智能变电站直流系统研发和应用

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1、智能变电站直流系统研发和应用　　摘要：针对传统变电站直流系统智能化改造项目，采用改进后的新一代智能变电站体系架构，开发出了具有远程蓄电池电压均衡、单体内阻测量和智能核对性放电功能单元的智能直流系统，并在江苏镇江供电公司取得了良好的运行效果。关键词：电压均衡；内阻测量；核对性放电；体系结构中图分类号：TE63文献标识码：A文章编号：变电站直流系统作为可靠地后备电源，不间断的为保护装置、通信装置和自动装置提供动力。基于直流系统在变电站中的特殊地位，为保证监控、保护、通信和自动装置的可靠运行，必须确保直流系统的可持续供电。传统变电站中对蓄电池的维护工作，强度依赖于现场检修人员的操作，人为因素对蓄电池

2、的监测及评估造成较大影响。随着电网规模的不断扩大，变电站直流系统蓄电池的日常巡视和维护工作量日益增大，传统的定期巡视和周期性维护方式越来越不能满足一线工作的需要，有限的人力、物力、财力更加重了这一矛盾。为此，开发一套变电站智能直流系统显得十分必要。同时，随着计算机技术、自动控制技术和网络通讯技术的发展，为成功研发智能直流系统提供了有力的技术支撑，使得研发该系统成为可能。71远程智能直流系统的功能设计远程智能直流系统应具备实时数据采集单元、智能核对性放电单元、蓄电池电压均衡单元和单体电池内阻检测单元四大核心单元，以及一些监控辅助单元，具体功能设计如图1所示。图1智能直流系统功能设计Fig.1De

3、signofintelligentDCsystemfunction1.1远程蓄电池电压均衡单元和内阻检测单元依据现场工作过程，优化配置设计，将远程蓄电池电压均衡单元和内阻检测单元整合为一体，其原理设计，如图2所示。图2电压均衡单元和内阻检测单元原理Fig.2principleofvoltagebalancingunitandinternalresistancedetectionunit（1）远程蓄电池电压均衡单元7为便于蓄电池维护和保证其可靠运行，将电压均衡单元分解为多个功能相同的小单元。每个小单元可以实时采集12路蓄电池电压和温度。电压均衡单元基于间歇式低充高放、能量守恒的闭环控制原则，当单

4、只电池电压满足动作条件时，启动均衡电阻旁路分流，实现电压高的电池放电，电压低的电池充电，保证蓄电池组中每节电池都工作在最佳运行状态，避免蓄电池水分蒸发干涸及硫化现象的发生，延长了电池的使用寿命。（2）远程内阻检测单元基于恒流负载小电流瞬时放电法的内阻检测单元，检测时不对直流系统注入任何外部信号，通过测量单体电池的电压瞬时变化量，即可依据欧姆定律算出内阻。该方法不需将蓄电池组脱离系统，简单安全，能够发现电池极板断裂、连接松动等安全隐患。1.2智能核对性放电单元依据国家电网公司十八项电网重大反事故措施规定，蓄电池组核对性放电试验是蓄电池维护的最重要工作。目前，蓄电池组的核对性放电试验已采用恒流负载

5、，实现了放电过程的自动控制，但其必须现场操作。随着电网的快速发展，变电站数量骤增，在有限的人力物力条件下很难按照规程要求，完成蓄电池的定期核对性放电试验。由于上述困难的存在，现场很少对蓄电池进行容量测试，甚至不做容量校核试验，这就给变电站直流系统的安全运行埋下了巨大隐患。因此，利用计算机技术、实时以太网通信技术的智能核对性放电单元应运而生。单母线分段直流系统充放电原理图，如图3所示。图4为变电站直流系统充放电完整设计图。图3单母线分段直流系统放电原理Fig.3thedischargeprincipleofsinglebusbarDCsystem7图4变电站直流系统充放电模拟图Fig.4thec

6、harginganddischargingmimicdiagramforsubstationDCsystem对于单组蓄电池直流系统，不能退出运行，也不能做全核对性放电试验，只能通过恒流负载放出蓄电池额定容量的50%。智能核对性放电单元的工作过程如下：（1）在远方操作方式下，断开直流接触器A，切断蓄电池组的浮充/均充回路，使得充电机无法给蓄电池继续充电。在此情况下，若发生全所失电事故，蓄电池组仍可通过二极管对控制母线供电，以确保直流负载可靠运行。（2）合上直流接触器B，通过恒流负载放电装置，实现恒流放电。在放电过程中，若出现异常情况，可立即停止放电，恢复到浮充/均充状态。1.3实时数据采集单元蓄

7、电池组实时状态参数的采集，是整个智能直流系统的数据来源，可实现对单体电池电压、温度，蓄电池组电压、电流，控制母线电压，充电机纹波电压、纹波系数的实时测量。利用实时数据采集单元，系统才能实现电池电压均衡、内阻测量和核对性放电试验等功能。2智能直流系统的系统结构设计7智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。目前，虽有大量的新建智能变电站项目，但对众多的常规变电站进行智能化改造是必不可少的，这是实现坚