变电站电力操作直流电源系统分析

变电站电力操作直流电源系统分析

黄斌锋

玉环市宏盛电气安装有限公司运维服务分公司 浙江省 玉环市 317600

摘要：变电站直流电源系统，为运行中变电设备提供直流电源，保证继电保护、通信远动、中央信号、事故照明以及控制操作的直流用电需求。直流电源作为变电站重要的组成部分，为变电站的控制系统、继电保护、自动装置等提供所需电源。智能电网技术的发展 , 自动化水平的提高，对变电站、发电厂的直流电源系统运行可靠提出了更高的要求， 这关系到变电站、发电厂的安全工作，甚至影响整个电网的稳定。随着电力系统改革不断深入，怎样确保变电站电力操作处在安全、可靠的运行已经成为最重要的追求。因此，加强对变电站电力操作直流电源系统措施具有重要作用。

关键词：变电站；电力操作；直流电源；电源系统

直流系统是变电站保证安全运行的一个重要组成部分，主要 作为继电保护、控制、仪器仪表、信号、通信、操作以及事故照 明等的重要电源，其可靠与否，直接关系到电力系统的稳定运行 和设备安全。目前 , 直流系统已经普及社会各个层面 , 为生产活动和人们生活带来了极大的便利。从某种意义上说 , 直流系统在一定程度上决定了生产的水平和生活的质量，对设备的组装和改进投入的资金也越来越多 , 这在一定程度上改善了直流系统设备状况。因此 , 变电站工作将直流系统的操作作为重中之重。

一、直流系统的组成

目前，电力行业多以两路交流输入，经整流后直流输出，外加一组蓄电池组直流输出相组合的模块化装置构成变电站直流系统，其具有电压平稳、供电可靠的特性。直流系统主要由两部分组成，蓄电池屏、充馈电屏。其中蓄电池屏主要用于放置蓄电池（国内多以阀控式铅酸蓄电池为主）；充馈电屏主要由充电装置模块（为蓄电池充电和直流负载供电）、监控系统（直流绝缘监测装置、微机集中监控装置）、电池巡检模块、降压装置模块及一系列交、直流回路、电流、电压显示等装置组成。

二、变电站电力操作直流电源系统存在的问题

1、直流系统维护意识不强。当前无人值班的变电站发展方向是造价低、技术先进、可靠安全。变电站一路成长与发展 , 逐渐在设计模式上实现了多样化与智能化 , 多样设计模式共存 , 从常规站到无人值班。设备随着设计理念与设计模式的更新其智能程度也越来越高。然而 , 很多技术人员单纯对变电站继电器的配置、投退及保护控制项目给予足够重视 , 却忽视了支持继电站保护、控制项目顺利开展的直流系统必要的检修与直流系统维护意识不强 , 致使直流系统在实际运行过程时有异常现象出现 , 降低直流系统工作速率。

2、蓄电池维护存在问题。蓄电池维护问题具有高度灵活性 , 因为不同厂家生产的蓄电池在个体、结构及维护方法上都存在很大差异 , 这就使得蓄电池维护工作要充分结合很多因素来进行考虑。此外 , 维护人员的技能水平参差不齐 , 很多还对蓄电池维护工作停留在表面认识上 ,并不能根据不同蓄电池的实际差异来调整相应的维护手段 , 因此 ,在维护效果上往往不如人意。蓄电池运行主要存在问题如下所述。对阀控式密封铅酸蓄电池认识不足。阀控式密封铅酸蓄电池一般称作免维护蓄电池 , 这往往给很多经验不足的运行单位带来认识误区 , 将此类蓄电池划分为可不做维护范围。实际上 , 免维护蓄电池只是在维护工序上较其它蓄电池简单而已 , 仍需要一定的项目测试和维护。蓄电池开路使得开关无法合闸。开关无法合闸 ,将会越级到主变开关实现跳闸 , 造成站用变失电。蓄电池爬酸爬碱现象的出现将会造成绝缘下降而报警。部分变电站蓄电池出现电池鼓肚、漏液等现象 , 蓄电池单体失效。

3、充电机使用中存在的问题。蓄电池个数与充电机固有程序搭配不当 , 使得蓄电池充电电压过高 , 造成过充现象。如某变电站固有 102 个蓄电池 , 却固定均充电压为 245 V, 造成蓄电池过充。部分变电站充电机模块往往会出现失效现象。部分变电站相控电源由于自身纹波系数较大原因，极容易使得正常运作的设备过热 , 附加其他损耗。

三、变电站电力操作直流电源系统措施

1、监控装置的高级功能应用。无人值班变电站直流监控系统除应符合一般规定外，还需要满足以下高级功能应用要求：统一数据信息平台，实时监测各种运行状态；支持可视化运行维护；具有智能告警、信息综合分析、自诊断及远程维护等功能。这些功能对准确了解现场直流电源系统问题及提升故障处理响应速度，及时矫正运行状态参数有重要意义，将是未来无人值班变电站直流监控系统的发展趋势。

2、绝缘检测技术提升。绝缘检测装置需具有下列功能：每段母线配置一套绝缘检测装置，两套装置之间具有通信接口；每套装置正常独立运行，当两段母线临时并列时，经过选定，一套装置退出运行，其所有被检测回路自动切换到另一套装置；具有如下报警功能：交流窜入报警、直流互窜报警、绝缘降低报警、母线电压异常报警、电池接地定位显示、检测二段母线环网功能、自检功能。绝缘检测装置检测数据、信号，经过整理分析，通过通信接口输送到监控装置，重要报警信号用无源硬接点输出。新要求的交流窜入报警、直流互窜报警等环网检测功能的加入将有效提升直流电源系统的运行可靠性。

3、蓄电池在线监测及远方监控。蓄电池组是直流系统的独立后备电源，是变电站的最后一道防线，对变电站的安全可靠运行起着至关重要的作用。由于电池长期处于备用状态，因此电池的制造质量和日常管理及维护是否到位决定着电池在关键时刻能否发挥作用。应加强蓄电池日常专业化维护管理，加强状态监测，及时发现存在的隐患。蓄电池运行状况，及时判断电池设备性能，提高运行可靠性，减少工作量，提高设备维护质量。

4. 锂离子蓄电池在直流电源系统的应用。近年来，锂离子蓄电池因其属于无毒、无污染的新型环保电池，具有比能量大、寿命长、自放电率小、工作温度范围宽、维护工作量小等多项优点，在电力系统已有试运行。但由于其设计原型是用于频繁充放电的启动型蓄电池 , 将其应用为以浮充电方式运行的直流电源，对蓄电池安全性、容量选择计算以及现有直流电源系统接线适用性、充放电运行方式等方面的影响还需要做深入研究。需要继续跟踪研究锂电池安全稳定运行的方法和措施，对锂电池的各种曲线、系数等重要数据进行系统试验和资料整理，确定其在电力工程的应用范围、运行参数、系统构成以及设备选择等相关技术要求。在经过实际变电站工程的设计、计算、安装、调试，验证研究成果后，逐渐推广应用。

直流系统作为变电站重要组成部分,对变电站的保护、控制、信号及事故照明等指标提供直流电源。现阶段，直流电源自身的远程监控系统缺乏完善的实施方案，加上技术手段落后，已经不能满足变电站的要求，严重影响变电站自动化水平的发展，也为电网是否安全运行埋下隐患。根据实际应用情况获知，该系统可以实时掌握直流系统的运行情况，不仅节省人力和物理，也提升了直流电源的运行安全性。因此 , 探讨变电站电力操作直流电源系统分析措施的工作具有现实意义。

参考文献：

[1] 彭向阳 . 变电站直流系统常用断路器及熔断器动作特性分析 [J]. 继电器，2019, 34（23）: 58-61.

[2] 徐凯 .变电站直流系统蓄电池改造方案的探讨 [J]. 电力系统保护与控制 ,2016(7).

[3] 王中杰.变电站直流系统蓄电池组的运行和维护策略[J].中国设备工程，2018(18)：50-51.