（吕梁供电公司变电运检室（汾阳） 山西汾阳 032200）
摘要：变电站直流系统的运行状况直接影响带变电站保护及自动化装置能否正常运行。现阶段，直流系统也正朝着愈加复杂的方向发展，使直流系统发生接地故障的概率增加，而且也增加了查找故障点的难度。本文基于浅谈直流系统蓄电池并联保护器的应用展开论述。
关键词：直流系统；蓄电池；并联保护器的应用
引言
变电站直流系统是独立于主网架之外的电源系统，直流系统运行方式不受一次设备运行方式的影响。直流系统在变电站中承担着重要角色，一般为保护装置、隔离开关等设备的控制回路提供电源，也常用于变电站站内事故照明逆变电源部分提供直流电源。直流系统电压是否正常、两极绝缘是否良好关系到保护装置能否正确动作，严重时甚至会导致保护出现闭锁、控制回路失去作用、断路器操作电源失效等。
1国内研究现状分析
目前，国内外相关系统尚未对整个直流系统设备进行系统性监测管理，对于直流系统的监测也不全面，现有的离线监测运维手段，容易受到人为因素的影响，并且数据的连续性差，不容易进行数据分析，无法确切掌握整体系统的运行状况。直流系统对地电容测量方法、直流系统绝缘监测装置、蓄电池容量的半荷内阻测量等方法进行了探讨和研究，对解决目前由于绝缘监测装置缺陷导致的直流系统故障，提高系统运行的安全性具有重要意义，同时也对在蓄电池安全检测、性能分析、寿命准确估计与预测方面开辟一条新的学术思路有所助益。但目前的研究依然存在如下技术瓶颈：（1）直流电源系统的研究内容主要集中于系统绝缘故障监测、蓄电池的远程在线监测与充放电等方面，但都是针对直流系统某一方面的独立研究，对于直流电源系统全方位整体状态的监测和评估尚未涉及。（2）蓄电池组状态监测存在很多不足。目前绝大部分变电站仅安装了蓄电池巡检仪，仅实现了单体电压和蓄电池组电压监测，但电压测量偏差较大，无法对蓄电池的状态进行准确监测。（3）接地告警功能不完善，存在重大安全隐患的绝缘装置还在继续使用，并且有类似问题的设备依然不断流入电网。总的来讲，目前直流电源故障检测技术的研究主要面向单个设备，而未从直流电源系统的角度开展。本文通过直接采样及从现有设备中获取等方式，将直流电源主要参数的稳态与瞬态数据集中上传至故障分析系统主站，对各参数的纵、横两个方向进行对比，并分析各参数之间的相互作用和影响，以全面、及时、准确判断直流电源发生的故障及设备性能的变化趋势。
2传统变电站直流系统的并联方式及存在的风险
变电站直流系统为断路器控制、保护装置、测控装置等二次设备以及事故照明、交流不间断电源提供直流供电电源，其正常运行是保证变电站二次设备稳定运行的前提条件，在电力系统中起着举足轻重的作用，而直流系统经常出现接地现象影响着设备的正常运行。以220kV变电站直流系统为例，传统的配置为直流屏1#接蓄电池组1#，直流屏2#接蓄电池组2#，直流母线之间由开关控制，在出现异常或维护过程中互为后备电源[7]，其配置如图1所示。在将直流系统2切换为直流系统1备用时，为了避免蓄电池组1#放电后与直流屏1#或蓄电池组2#回路压差，造成大电流对直流系统造成的损害，需要控制母线合闸，直流屏1#退出，蓄电池组1#退出，由直流屏2#承担直流系统1的后备电源供电的作用。放电结束后，需要人工调节直流屏1#降低充电电压，逐步提升直流屏的输出电压，对蓄电池组1#充电，充满电后直流屏1#和蓄电池组1#重新接入系统，使控制母线和电源母线断开，恢复放电前原有系统的连接。在备用接入和备用退出时均会出现蓄电池直接并联的情况，操作人员必须保证直流系统的压差小于2V时再进行短时并联。当两组直接并联的电池端电压存在压差时，会出现高电压电池组向低电压电池组放电，产生一个环流。蓄电池组内阻差异越大，电压差异越大，环流也越大。即使只是短时间的环流过程，也会严重影响到蓄电池的使用寿命，甚至可能导致电池损坏。
3整流模块
整流模块目前已广泛应用于系统发电厂、变电站中，一般可作为直流稳压和稳流电源使用。通常情况下，变电站整流模块输出的标称直流电压一般为220V，额定电流一般为10A。整流模块在上级三相交流电源输入后，先经过EMI滤波和三相全波整流后形成高压直流电，再经过全桥移相逆变、整流为频率约140kHz的脉冲电压波，最后通过内部的滤波装置后形成220V的直流电源。在变电站中，一般一个充电机屏包含有多个整流模块，各个整流模块之间可以并联运行并实现自动均流。多模块并列运行的优势在于，当某个或几个整流模块出现异常或故障退出运行时，其他整流模块可以不受影响，继续保持正常运行，从而从源头上提高直流系统运行的可靠性。投入实际生产运行中的整流模块一般还包含热插拔功能、过流保护功能、过温保护功能、短路保护功能、输出过压保护功能以及告警功能等。
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4对直流系统的对地绝缘进行定期检测
不要等到发生接地故障再去进行排查和处理，这样可以提高系统运行的安全性和可靠性。在实际操作中，可以使用精度较高的的检测装置来定期检查各个直流回路的绝缘情况，并且对绝缘较差的直流回路进行重点监控。
5充电通道安全性分析
在并联保护器中的直流屏与蓄电池组之间接入IGBT（insulated gate bipolar transistor），通过PWM电路控制充电电压和充电电流大小，对充电电流进行限制。两组蓄电池通过并联保护器并联连接时。当端电压较低的蓄电池组充电电流较大时，控制系统会智能调节PWM1或PWM2的脉冲频率，降低对蓄电池组的电流输入，阻止充电电流进一步增大，避免大电流充电对蓄电池造成损伤。
6优势概述
（1）精确性高。先进的光电变压器被广泛应用于智能变电站中，运行稳定性有所提升，敏感性更高，在各类高性能电子元器件的共同作用下，可提供保护与监测功能，准确捕捉变电站运行信息。（2）自动化水平高。智能的突出特点在于自动化，省去了人工看护的繁琐环节，系统以电网运行状况为准做出灵活的调整。从自动化系统的运行模式来看，采取的是与检测系统协同工作的方式，通过监测装置的作用可获得实际运行数据，随即传导至终端设备，根据实际数据分析电网运行状况，生成结果后给出调节指令，电网系统获得指令后，将进入自定调节阶段，以确保系统运行稳定性。自数据采集开始直至最终的调节工作，整个环节都无需人员的参与。（3）电网稳定性好。在社会不断发展的背景下，对电能的需求量逐步提升，为给用户提供高品质的电力服务，扩容成为主要途径。此时，由于电网运行规模的扩大，对电能传输稳定性提出更高要求，增设的大量电力元件在工作中会发出谐波，在其作用下电能传输稳定性有所下降。而通过智能系统的运用，则有效消除了谐波的影响，电能传输品质得到保障。（4）通信质量提升。通过智能系统的调节，信息流通效率提高，解决了传统方式下信息传输滞后的问题。智能系统能够对电力传输状况做出准确的判断，根据分析结果选择通信通道，各模块的交流水平得到提升，可更为准确地传输信息，外界电磁波干扰得到有效控制。（5）实时监控。智能变电站具备强大的监控功能，可实时获取主电网运行数据并及时传输至终端，若存在异常之处，则会给出调节指令，促使电网做出自动化调节行为，而检修信息也将被完整记录。
结束语
变电站直流系统对于变电设备正常运行至关重要。在认识直流系统时，首先要明白平衡桥和不平衡桥的作用以及它们在检测绝缘电阻过程中所发挥的作用。其次，应该明白母线接地和支路接地的测量方法。最后，涉及到计算问题，就需要画出实际的等效电路图，去计算得到绝缘电阻值。在实际工作中要了解直流系统出现各种接地故障的现象，这样才能更快确定故障类型和故障点，保障电网长期安全稳定运行。
参考文献
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