变电站直流电源的运行分析

       直流电源系统在变电站中属于一种电源设备，其能够为变电站的各类信号设备、自动装置、事故照明、逆变电源、断路器分、合闸操作及保护装置提供直流电源。直流电源的运行是一个独立运作的电源设备，在其运行过程中，不会受到其他设备的影响，即使在外部交流电源中断的情况下，直流电源系统可以有效保证继电保护、断路器动作、不间断电源、自动装置等正常运行。可见，直流电源系统运行的可靠性，对变电站的安全运行起着非常重要作用。因此，变电站在日常的维护工作中应当加强对直流电源的维护。 

1、变电站直流电源的运行情况及系统架构的设计 

       目前，直流电源系统中采用最广泛的是密封式阀控铅酸蓄电池（VRLA），其密封效果好、无环境污染、体积小等优点。而直流充电机大都采用高频开关电源模块，该电源模块具有效率高、重量轻、噪音小、配置灵活等特点。直流电源系统依靠监控装置与变电站后台及远动系统实时通讯，从而达到在调度监控中心对直流系统进行三遥的目的。调控中心正常情况只从远动通道取得比较少的信息，无法准确的反映出现场直流系统的运行状态，不能对现场直流设备和蓄电池组的运行性能及工作状态进行详细的了解。整个直流电源远程监控系统由下自上展开，可以划分为数据采集层、网络通讯层、管理应用层三个层次。各个变电站端的直流监控装置通过RS485总线将数据采集层设备进行连接，它们对直流电源系统的不同运行数据进行采集，例如：充电机运行情况、电池电压和内阻、馈线开关情况等。这些数据通过远动机（或通讯管理机）、交换机、光纤网络等组合在一起的网络通讯层，把所采集的相关信息传送至数据中心服务器，对收到的信息处理分类之后分发给各个管理应用层。远程监控终端给予分级管理的权限，根据不同的权限设置，可以改变变电站的信息及参数或实现相关远程监测及控制的目的。 

 2、变电站直流电源系统运行中存在的问题 

2.1直流电源系统绝缘监察装置原因 

       变电站直流电源系统由于投入运行后，将长期处在二十四小时不间断运行状态。而工作环境往往得不到有效控制，例如：环境温度过高或过低、湿度大、灰尘等等。此外有些装置设计、选材、制造的环节存在差距。长时间运行在这种环境下导致元器件导体表面出现腐蚀现象。对于一些较为薄弱的设备、元件绝缘介质损耗严重，性能也会有极大程度降低。由于绝缘监察装置存在问题，现场绝缘监察装置时有装置死机、插件损坏、烧毁等情况出现。部分绝缘监察装置在同一母线多路电源馈线绝缘同时下降时无法正确报警。还有个别绝缘监察装置由于装置内部故障造成直流系统绝缘下降。另外变电站内直流电源的网络拓扑对绝缘监察装置是否正常运行也造成直接的影响，如不少绝缘监察装置所在的馈线屏其馈出线是采用辐射型，但到馈线回路中段或末端又错接入小母线，形成环网结构。而现场大部分绝缘监察装置都是采用辐射型检测原理，于是造成了接地时可以报警但无法正确选线的问题。 

2.2蓄电池维护问题的重点 

       维护工作人员维护意识不够强。直流电源系参数设置偏差较大，使蓄电池组长期处在不良状态运行。变电站蓄电池组数量众多，维护工作量较大，需要持之以久。一旦维护工作不到位，时间一长，必会给电池带来严重的后果和不可逆转的危害。运行人员缺乏蓄电池使用维护意识，常年使用却监测不到位。蓄电池组装设的房间未安装通风及空调设备或使用不当，电池组环境温度因充放电、环境变化等因素经常运行在温度超出规定范围的环境下，不仅放电时电池容量大大缩小，更严重时会危害到电池的使用寿命，从而导致蓄电池损坏。 

2.3充电机使用问题分析 

       维护工作人员对充电机的细节重视不足，例如有的大型变电站设有备用充电机，按照要求应定期投入运行，与在用充电机进行轮换。但实际却常年不进行轮换，当需要使用时才发行充电机已有故障。有些高频模块装有强制散热风扇，长时间运行会聚集较多灰尘，清扫不及时将直接影响模块的散热甚至造成充电模块损坏。部分变电站的相控直流电源由于自身因素，运行中可能会出现设备过热及其它附加损失，并严重影响到电池寿命，造成电池和直流电源系统的安全运行带来不利影响。 

3、变电站直流电源系统的维护对策 

3.1对于微机监控装置的运行状态研究以及相应的维护 

       （1）微机监控装置在正常工作过程中能够自动发出运行方式转换指令。对经过放电的蓄电池首先进行恒流限压充电，恒流充电结束之后，自动转为浮充充电，所进行的充电过程都会转为直流充电机的持续正常工作。在直流电源运行一个周期之后微机监控装置能够进行自动转换选择充电方式，从而保证蓄电池电量始终高于90%以上，当出现站用交流电源失去时能够满足重要直流负荷的电力供应。

       （2）微机监控装置在运行过程中，工作人员对监控装置中各运行状态进行观测，若出现不正常的运行工况，工作人员需要对相关程序及参数进行及时修改、调整。如参数修改之后仍不符合相应的运行要求，需要将直流电源设置为手动控制方式，将已经出现问题的微机监控装置关闭退出，由相关维修人员进行维修，在恢复正常之后才能再次使用。 

3.2对于充电装置的运行状态分析以及维护 

       （1）充电装置正常运行中，工作人员应加强对充电装置运行状态的观察以及设备运行参数监测。监控所包含的内容主要有：工作过程中声音是否正是否有异常噪音出现；三相交流电源是否出现不平衡状态；直流输出值以及交流输入值显示及实测值是否正确或相符；各充电模块输出电流均衡状态；设备其他各项参数是否正常等。通过这些数据监控才能保证充电装置运行的稳定性。

       （2）充电装置的维护工作主要是每隔一段时间对充电模块进行除尘，以保证模块工作时的正常散热。除尘工作应将单个模块取出并在室外进行，不应将多个模块或所有模块同时取出。取出模块时应观察其他模块工作是否正常。除尘结束模块投运后应对充电装置工况进行观察，保证充电装置已转入稳定正常的状态。 

3.3对于蓄电池的运行状态研究以及日常维护 

       （1）第一，不同的蓄电池所具备的充放电特性是不一样的，所以说，在日常的使用过程中，同一款电源同负荷的情况下会因为不同的蓄电池之间存在特性差异而状态不同，这样对于整个直流电源系统工作性能都有着一定影响。因此同一组蓄电池应选择同品牌、用型号、同批次、同生产日期、一致性好的蓄电池进行配组。

       第二，充电装置运行状态不稳定，输出的直流电源质量不佳，纹波含量高等都会对电池寿命造成严重影响。

       第三，电池组运行环境不能有效控制。经常出现夏天温度过高，冬天温度过低的运行环境。恶略的运行环境不仅影响电池寿命，紧急情况下将无法满足放电要求，直接导致直流负载过早失电。

       （2）在对蓄电池进行日常维护中需要检查电池连接片和极柱是否松动或出现腐蚀情况；蓄电池整组、单体电压正常；检查安全阀或者周围是否出现酸液；电池壳体是否变形；蓄电池温度是否正常；检测绝缘电阻是不是出现的降低问题等等。另外对充电装置应定期进行校验测试，保证充电机各项运行指标良好，保证直流电能输出的质量。还有就是加强蓄电池环境的管理和有效控制，保证环境温度等指标在要求范围内。

       （3）高压断路器所使用的是直流動力合闸电源。一般情况下，直流动力合闸具有较高的额定合闸电流。所以在出现故障的时候，蓄电池因为受到较大的负荷冲击，放电末端的能够对于直流母线电压值进行调整，这样才能保证一、二次设备在最大范围内正常运行。 

结语 

       现今，在直流电源不断完善的过程中，为保证变电站直流电源的正常运行，检修人员的检修质量也应当提升，以此来增强变电站直流电源更好的运行。掌握好的维护经验，才能更好地保证变电站以及整个电网的安全。