陳耿

摘 要：微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源直流系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于變電站、發(fā)電廠，作為直流操作機(jī)構(gòu)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、控制信號(hào)母線等使用的分合閘操作電源、控制保護(hù)信號(hào)電源、通信及事故照明電源。該文介紹微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源直流系統(tǒng)的概況及工作原理，并對(duì)其日常運(yùn)行與維護(hù)作了探討，最后對(duì)一個(gè)直流系統(tǒng)故障的實(shí)例進(jìn)行討論分析。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 充電 蓄電池組

中圖分類號(hào)：G6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-00-02

微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源直流系統(tǒng)由高頻開(kāi)關(guān)電源（包括充電模塊、監(jiān)控模塊）、直流饋電單元（包括配電監(jiān)控、絕緣監(jiān)測(cè)）、閥控蓄電池組（包括蓄電池檢測(cè)儀）等組成。目前，變電站多采用GZDW系列設(shè)備。

1 設(shè)備概述

高頻開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)是體積小、重量輕、效率高、輸出紋波極低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、模塊可疊加輸出。模塊化的充電設(shè)備采用N+1備份方式，模塊間自動(dòng)無(wú)主均流，系統(tǒng)電流由N+1個(gè)模塊平均分配。充電機(jī)中任何一個(gè)模塊故障，系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，不影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行方式。由于采用微機(jī)自控，顯示出較高智能化。模塊具有平滑調(diào)節(jié)輸出電源和電流的功能，通過(guò)擴(kuò)展通訊口，接入智能電池檢測(cè)儀和絕緣監(jiān)測(cè)等裝置。隨著系統(tǒng)綜合自動(dòng)化程度提高，該電源系統(tǒng)遙測(cè)、遙信量已都接入集控端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

為了提高可靠性，大部分變電站都采用雙充雙蓄形式，對(duì)蓄電池自動(dòng)管理及保護(hù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)蓄電池的端電壓、充電放電電流，并對(duì)蓄電池的均浮充電進(jìn)行智能控制。如果電池過(guò)、欠壓或充電過(guò)流，都會(huì)實(shí)現(xiàn)聲光告警。

2 工作原理

（1）電壓模塊采用三相三線制380V AC輸入，具有軟啟動(dòng)功能。在交流輸入端，采用先進(jìn)的尖峰抑制器件及EMI濾波電路，由全橋整流電路將三相交流電整流為直流電，再經(jīng)無(wú)源PFC調(diào)整后大大提高了功率因數(shù)。由DC/DC高頻變換電路把所得的直流電壓變成穩(wěn)定可控的直流輸出。脈寬調(diào)制電路PWM及軟開(kāi)關(guān)諧振回路，根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)高頻開(kāi)關(guān)的脈沖度和移相角，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩(wěn)定[1]。微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)用兩個(gè)變化的分壓器取出正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓，送A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)CPU處理，數(shù)字顯示電壓值和母線對(duì)地絕緣電阻值，監(jiān)測(cè)無(wú)死區(qū)，當(dāng)電壓過(guò)高、過(guò)低或電阻過(guò)低時(shí)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。

（2）直流饋電單元配置1～6路合閘回路和1～8路控制回路，分別連到合閘和控制母線上。輸出空氣開(kāi)關(guān)聯(lián)帶告警開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，與空氣開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)，空氣開(kāi)關(guān)發(fā)生跳閘動(dòng)作，同時(shí)發(fā)出開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化告警信號(hào)。采用電壓采樣板測(cè)量電池組、控制母排和合閘母排的高壓直流電壓。電壓采樣板將高壓變化為隔離的低壓信號(hào)，并且保證在其測(cè)量范圍內(nèi)的良好線性度[2]。在合閘母線和控制母線之間串接降壓硅鏈單元，合閘母線通過(guò)降壓硅鏈與控制模塊組成控制母線供電。降壓硅鏈由多只大功率硅整流二極管串接而成，利用PN結(jié)基本恒定的正向壓降來(lái)產(chǎn)生調(diào)整電壓，通過(guò)改變串入線路的PN結(jié)數(shù)量來(lái)獲得一定的壓降，達(dá)到電壓調(diào)節(jié)的目的。

3 運(yùn)行與維護(hù)

3.1 微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源直流系統(tǒng)

運(yùn)行注意事項(xiàng)如下：

3.1.1 微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源投入運(yùn)行，裝置配電監(jiān)控CPU由測(cè)量功能進(jìn)行模擬量及狀態(tài)量的采集，通信功能接受監(jiān)控模塊的命令，將測(cè)量數(shù)據(jù)及處理結(jié)果送給監(jiān)控模塊。比較采集值與系統(tǒng)設(shè)置限值驅(qū)動(dòng)故障燈和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

3.1.2 微機(jī)型直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)兩段母線的絕緣狀況和支路開(kāi)關(guān)狀況[3]。正常時(shí)，監(jiān)測(cè)母線、母線對(duì)地電壓及正負(fù)母線對(duì)地電阻，自動(dòng)巡檢各支路及接地電阻。顯示接地支路號(hào)、接地極性、支路接地電阻和接地日期時(shí)間。

3.1.3 蓄電池巡檢裝置在線監(jiān)測(cè)每節(jié)蓄電池的端電壓及特征點(diǎn)溫度。

3.1.4 閥控蓄電池組在正常運(yùn)行中以浮充電方式運(yùn)行，若設(shè)定浮充計(jì)時(shí)720 h，即三個(gè)月系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)蓄電池組進(jìn)行均衡充電。

3.2 微機(jī)自控高頻開(kāi)關(guān)電源直流系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行普通巡視檢查和定期量化巡視檢查維護(hù)。

3.2.1 檢查交流輸入狀態(tài)、直流輸出和充電模塊、監(jiān)控模塊等部件，以及查閱監(jiān)控模塊的告警信息，包括當(dāng)前告警信息和歷史告警信息。

3.2.2 屏前屏內(nèi)設(shè)備進(jìn)行清潔維護(hù)，防止塵埃腐蝕元件和影響散熱效率。

3.2.3 蓄電池組單體電池每月應(yīng)測(cè)量各個(gè)電池電壓，檢查各連接頭是否接觸良好，有無(wú)漏液銹蝕現(xiàn)象。

3.2.4 新安裝或大修后的閥控蓄電池組，應(yīng)進(jìn)行全核對(duì)性放電試驗(yàn)，以后每隔2～3年進(jìn)行一次核對(duì)性試驗(yàn)，運(yùn)行6年以后每年作一次核對(duì)性放電試驗(yàn)。

4 直流系統(tǒng)故障分析

4.1 故障經(jīng)過(guò)

2011年1月2日13時(shí)57分，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)彈出“公用測(cè)控（6N）_#2蓄電池組單體電壓＼溫度告警”信息，復(fù)歸后彈出“公用測(cè)控（6N）_#2蓄電池組裝置異?！毙畔?。

4.2 故障后的檢查

故障發(fā)生后，我們迅速組織人員對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

4.2.1 后臺(tái)監(jiān)控機(jī)檢查情況

檢查#2蓄電池組參數(shù)（見(jiàn)表1），符合要求。

4.2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

檢查蓄電池巡檢裝置告警記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)有“#29蓄電池電壓異?！毙畔?。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，#29蓄電池電壓為2.234 V，符合浮充電壓要求。其他蓄電池電壓也符合要求（見(jiàn)表2）。

注：“交流2”表示交流電源從第二路交流空開(kāi)輸入，其后面三項(xiàng)依次為UAB、UBC、UCA電壓值?！俺潆姍C(jī)”表示充電機(jī)輸出的電壓和電流?！皠?dòng)力母線”表示動(dòng)力母線電壓?！翱刂颇妇€”表示控制母線電壓，其后面第一項(xiàng)是其電壓值，第二項(xiàng)是負(fù)母對(duì)地電壓值。“接地電阻”表示正、負(fù)母線對(duì)地電阻值?！半姵亟M”表示電池組的電壓和電流。

由于故障出現(xiàn)后又在短時(shí)間內(nèi)消失，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)檢查都正常，初步判斷為保護(hù)誤發(fā)信或接線松動(dòng)。2 h后，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)又再?gòu)棾觥肮脺y(cè)控（6N）_#2蓄電池組單體電壓＼溫度告警”和“公用測(cè)控（6N）_#2蓄電池組裝置異?！毙畔ⅰ亩敬_定故障為接線松動(dòng)。根據(jù)巡檢裝置告警記錄“#29蓄電池電壓異?！毙畔ⅲ诘玫秸{(diào)度以及上級(jí)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)同意的情況下，暫時(shí)退出第二組充電機(jī)系統(tǒng)并轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)。拆除#29蓄電池與#27、#28蓄電池的連接線并重新連接。投入運(yùn)行后至今正常。

5 結(jié)語(yǔ)

直流系統(tǒng)為操作電源、信號(hào)電源、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明電源以及通信系統(tǒng)提供專門(mén)的直流電源。在全站停電及母線短路的情況下，能保證迅速切除故障，確保安全運(yùn)行。因此，變電站的運(yùn)行人員應(yīng)對(duì)之給予重視，保證直流系統(tǒng)的安全、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 李均甫.淺談變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的幾個(gè)問(wèn)題[J].繼電器，2004，32（17）：75-77.

[2] GZDW智能高頻開(kāi)關(guān)電力操作電源系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè).[Z].2002—08—16.

[3] 易志明.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的研究[D].天津：天津大學(xué)，2003：1-7.