浅谈变电站直流系统存在问题及改造举措

摘要：近些年来，随着用电量的加大以及近年来科技的发展和电网运行的需要，变电站设备改造工程势在必行。因而我国加强了对电网各部分的自动化改造，而直流系统作为变电站的心脏,是变电站的控制、信号、继电保护及自动装置、事故照明等提供可靠的直流电源,是变电站安全运行的保证。因此,对变电站直流系统进行自动化改造已迫在眉睫。本文首先从变电站直流系统当前所存在的问题出发，对其改造工程做了一定的探讨。

关键词：变电站；直流系统；问题；改造举措

Abstract: In recent years, with the increase of electricity consumption and the recent technology development as well as the need of grid operation, substation equipment renovation project is imperative. This paper starting from the problems of the DC system, and to discussed its renovation project.Key words: substation; DC system; problems; transformation initiatives

中图分类号：TM411+.4 文献标识码： A 文章编号：

引言：随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，有许多常规的变电站被改成综自站，因为常规变电站有人值守，所以对直流系统的要求不高，老式的直流设备就可以满足要求，但是改造后原有直流设备的缺点如：发热量大、没有远方功能、功率因数低、体积较大等却逐渐显现出来，这些与电网的发展趋势相违背，所以必须引起足够的重视并加以改造，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化，

当前变电站直流系统所存在的问题

采用的敞开式的碱性蓄电池组服役时间较长，直流电源系统碱性，运行维护麻烦、安全可靠性低，已不能适应电力系统继电保护装置对直流电源的安全技术要求。需要更换为微机控制智能型免维护蓄电池

采用端电池调节器调压得的直流系统，端电池极易硫化、维护困难，接线复杂，在更换工程中一旦发生断线，短路或者接地，都将有可能导致保护装置误动或者拒动，造成大面积停电事故，甚至可能造成电网事故。这就要求在全站不失去直流电源的情况下进行更换。

3、陈旧的直流装置自动化程度低，无法满足遥测、送信等功能的要求。受基本元件的制约，电器化性能提高收到限制。

二、做好直流装置改造的几点举措

一般变电站负荷较大且较重要，难以全站停电。因此，直流系统改造只能带电进行。但带电改造，在新老直流装置更换过程中，可能会使直流电源不可靠，造成系统事故。所以我们需要蓄电池容量的选择及直流装置的选择，合理制订一个不停电更换直流装置的方案， 一般现在我们都是智能高频开关电源，由于其体积小，重量轻，技术指标优越，模块化设计，N＋1热备份方式，便于“四遥”等优点，已在诸多领域得到广泛应用。

1、做好调压，采用高频斩波方式。电站继电保护装置对直流电压的稳定性要求高。传统的调压方法为多只二极管串联后与多只继电器触点并联进行有机调节。精度低又不能实现自动控制。高频斩波调压就可以解决这些问题。动力母线提供的直流电压，经高频斩波后送到控制母线，向继电保护装置供电，输压反馈到调节器，构成闭环系统，自动、精准管道断及斩波高度，在动力母线电压大幅度波动下，也可以控制母线电压稳定。

2、智能高频开关电源系统由交流配电，绝缘检测，监控模块、整流模块、调压模块，直流馈电等组成。其工作原理如下：

交流配电为系统提供三相交流电源，监测三相电压、电流及接触器状态；判断交流输入是否满足系统要求，在交流输入出现过压、欠压、不平衡时自动切断有故障的一路，并切换到另一路供电，系统发出声光告警。装有每相通流量40kA、响应速度为25μs的三相避雷器，能有效地防止雷击对设备造成的损坏。

绝缘监测采用进口非接触式直流微电流传感器，利用正负母线对地的接地电阻产生的漏电流，来测量母线对地的接地电阻大小，从而判断母线的接地故障。这一技术无须在母线上叠加任何信号，对直流母线供电不会有任何不良影响，彻底根除由直流母线对地电容所引起的误判和漏判，对于微机接地监测技术是一重要突破。

监控模块是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态实时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动精确管理，从而提高电源系统的可靠性，保证其工作的连续性、安全性和可靠性。具有“遥测、遥信、遥控、遥调”四遥功能，配有标准RS232接口，方便纳入电站自动化系统。

整流模块为合闸母线、控制母线提供正常的负荷电流，本身具有LCD汉字显示、操作键盘，模块工作状态和工作参数一目了然，可以带电插拔，具有软件较准，自主均流、ZVS软开关技术。

调压模块无论合闸母线电压如何变化，输出电压都被稳定控制在220（1±0.5％）V，具有带电拔插技术、软开关技术和双向调压特性。

直流馈电设有控制输出、合闸输出、电池输入、闪光、事故照明、48V电源输出等。控制母线有三种途径供电，确保控制母线供电安全可靠。配有智能直流监控单元，可测量母线电压、电流及开关状态等。

电池巡检仪对电池电压进行实时监测，将信息及时反馈到监控模块。

蓄电池全密闭、免维护、无污染、无腐蚀，任何方向可放置使用，使用温度范围宽（－40℃～60℃）；深放电至零伏，24h内充电可恢复；可大电流放电，起动电流大，自放电率极低，具有安全防爆排气系统，是理想的操作、控制不间断电源。

直流屏改造过程中的一些注意问题

更换前，需要对作为临时系统的蓄电池组进行仔细检查，将电池组充好电，测量其输出电压是否满足要求，以保证临时供电系统的可靠性。

由于一般的临时充电机只有一路交流电源输入，为了避免失去交流电带来的一系列问题，更换前，应对站用低压备用电源自动投入功能进行试验。

在不具备低压备用电源自动投入功能的情况下，安排运行人员值班。

电池的容量选择和模块配置。电池容量选择要进行直流负荷的统计，直流负荷按性质分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷。经常负荷主要是保护、控制、自动装置和通信装置。事故负荷是指停电后必须由直流系统供电的负荷，如UPS、通信设置等。冲击负荷是指极短时间内施加的大电流负荷。上面三种直流负荷统计就可以计算出事故状态下的直流持续放电容量。而模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要大于等于最大经常负荷加蓄电池充电电流。

总结

综上所述，变电站直流电源作为电力系统中的“心脏”部分，是变电站自动控制、继电保护、动力、仪器仪表、信号、事故、照明等的重要工具，其性能和质量的好坏直接关系到机组、电网的稳定的运行和设备安全，我们只有加快实现变电站直流系统自动化改造，才能避免一系列的电网事故，使变电站直流系统朝着自动化和免维护的方向快速发展，进而加快我国的电网事业。