?變電站直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、整流器、直流變換器和直流配電屏等組成，正常運(yùn)行時(shí)充電機(jī)為負(fù)荷供電的同時(shí)對蓄電池組進(jìn)行浮充。 當(dāng)交流失電時(shí), 蓄電池組轉(zhuǎn)為放電狀態(tài)，由直流系統(tǒng)為事故照明、交流不停電電源和事故潤滑油泵等提供不間斷供電。 但如果直流系統(tǒng)也出現(xiàn)故障，失去直流電源供電的斷路器無法自動(dòng)跳閘，造成保護(hù)拒動(dòng)事故范圍擴(kuò)大，將給電力系統(tǒng)帶來巨大損失。
△ 220kV直流系統(tǒng)典型接線圖
蓄電池組是變電站的動(dòng)力來源，負(fù)責(zé)為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供電能，作為直流系統(tǒng)的核心組成部分，其穩(wěn)定可靠運(yùn)行為變電站的運(yùn)行提供了安全保障。 由于蓄電池組維護(hù)工作量大，自動(dòng)化程度不高，尤其是核容維護(hù)時(shí)需依賴移動(dòng)維護(hù)設(shè)備人工核容，存在設(shè)備多且重、接線繁多，操作復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)性大等問題，蓄電池組的維護(hù)一直是困擾運(yùn)維人員的難題。
1）閥控鉛酸蓄電池壽命短、開路后果嚴(yán)重。
閥控式鉛酸蓄電池組長期處于浮充狀態(tài)，充放電電流小，電壓長期穩(wěn)定不變，難以察覺蓄電池組故障隱患，可能在關(guān)鍵時(shí)刻因容量不足等電池性能下降問題，導(dǎo)致電網(wǎng)事故擴(kuò)大。
2016年6月18日，某省330kV變電站在電纜溝著火后，由于直流系統(tǒng)異常導(dǎo)致事故擴(kuò)大，最終3臺主變燒毀，8座110kV變電站失壓，直接損失負(fù)荷28萬千瓦。
2）通過測試單體電池電壓的方法，對蓄電池組浮充電流狀況掌握不夠充分。
2015年某省供電公司投運(yùn)的一組500Ah電池，2018年核容測試合格，2019年5月在線內(nèi)阻監(jiān)測裝置監(jiān)測到2只單體內(nèi)阻接近1.5mΩ，隨后檢修人員將其拆除，實(shí)測2只電池已經(jīng)開路。
某110kV變電站2組蓄電池分別于2012、2013年投運(yùn)，2017年核容測試均合格，列入2019年技改儲(chǔ)備但未能出庫，2019年9月連續(xù)開路。
3）核容試驗(yàn)周期內(nèi)可能存在開路風(fēng)險(xiǎn)，工作量大，人手嚴(yán)重不足。
《2018國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》5.3.3.4中要求新裝電池2年一次核容放電試驗(yàn)，4年后每年一次核容放電試驗(yàn)。 在實(shí)際執(zhí)行過程中，充放電1次至少需要兩天測試時(shí)間，時(shí)間跨度長，周期內(nèi)蓄電池組的穩(wěn)定性無法保證。 核容放電試驗(yàn)由專業(yè)技術(shù)人員攜帶放電儀到現(xiàn)場操作，耗費(fèi)大量人力物力財(cái)力，并且存在人為操作失誤等潛在危險(xiǎn)。
武漢豪邁電力 針對以上運(yùn)維難點(diǎn)，廣泛收集站用直流系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和意見，根據(jù)直流行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)研發(fā)了MDC-2000 變電站蓄電池綜合監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)人工維護(hù)模式，實(shí)現(xiàn)蓄電池組的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測與遠(yuǎn)程在線核容性放電維護(hù)。
△ MDC-2000 蓄電池綜合監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)
系統(tǒng)監(jiān)測部分通過將單體電池監(jiān)測模塊、跨接模塊、交直流監(jiān)測單元、蓄電池組監(jiān)測單元等功能模塊接入直流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)狀態(tài)的在線監(jiān)測，其中單體電池監(jiān)測模塊加裝在每個(gè)單體電池表面用于監(jiān)控電池內(nèi)阻、電壓、溫度等重要數(shù)據(jù)。 單體電池跨接模塊加裝在單體電池極柱上用于將單體電壓異常的電池從直流系統(tǒng)隔離。 交直流監(jiān)測單元與蓄電池組監(jiān)測單元分別監(jiān)控充電機(jī)與蓄電池組的狀態(tài)。 系統(tǒng)通過站內(nèi)通訊線路將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)方管理。
系統(tǒng)遠(yuǎn)程核容部分由綜合主機(jī)、放電切換裝置、逆變回饋放電模塊及其他輔助單元組成。 正常情況直流屏充電裝置給直流負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組浮充電，蓄電池組處于備用狀態(tài)。 通過在直流母線和蓄電池組間串接蓄電池在線放電切換裝置，對蓄電池組進(jìn)行狀態(tài)切換。 放電時(shí)，蓄電池通過二極管與直流母線連接，此時(shí)蓄電池不能充電，但可以在交流失電時(shí)給直流負(fù)載緊急供電。 主控單元控制源逆變器將蓄電池的直流電能逆變成380V交流電反饋回交流電網(wǎng)用（注入電網(wǎng)的電流諧波、功率因素等滿足GB/T 30427要求）。 通過設(shè)定放電過程中的電流值，實(shí)現(xiàn)蓄電池組的核容（半核容/全核容）放電試驗(yàn)。
△ 蓄電池組遠(yuǎn)程自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)
在線淺放電均衡維護(hù)： 蓄電池長期浮充對蓄電池的壽命影響很大，可定期進(jìn)行10%左右的淺放電，延長蓄電池使用壽命，避免長期浮充對蓄電池均衡性的影響。
小電流檢測蓄電池完整性： 通過對蓄電池浮充電流、熔斷器電壓及接點(diǎn)的檢測，判斷蓄電池是否離線脫網(wǎng)。 采用分段式小電流直流放電法進(jìn)行在線內(nèi)阻測試，可有效監(jiān)測蓄電池極板斷裂、電池開路、電解液干涸等運(yùn)行中難以發(fā)現(xiàn)的隱性嚴(yán)重缺陷。
防孤島保護(hù)功能： 通過對交流側(cè)電壓、相位和頻率的檢測，自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整逆變角度，當(dāng)交流失電時(shí)，能及時(shí)終止逆變放電，保證直流母線的供電正常。
核容過程的多重復(fù)合保護(hù)： 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池的放電狀態(tài)，設(shè)置多重保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信、放電負(fù)載通信、電流不可控、單體電壓、總電壓、溫度等異常時(shí)，可自動(dòng)停止放電，并直接切斷放電主回路，以保證放電過程安全可靠。
本地及后臺核容過程可視化： 監(jiān)控終端軟件可實(shí)時(shí)監(jiān)視變電站直流系統(tǒng)模擬圖，動(dòng)態(tài)顯示直流主回路開關(guān)合分狀態(tài)、母線電壓、蓄電池電流、交流電壓、電流、交流開關(guān)工作狀態(tài)、單體電池電壓、內(nèi)阻及溫度、交流竄入有效值等。 用戶管理模塊可增加或刪除管理人員名單，設(shè)置系統(tǒng)管理員、操作人員、一般瀏覽人員等管理權(quán)限，防止誤操作。
△ MDC-2000 變電站蓄電池綜合監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場
目前，MDC-2000 變電站蓄電池綜合監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)已在全國各大變電站得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了直流系統(tǒng)的在線狀態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，以及遠(yuǎn)程控制各站各組蓄電池的自動(dòng)放充電核容，大幅度提升了變電站智能化水平，有效保障了電力的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
