置測試速度大大提高）

WBDCS-8000直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行技術(shù)更新和提升。提高了裝置的測量精度和抗電容干擾的能力。在性能指標(biāo)的適應(yīng)性、調(diào)試的方便性及運行的可靠性方面均處于國內(nèi)先進水平。裝置頭一次利用了信號相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結(jié)構(gòu)等技術(shù)，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、選線不準(zhǔn)等弊病。且根據(jù)2011年12月國家電網(wǎng)公司制定的《十八項國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》中的第五項“防止變電站全停及重要客戶停電事故”中明確提出了原有的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，要求增加交流竄直流故障的測記和報警功能。本裝置采用實時跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想設(shè)備。廣泛適用于電力、石化、冶金、郵電、鐵路等行業(yè)發(fā)電廠及變電站。是一種提高電網(wǎng)自動化管理水平、確保可靠運行及故障準(zhǔn)確定位的理想智能儀器。

二、整機測量原理說明（WBDCS-8000直流屏接地報警裝置測試速度大大提高）

根據(jù)直流系統(tǒng)的特殊性，本裝置的測量從測量內(nèi)容區(qū)分，可分為四大部分，一是母線監(jiān)測，二是分支回路查巡，三是交流竄直流監(jiān)與報警，直流系統(tǒng)交流成份紋波的監(jiān)測。

2.1直流母線監(jiān)測

2.1.1 在直流系統(tǒng)中，分別從橋網(wǎng)絡(luò)A和橋網(wǎng)絡(luò)B讀取X和Y兩個直流中心對地電壓值。

見圖－

◎ U 為直流系統(tǒng)母線電壓            ◎ U+為直流系統(tǒng)母線正極對地電壓

◎ U－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電壓   ◎ R+為直流系統(tǒng)母線正極對地電阻

◎ R－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電阻   ◎ X為電橋網(wǎng)絡(luò)A直流中點對地電壓

◎ Y為電橋網(wǎng)絡(luò)B直流中點對地電壓

2.1.2根據(jù)電路基本原理分析，要準(zhǔn)確求出正對地電阻R+和負(fù)對地電阻R－，必建立兩組獨立的電橋網(wǎng)絡(luò)方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網(wǎng)絡(luò)，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個不平衡橋網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)橋B?？梢詫?dǎo)出絕緣電阻R+和R－僅與母線電壓及測量值“X”與“Y”有關(guān)。經(jīng)電腦編程分別計算出R+與R－的數(shù)值，同時也可以計算出母線正端對地電壓U+與母線對地電壓U－值。結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。

2.2支回路查巡，故障定位，報警。

主機中配有大功率電阻做為電橋，檢測支路時定時啟動電橋電阻信號接至直流系統(tǒng)的正負(fù)極與地之間。利用電阻電橋之間的轉(zhuǎn)換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產(chǎn)生不同對地電壓，產(chǎn)生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測每個支路漏電流。工作原理見（圖二）所示。如果支路有電阻接地、交流竄入故障、直流互竄故障的支路信號、對于故障回路則該支路上的傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與支路電阻成反比。感應(yīng)電壓信號經(jīng)模擬選擇開關(guān)、放大、帶通濾波、相位比較、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、送CPU進行數(shù)據(jù)處理，再通過RS485接口轉(zhuǎn)入主機。

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴大，電壓等級的不斷提高，分支回路也相應(yīng)的增多，有的變電站已多達500分支回路以上。為了滿足這方面的需求，本裝置利用了總線技術(shù)，采用分層分布式設(shè)計。將每16回路增加一個采集模塊，這種分層分布式的分散結(jié)構(gòu)不需改變原有的主機結(jié)構(gòu)。并可以拓展到512個回路。采樣模塊和主機之間利用RS485接口實現(xiàn)并接。每個模塊地址碼可以在現(xiàn)場隨意設(shè)定，大大提高了產(chǎn)品的適用性和裝置的可靠性。

2.3 直流系統(tǒng)中交流成份（紋波）的監(jiān)測。故障報警。

電路采用耦合、交直流分解等特殊電路處理，能實時準(zhǔn)確地對直流電源紋波含量即紋波電壓值，計算直流中的紋波系數(shù)，如圖三。

2.4 交流竄直流保護，故障幅度與錄波與波形分析,竄入支路故障定位。

主機配置母線交流電壓檢測電路，母線通過電容隔直流、差分運放、快速整流、濾波、高速AD，實時檢測母線上的交流信號，并反饋至主芯片，若外部交流竄入電壓大于所設(shè)定的信號，通過聲光報警及干接點輸出報警相關(guān)信息，并啟動了支路巡查電路，巡查電路確定故障支路。并記錄保存本次報警相關(guān)信息，大大提高系統(tǒng)的保障性和可靠性。如圖四。

2.5 直流互竄檢測，故障定位與分析。

本機內(nèi)置快速高精度檢測電路，實時檢測現(xiàn)場兩段母線之間的直流互竄故障，并準(zhǔn)確查找互竄支路，大大提高系統(tǒng)的保障性和可靠性。為了保證直流電源對變電站可靠運行需要。常常設(shè)有兩段獨立的直流電源。同一變電站兩段直流是要求分開獨立運行，由于接線錯誤，設(shè)備老化通常會造成兩段母線發(fā)生了電氣上的連接，出現(xiàn)了兩段母線手拉手現(xiàn)象?，F(xiàn)有的直流系統(tǒng)是采用兩個電橋監(jiān)測各自的母線，兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接也說是會出現(xiàn)我們常說的“兩點接地現(xiàn)象”。兩點接地現(xiàn)象常常會對變電站的繼電保護正常運行造成一定的危險。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術(shù)升級，將電橋電路的智能化技術(shù)與支路巡查電路進行充分的結(jié)合，成功解決了直流系統(tǒng)兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接，也就是發(fā)生了手接手的兩點接地進行了告警，并通過支路巡查定位，準(zhǔn)確地查找發(fā)生兩段直流母線互竄的回路。我們將兩臺獨立測量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過測量與通迅技術(shù)，進行數(shù)據(jù)分析，進行了定位，有效地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。

發(fā)生直流互竄的主要歸納為有五種工作方式：

現(xiàn)象一、第1段母線負(fù)端與第2段母線負(fù)互竄。

現(xiàn)象二： 第1段母線正和第2段母線正互竄.

現(xiàn)象三：第1段母線正和第2段母線正，第1段母線負(fù)和第2段母線負(fù)同時互竄

現(xiàn)象四：第1段母線負(fù)端和第2段母線正端互竄，或第1段母線正端和第2段母線負(fù)端互竄。

三、功能特點（WBDCS-8000直流屏接地報警裝置測試速度大大提高）

本裝置采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片為主控芯片，集成度高，抗干擾能力強，運行速度快，功耗低。

3.1 操作界面基于菜單式的人性化設(shè)計。

3.2相關(guān)的所有參數(shù)均可通過菜單進行設(shè)置，相關(guān)的所有報警均通過聲光輸出和相應(yīng)的干接點輸出。

3.3準(zhǔn)確檢測直流電壓、模塊狀態(tài)、直流絕緣及接地選線為；精準(zhǔn)區(qū)分母線接地、支路接地，并顯示接地電阻阻值；自動分辨兩條或兩條以上支路同時接地的故障等。

3.4可隨時操作界面進入全部支路的巡檢操作，以觀察全部支路的接地狀況。

3.5 可隨時操作界面進入全部支路的單檢操作，分全部支路單檢（通過按鍵循環(huán)檢測）和選定支路單檢（通過按鍵選定某一支路檢測）。

3.6 保存顯示當(dāng)前5次的母線絕緣報警記錄。

3.7 提供檢測2段母線的紋波電壓和紋波系數(shù)。

3.8 對CT極性無一致性要求、無方向要求。

3.9 信號采集數(shù)據(jù)采用RS485接口技術(shù)，使數(shù)據(jù)的有效傳輸距離可達 1000米。

3.10裝置提供串行數(shù)據(jù)通訊接口（RS－232、RS－485）和外部設(shè)備連系。

3.11 裝置提供100M的以太網(wǎng)接口。

3.12支路檢測速度快.巡檢16路以后的數(shù)據(jù)時，平均每路巡檢時間低于1秒。

3.13 本機可以通過參數(shù)設(shè)定設(shè)置交流竄入報警門限（交流有效值）。

3.14裝置采用實時跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報警。  

3.15采用彩屏液晶顯示、中文界面、顯示直觀明了，并帶有液晶自動保護功能。

3.16本系統(tǒng)可提供簡單的多機連接功能，適用于復(fù)雜的多級直流系統(tǒng)中，不會出誤報及拒報現(xiàn)象。

3.17 紋波測量：采用實時全數(shù)字寬帶測量、實時測量全范圍的直流電源紋波、電壓值、并計算紋波系數(shù)值，有效記錄直流電源中的交流含量。

四、技術(shù)性能指標(biāo)（WBDCS-8000直流屏接地報警裝置測試速度大大提高）

4.1 適應(yīng)環(huán)境溫度：-10℃～+55℃：濕度≤90％

4.2 大氣壓：80-110KPA；

4.3 直流系統(tǒng)電壓等級：220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc；

4.4裝置工作電壓：AC/DC 85-265v

4.5 母線段數(shù)：二段

4.6 繼電器接點電流：DC220V/3A

4.7 母線電壓測量精度：±0.5％

4.8 母線絕緣電阻測量精度：0-5KΩ誤差0.1KΩ

5-50KΩ誤差≤5％

50-100KΩ誤差≤10％

4.9 繼電器動作報警時間:    ≤2秒

4.10 支路絕緣電阻測量精度：0.5-10KΩ誤差≤15％

10-25KΩ誤差≤20％

4.11 交流竄入電壓測量范圍：0-300V

4.12  交流竄入電壓測量精度：≤1%

4.13 紋波測量范圍：0-100V

4.14 紋波測量精度大于1%

4.15裝置功耗：≤30W

4.16 裝置重量：≤8Kg

4.17 外型尺寸：（長×高×深）：360×135×280㎜，

4.18 采集單元外型：155×95×43㎜

五、產(chǎn)品圖片（WBDCS-8000直流屏接地報警裝置測試速度大大提高）

5.1主機前面板各部件功能介紹：見上圖所示。

5.1.1按鍵“上”鍵、“下”鍵、“左”鍵、“右”鍵、“確定”鍵、“取消”鍵。

5.1.2指示燈

電源指示燈：儀器通上電源時，該燈亮。

信號指示燈：儀器進入支路檢測狀態(tài)后，該燈亮。

超壓報警燈：母線電壓超過門限設(shè)定值時，該燈亮。

欠壓報警燈：母線電壓低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

絕緣報警燈：母線對地絕緣電阻低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

支路報警燈：支路檢測時，接地電阻值低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

瞬時接地?zé)簦耗妇€瞬時對地絕緣電阻值低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

交流串路燈：當(dāng)有交流竄入時，該燈亮。

5.1.3液晶顯示器

中文顯示設(shè)定參數(shù),母線監(jiān)測數(shù)據(jù)及支路檢測數(shù)據(jù)等.

5.1.4電源開關(guān)

電源開關(guān)置于機箱后面，置ON時接通儀器工作電源，置OFF時，電源切斷。

5.2主機后面面板簡介

后面板上貼有接線端子功能表，見下圖所示。其中故障報警繼電器輸出為常閉觸點，當(dāng)儀器正常工作時，該繼電器觸點斷開；當(dāng)儀器發(fā)生故障時，該繼電器觸點閉合。其它報警繼電器輸出均為常開觸點，只有報警輸出時，相應(yīng)的繼電器觸點才閉合。

六、通電前檢查

6.1裝置到貨后，首先應(yīng)檢查包裝箱上的產(chǎn)品登記單與裝置箱體上的質(zhì)量檢驗合格證，并確認(rèn)與訂貨一致。

6.2打開裝置機箱對裝置各部件進行檢查，確定各部件有無松動及損壞現(xiàn)象，檢查有關(guān)電纜線連接是否可靠。

6.3核對裝置工作電源電壓和現(xiàn)場電壓是否相符。

6.4上述各項檢查完畢方可通電試驗。

近年來，輸配協(xié)同、源網(wǎng)荷儲協(xié)同、虛擬電廠、多元負(fù)荷管理、碳市場交易等新型技術(shù)興起，這些技術(shù)都依賴于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、使用便捷性將大大影響這些技術(shù)的發(fā)展。如何將多源數(shù)據(jù)進行高效集成并針對不同場景提取有效信息進行應(yīng)用，已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。

數(shù)據(jù)融合起源于20世紀(jì)80年代美國國防領(lǐng)域，指將多個傳感器或其他類型信息源的數(shù)據(jù)進行匯總、關(guān)聯(lián)和整合，提高對某一目標(biāo)的檢測及特征估計的精度，甚或推廣到對某一事件的預(yù)測。通常數(shù)據(jù)融合包含3方面工作：1）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，確定多源數(shù)據(jù)反映同一目標(biāo)；2）多源數(shù)據(jù)估計，綜合多源數(shù)據(jù)改進對目標(biāo)的估計；3）數(shù)據(jù)源管理，給定數(shù)據(jù)源（如傳感器等）的環(huán)境狀態(tài)，對數(shù)據(jù)采集和處理源進行分配，使操作成本*小。

目前數(shù)據(jù)融合技術(shù)已經(jīng)在遙感、圖像處理等領(lǐng)域取得了較好的應(yīng)用成果，在電力系統(tǒng)領(lǐng)域仍有很大的發(fā)展前景。近年來，陸續(xù)有學(xué)者指出深層次的數(shù)據(jù)融合已成為未來的研究趨勢。對于電網(wǎng)故障分析，通過融合調(diào)度主站生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)的7個應(yīng)用模塊數(shù)據(jù)進行綜合分析，可使其告警準(zhǔn)確率比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源較為單一的故障判斷方法顯著提升。數(shù)據(jù)驅(qū)動的電能質(zhì)量分析中，對來自不同監(jiān)測系統(tǒng)的冗余數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，可提高決策的魯棒性，對電力監(jiān)測數(shù)據(jù)與氣象、地理、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)進行融合，可得到電能質(zhì)量擾動事件和非電氣量之間的關(guān)系。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的超短期風(fēng)電功率預(yù)測場景下，從單一功率映射向多維數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)變將是提升預(yù)測精度的重要手段。

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