摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，人们的生活质量在不断提高，针对直流电源系统存在的蓄电池组定期维护工作量大、不规范绝缘装置依然在电网中运行、蓄电池运行寿命无法有效估计与预测等问题，对直流电源故障分析系统进行研究。系统通过自采的方式及利用数据采集终端从集中监控等运行设备中获取有关数据，以TCP/IP方式及时发送到主站，从而对蓄电池、绝缘装置、冲压机等设备的工作状态以及系统是否及时消缺、参数整定是否正确进行判断，旨在逐步实现状态检修，减少直流电源设备的维护工作量，进而提高直流电源系统的供电可靠性。
关键词：直流电源；监测运行；故障分析系统；数据采集终端
引言
直流电源回路作为变电站内主要的供电回路，对装置的正常运行、信号的正确发信及断路器的可靠动作起着重要作用。国网十八项反措要求，双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段，每套保护装置的直流电源与其对应的操作电源、电压切换箱电源均应取自同一蓄电池组供电的同一母线段。所有的装置电源、控制电源、信号电源均应单独配置电源空开，各回路电源不能交叉或串电。实际运行中，因基建施工不规范、竣工验收不到位等原因，现实中变电站二次回路存在大量的电源交叉或串电等现象，对电网的安全稳定运行埋下了极大的隐患。结合多年变电二次检修及现场消缺经验，通过对大量二次回路故障查找进行分析、总结，二次电源交叉或串电故障大致可分为4类，均可通过合理的操作程序，采用拉路的方式(即拉开电源空开后进行观察或量取电压)快速查明故障点。现针对各类障情况，分别从基本接线方式、故障原因、存在的危害及查找方法等方面进行分析。
1直流电源系统的组成
直流电源系统由交流输入、微机监控、充电、馈电、蓄电池组、绝缘监察(接地选线可选)、放电(可选)、母线调压装置(可选)、电压监测(可选)、电池巡检(可选)等单元组成其中,蓄电池组是用电气方式连接起来的两个或多个单体蓄电池,它在整个直流电源系统中起着核心作用。在遇到市电中断时或整流器设备出现故障的情况下,电池组可为负载单独供电,使供电不中断;在短路冲击或正常负荷起始冲击等情况下,超出整流器额定输出的部分由蓄电池组承担。充电装置将交流电整流成直流电的一种换流设备,其主要功能是实现正常负荷供电及蓄电池的均/浮充功能。监控系统包括微机监控单元和绝缘监察单元。微机监控单元具有监视功能、自诊断功能、显示和控制功能。负责对系统中各个功能单元(如电压电流采集单元、充电模块、绝缘监测、电池巡检等)运行状态与数据的采集、显示,把系统中各种运行参数与状态获取到,参照测量的数据与运行状态做出相应处理,进行控制系统,全自动管理电源系统。馈线屏是提供多路直流支路供设备、装置使用的配电装置。
2变电站直流电源故障分析系统的研究与应用
2.1开发直流电源故障智能分析辅助决策系统
直流电源故障智能分析辅助决策系统需要在采集故障信息的基础上对直流系统进行故障建模及分析，要能准确及时地对直流电源系统的异常及故障情况做出分析，并根据分析结果发出告警或警示，分析结果以图形、文本等方式展示出来，通过监测分析，可判断出直流斩波器、硅链等稳压、调压设备的特性是否满足直流系统的运行要求；可以监测在蓄电池转供期间，特别是在出现保护装置动作等大负荷状态时，各蓄电池所表现出的容量情况及母线电压的波动情况，以判断蓄电池容量是否满足运行要求，在容量不满足运行要求时能及时发出告警信息；直流系统绝缘监测装置在进行接地检测时，由于平衡回路的切换，将会造成直流系统对地电阻和对地电容的变化，通过在直流系统绝缘监测装置检测动作时同步检测对直流系统的扰动情况，可以鉴别出直流系统绝缘监测装置的原理及特性是否满足直流系统的运行要求。
系统的总体结构拟采用四层构架，划分为数据采集层、数据管理层、故障断诊断层、Web展示层.
2.2同一段母段不同支路间连通
对于同一段直流母线，两不同支路之间正或负极连通而串电，故障原因:不会直接在空开出线处进行短接，多发生在信号开入回路中，因设计考虑将同屏内不同信号段端子开入至不同测控装置内，而实际厂家内部配线已将所有信号输出端子公共端连接一起，现场施工人员未能将无关端接线解开所致。存在问题:不同支路之间正或负极连通时，单独拉开其中一支路电源空开，该回路仍带有电压，则有在工作中因疏忽而造成整个系统直流接地风险。同时，在运行中发生直流接地后，因存在不同回路间串电现象，造成系统多点接地的假象，不能通过拉路试验快速确定故障点。查找方法:该类故障正常情况下不影响设备运行，运行中查找比较困难，需结合停电检修，加强二次回路检查才能发现。试验前，确认所有空开均投入，所有支路电源均正常。后逐路拉开各支路空开，对地量取对应输出端子正、负极对地电压，正常应为0。若仍存在电压，则可将该支路电源空开投入，拉开其他支路电源空开，进行电压量取。这时，仍带有电压的支路即与该支路存在串电现象，通过分析接线情况可快速确定故障点。
2.3变电站双重化保护电源交叉故障
故障概述：所谓电源交叉故障主要是发生在保护装置电源、控制电源、母线失灵保护电源这三个组成部分，主要是这三部分电源没有有针对性的取自同一直流母线段，或者是智能变电站同一套保护装置电源和智能装置电源没有相对应取自同一直流母线段。《国家电网公司十八项反措》对继电保护装置提出了双重化要求，确保两套不同的保护装置电源能够始终处于相互独立、没有关联的状态，并且任意一套保护对应电源都取自同一直流母线段。如果出现电源不对应的状况，而造成交叉状况，这就会导致保护电源交叉故障的发生，最终为电力系统正常运行埋下安全隐患。解决策略：当变电站双重化保护电源交叉状况发生后，相关的电力设备并不会直接停止工作，而是仍然能够工作，并且相关的报警装置也不会出现警报信号，这就为该故障的查找造成了困难。我们可以借助测量支路正、负极对地电压的方式，进而实现对各支路接入的母线段进行相关鉴别。该检测方法的理论支撑就是两段直流母线电压存在不完全对等的状况，所以，我们就可以对各支路与母线的对地电压进行相关的对比、分析，这就能够对支路的直流母线段有所把握和控制，最终也可以对故障发生点进行明确。
结语
本文搭建的直流电源故障分析系统可通过采集运行中充电机、绝缘监测装置、蓄电池巡检装置数据，分析装置是否出现故障；可实现蓄电池开路、短路、容量下降等故障的判断与告警；可实现绝缘装置接地故障报警与隐患的分析监测功能，可实现接地引起保护误动分析，十分适用于直流电源设备全生命周期的管理。
参考文献
[1]叶有生，赖江平，曾志琳.某型测试设备供电电流异常故障分析及预防[J].航空维修与工程，2019（2）：82-84.
[2]林海，罗雯茜.厂站直流电源系统故障分析与防范[J].福建水力发电，2018（1）：43-44.
[3]周天雷.直流电源系统接地故障分析[J].水泥工程，2018（2）：71.
[4]李培亮，魏治成，熊泽群，等.某500kV变电站直流电源系统故障分析[J].国网技术学院学报，2017，20（4）：25-27.
[5]许郁，李博.变电站直流电源系统典型故障分析与处理[J].中国高新技术企业，2016（27）：139-140.