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★中國長江電力股份有限公司溪洛渡電廠米文超，夏建華，羅騰

★廣州市仟順電子設(shè)備有限公司吳文健，潘韋琪

關(guān)鍵詞：直流電源試驗；直流電源自動化管理；直流電源監(jiān)控后臺

1　直流電源系統(tǒng)介紹

直流系統(tǒng)是變電站、發(fā)電廠等電力部門中非常重要的設(shè)備組成部分，它的主要任務(wù)就是給繼電保護(hù)裝置、斷路器操作、各類信號回路提供電源。直流系統(tǒng)的正常運行與否，關(guān)系到繼電保護(hù)及斷路器能否正確動作，會影響變電站、發(fā)電廠乃至整個電網(wǎng)的安全運行。直流系統(tǒng)由充電設(shè)備、蓄電池、直流屏、直流分屏、監(jiān)控裝置、絕緣監(jiān)察裝置、負(fù)載等組成^[1]。

圖1 直流系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖1所示為一套典型的兩充兩電直流電源系統(tǒng)，國內(nèi)220kV及以上電壓等級變電站直流系統(tǒng)均是此規(guī)模。直流電源系統(tǒng)所用器件都是國內(nèi)知名品牌或者國際品牌，設(shè)備運行需要定期檢修，檢修工作需要檢修人員現(xiàn)場操作檢修。

2　常見直流電源系統(tǒng)故障與檢修工作現(xiàn)狀

2.1　直流電源系統(tǒng)故障分析

直流系統(tǒng)常見故障有電源設(shè)備故障、監(jiān)測設(shè)備故障、系統(tǒng)接地故障等不同類型故障^[2]。其中電源設(shè)備故障需要及時投退/更換或者合母聯(lián)（報檢修計劃），以保證直流系統(tǒng)正常運行；監(jiān)測設(shè)備故障為次要設(shè)備故障，需要先記錄缺陷、報維修計劃、采購、維修；系統(tǒng)接地故障需要及時排查故障、解除故障。

2.2　直流電源系統(tǒng)檢修工作概況

為保證直流電源系統(tǒng)安全可靠運行，規(guī)程要求檢修人員定時對直流電源進(jìn)行檢修、核對測試、試驗等，主要有蓄電池維護(hù)類：每月蓄電池電壓核對測量、內(nèi)阻核對測量、每季度定時蓄電池均充電、定期蓄電池核對性放電試驗和充電機定期特性測試。

2.3　工作現(xiàn)狀

目前電壓直流系統(tǒng)故障需直流電源維護(hù)班組成員現(xiàn)場確認(rèn)、操作，直流電源系統(tǒng)維護(hù)需要現(xiàn)場實施操作。核對測試需要用專用表計測試、記錄；定期試驗需要把目標(biāo)設(shè)備退出運行，試驗、驗證被測設(shè)備性能合格，投運。所有工作自動化程度極低，耗費了大量電力生產(chǎn)人力資源。

2.4　本章小結(jié)

當(dāng)前直流電源系統(tǒng)自動化水平較低，多數(shù)工作需要人員親臨現(xiàn)場；結(jié)合本次疫情禁足情況，很多臨時工作可能不能及時進(jìn)行，緊急故障需要冒險前往處理，所以有必要提升直流電源系統(tǒng)的自動化水平。

3　新型直流電源系統(tǒng)設(shè)計思路

3.1　新元件與新技術(shù)引入直流系統(tǒng)應(yīng)用

直流系統(tǒng)核心目標(biāo)是持續(xù)可靠供電，系統(tǒng)內(nèi)各組件使用相對保守，直流系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)已停滯數(shù)十年，導(dǎo)致系統(tǒng)自動化水平低。

（1）電控元件

在直流電源系統(tǒng)的母線回路隔離開關(guān)設(shè)計選材上，可引入電控開關(guān)器件，如電操開關(guān)、直流接觸器等，這些器件已是成熟產(chǎn)品，安全可靠^[3]。母線主回路開關(guān)引入電控器件后，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，當(dāng)監(jiān)控裝置監(jiān)測到電源故障時，可遠(yuǎn)程控制倒母聯(lián)。這樣能夠保證后備電源及時投入，確保直流電源運行質(zhì)量，同時在類似本次疫情期間還可減少人員外出，保證人員安全。

（2）有源逆變器

直流電源維護(hù)作業(yè)有消耗直流電能的工作階段，傳統(tǒng)的耗能方式是電能轉(zhuǎn)換熱能，過程中產(chǎn)生大量熱量。為保障工作安全開展，維護(hù)過程需有源監(jiān)護(hù)。在新能源領(lǐng)域成熟應(yīng)用的逆變電源模塊，具備同期功能、防孤島運行等，滿足并網(wǎng)要求^[4]。新直流電源系統(tǒng)也可引進(jìn)逆變并網(wǎng)電源技術(shù)，設(shè)計出適用于直流電源系統(tǒng)的逆變并網(wǎng)模塊，用來消耗直流系統(tǒng)維護(hù)工作過程消耗直流電能的能量，能量反饋電網(wǎng)安全又環(huán)保。

（3）智能母聯(lián)技術(shù)應(yīng)用

為更好地保障直流電源供電持續(xù)可靠，在有A、B段系統(tǒng)中增加智能母聯(lián)，給系統(tǒng)多一重保障。當(dāng)前應(yīng)用直流電源智能母聯(lián)裝置有基于雙向DC/DC技術(shù)設(shè)計的智能母聯(lián)^[5]和基于儲能元件加電子開關(guān)設(shè)計的智能模塊^[6]，兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點，均可保障直流母線持續(xù)供電。

3.2　直流電源系統(tǒng)智能維護(hù)技術(shù)研究

綜合上述分析，直流系統(tǒng)維護(hù)工作中耗時較大的是蓄電池核容試驗、充電機特性測試和絕緣裝置定檢工作，同時直流系統(tǒng)缺少遠(yuǎn)控數(shù)據(jù)展示和分析平臺；下一步需研究相關(guān)站端智能化設(shè)備和后臺集控系統(tǒng)，以實現(xiàn)直流系統(tǒng)智能運維目標(biāo)，免去人工現(xiàn)場操作維護(hù)。

（1）蓄電池在線核容系統(tǒng)

利用逆變并網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，可解決蓄電池組核容過程中的熱量安全問題；選擇高精度采集蓄電池巡檢儀作為控制數(shù)據(jù)支持；設(shè)計周全邏輯互鎖，設(shè)計蓄電池在線核容系統(tǒng)^[7]。2018年以來，該技術(shù)已在很多電網(wǎng)公司進(jìn)行試點應(yīng)用，并反饋良好。

借助已有技術(shù)，針對直流系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計兩段直流母線的在線式核容放電系統(tǒng)、兩段直流母線的離線式核容放電系統(tǒng)和單母線的半核容在線式核容放電系統(tǒng)，可滿足各種規(guī)模直流系統(tǒng)應(yīng)用。

為保障蓄電池故障不影響直流母線供電，除了應(yīng)用智能母聯(lián)外，還可應(yīng)用蓄電池開路續(xù)流裝置，在單母線系統(tǒng)中蓄電池核容、充電、事故電流狀態(tài)大電流可能發(fā)生開路情況，在故障發(fā)生到故障檢修器件開路續(xù)流裝置可保障直流系統(tǒng)安全。

（2）充電機特性在線測試系統(tǒng)

利用核容放電系統(tǒng)的負(fù)載消耗充電機特性試驗過程的能量，選用電控開關(guān)控制充電機投退構(gòu)建試驗回路，設(shè)計具備試驗控制功能的集中監(jiān)控裝置取代現(xiàn)有控制裝置，實現(xiàn)充電機在線實施穩(wěn)流、穩(wěn)壓特性測試。監(jiān)控裝置采用尖峰電壓保持電路和高頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)實現(xiàn)實時監(jiān)測充電機輸出紋波電壓，如此可實現(xiàn)充電機狀態(tài)實時監(jiān)測與智能運維。

（3）免維護(hù)絕緣監(jiān)測裝置設(shè)計

絕緣監(jiān)測裝置性能在入網(wǎng)檢測時已論證，運行中的絕緣監(jiān)測裝置定檢目標(biāo)是檢測絕緣裝置平衡橋回路是否正常、互感器是否正常；研究通過控制投退電橋檢測電壓方式實現(xiàn)平衡橋檢測技術(shù)，完成平衡橋自校功能設(shè)計；設(shè)計特制CT，CT具備控制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，輸出標(biāo)準(zhǔn)電流檢測自校CT，如此實現(xiàn)互感器檢測功能。平衡橋正常，設(shè)備正常測量直流系統(tǒng)絕緣；CT正常，設(shè)備正常對絕緣故障支路選線，設(shè)備實現(xiàn)免維護(hù)目標(biāo)。

（4）直流系統(tǒng)集控后臺開發(fā)設(shè)計

變電站直流電源監(jiān)測系統(tǒng)后臺設(shè)計結(jié)構(gòu)分為三個板塊：采集端、服務(wù)端與控制端。采樣端硬件底層采用分布式部署，由服務(wù)器向所有現(xiàn)場設(shè)備主機獲取實時數(shù)據(jù)，存入服務(wù)器控制端中由數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理；控制端負(fù)責(zé)管理前端采樣執(zhí)行流程以及處理來自服務(wù)端的控制指令，并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作調(diào)整；服務(wù)端主要負(fù)責(zé)對接用戶界面、處理界面實時顯示和用戶控制指令轉(zhuǎn)發(fā)，其采用B-S架構(gòu)，可由局域網(wǎng)內(nèi)用戶端瀏覽器登錄。

（5）站端直流系統(tǒng)智能運維成套設(shè)備

圖2 新型直流系統(tǒng)

根據(jù)研究成果設(shè)計直流電源系統(tǒng)，新型直流電源系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示，直流系統(tǒng)各聯(lián)絡(luò)刀閘更換為電操開關(guān)，電操開關(guān)接受集中監(jiān)控控制；直流系統(tǒng)成套設(shè)備增加逆變并網(wǎng)模塊，逆變并網(wǎng)模塊用來給蓄電池核容放電或者充電機特性測試；絕緣裝置、集中監(jiān)控均升級新型設(shè)備，其中絕緣裝置實現(xiàn)性能自檢達(dá)到免維護(hù)目標(biāo)，而集中監(jiān)控具備智能運維管理功能。

電操開關(guān)功能：DK11、DK12、DK13、DK21、DK22、DK23和DK31可實現(xiàn)充電模塊上電、蓄電池上電、充電模塊給蓄電池充電和母線聯(lián)絡(luò)作用，相比傳統(tǒng)刀閘其解決了遠(yuǎn)控問題；DK14和DK24是蓄電池核容放電電操，也是新型直流系統(tǒng)增加功能用刀閘；DK15和DK25是充電機特性測試試驗控制電操，也是新型直流系統(tǒng)增加功能用刀閘。

為保障直流母線供電安全，各電操開關(guān)動作實施閉鎖控制。DK11、DK12、DK21、DK22分閘控制與DK31合閘狀態(tài)進(jìn)行閉鎖控制，確保直流母線不失電；DK14、DK24、DK15和DK25合閘控制進(jìn)行互鎖，一次只能合閘一個刀閘，確保直流系統(tǒng)不出線環(huán)網(wǎng)。

核容維護(hù)控制：集中監(jiān)控接到核容維護(hù)命令后，操作DK31合閘，然后操作退出目標(biāo)電池組，閉合目標(biāo)電池組連通逆變并網(wǎng)回路電操，建立核容回路；采樣電池監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)為控制依據(jù)，控制蓄電池組通過逆變并網(wǎng)模塊釋放能量核容。

充電機維護(hù)控制：集中監(jiān)控接到充電機試驗命令后，操作DK31合閘，然后操作退出目標(biāo)充電機，閉合目標(biāo)充電機連通逆變并網(wǎng)回路電操，建立試驗回路，控制逆變器輸出相應(yīng)電流對充電機進(jìn)行試驗測試。

系統(tǒng)還可實現(xiàn)遠(yuǎn)控絕緣監(jiān)測裝置自檢和蓄電池內(nèi)阻測量，實現(xiàn)了直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制智能運維目標(biāo)。

4　結(jié)語

本文論述了智能化直流電源系統(tǒng)設(shè)計方案，該方案設(shè)計的直流電源系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化監(jiān)測直流電源運行狀態(tài)和遠(yuǎn)程遙控直流電源自動維護(hù)測試，減輕了電力生產(chǎn)人員工作強度，提高了工作效率，同時更好地保障了電力系統(tǒng)安全運行。

★此成果由中國長江電力股份有限公司資助（科研項目合同編號：Z412302012）。

作者簡介：

米文超（1983-），男，四川成都人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于中國長江電力股份有限公司溪洛渡電廠，主要從事大型水電站勵磁直流設(shè)備維護(hù)技術(shù)方面的研究。

夏建華（1977-），男，湖北宜昌人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于中國長江電力股份有限公司溪洛渡電廠，主要從事電氣二次設(shè)備維護(hù)技術(shù)方面的研究。

羅　騰（1987-），男，湖北天門人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于中國長江電力股份有限公司溪洛渡電廠，主要從事大型水電站勵磁直流設(shè)備維護(hù)技術(shù)方面的研究。

吳文健（1985-），男，貴州黔南人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于廣州市仟順電子設(shè)備有限公司，主要從事廠/站用低壓電源新技術(shù)、低壓電源故障監(jiān)測技術(shù)以及二次回路故障監(jiān)測技術(shù)方面的研究。

潘韋琪（2000-），女，廣東廣州人，助理工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于廣州市仟順電子設(shè)備有限公司，主要從事低壓電源故障檢測設(shè)備產(chǎn)品開發(fā)方面的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白忠敏, 劉百震, 於崇干. 電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計手冊(第二版)[M]. 北京: 中國電力出版社.

[2] 崔秀梅, 李超, 馬安. 變電站直流系統(tǒng)常見故障分析及查找處理[J]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊), 2014.

[3] 天津電氣傳動設(shè)計研究所. 電氣傳動自動化技術(shù)手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社.

[4] 曹太強, 許建平, 祁強, 王軍. 單相光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)[J]. 電力自動化設(shè)備, 2012.

[5] 張建華, 李歐. 基于雙向DC/DC智能母聯(lián)的直流電源系統(tǒng)的研究[J]. 通信電源技術(shù), 2019.

[6] 楊愛晟, 徐玉鳳, 李永祥. 直流系統(tǒng)的母聯(lián)裝置及其控制方法[P]. 2022.

[7] 中國團體標(biāo)準(zhǔn). T/CEC 606-2022電力用直流電源系統(tǒng)蓄電池組遠(yuǎn)程充放電技術(shù)規(guī)范[M]. 2022.

摘自《自動化博覽》2023年12月刊