微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)的運行與維護

陳耿

摘 要：微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于變電站、發(fā)電廠，作為直流操作機構(gòu)、繼電保護、自動裝置、控制信號母線等使用的分合閘操作電源、控制保護信號電源、通信及事故照明電源。該文介紹微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)的概況及工作原理，并對其日常運行與維護作了探討，最后對一個直流系統(tǒng)故障的實例進行討論分析。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 充電 蓄電池組

中圖分類號：G6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-02

微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)由高頻開關(guān)電源（包括充電模塊、監(jiān)控模塊）、直流饋電單元（包括配電監(jiān)控、絕緣監(jiān)測）、閥控蓄電池組（包括蓄電池檢測儀）等組成。目前，變電站多采用GZDW系列設(shè)備。

1 設(shè)備概述

高頻開關(guān)電源的特點是體積小、重量輕、效率高、輸出紋波極低、動態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、模塊可疊加輸出。模塊化的充電設(shè)備采用N+1備份方式，模塊間自動無主均流，系統(tǒng)電流由N+1個模塊平均分配。充電機中任何一個模塊故障，系統(tǒng)發(fā)出故障信號，不影響系統(tǒng)的運行狀態(tài)與運行方式。由于采用微機自控，顯示出較高智能化。模塊具有平滑調(diào)節(jié)輸出電源和電流的功能，通過擴展通訊口，接入智能電池檢測儀和絕緣監(jiān)測等裝置。隨著系統(tǒng)綜合自動化程度提高，該電源系統(tǒng)遙測、遙信量已都接入集控端，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

為了提高可靠性，大部分變電站都采用雙充雙蓄形式，對蓄電池自動管理及保護，實時自動監(jiān)測蓄電池的端電壓、充電放電電流，并對蓄電池的均浮充電進行智能控制。如果電池過、欠壓或充電過流，都會實現(xiàn)聲光告警。

2 工作原理

（1）電壓模塊采用三相三線制380V AC輸入，具有軟啟動功能。在交流輸入端，采用先進的尖峰抑制器件及EMI濾波電路，由全橋整流電路將三相交流電整流為直流電，再經(jīng)無源PFC調(diào)整后大大提高了功率因數(shù)。由DC/DC高頻變換電路把所得的直流電壓變成穩(wěn)定可控的直流輸出。脈寬調(diào)制電路PWM及軟開關(guān)諧振回路，根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的變化，自動調(diào)節(jié)高頻開關(guān)的脈沖度和移相角，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩(wěn)定[1]。微機直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測用兩個變化的分壓器取出正對地電壓和負(fù)對地電壓，送A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)CPU處理，數(shù)字顯示電壓值和母線對地絕緣電阻值，監(jiān)測無死區(qū)，當(dāng)電壓過高、過低或電阻過低時發(fā)出相應(yīng)報警信號。

（2）直流饋電單元配置1～6路合閘回路和1～8路控制回路，分別連到合閘和控制母線上。輸出空氣開關(guān)聯(lián)帶告警開關(guān)接點，與空氣開關(guān)聯(lián)動，空氣開關(guān)發(fā)生跳閘動作，同時發(fā)出開關(guān)狀態(tài)變化告警信號。采用電壓采樣板測量電池組、控制母排和合閘母排的高壓直流電壓。電壓采樣板將高壓變化為隔離的低壓信號，并且保證在其測量范圍內(nèi)的良好線性度[2]。在合閘母線和控制母線之間串接降壓硅鏈單元，合閘母線通過降壓硅鏈與控制模塊組成控制母線供電。降壓硅鏈由多只大功率硅整流二極管串接而成，利用PN結(jié)基本恒定的正向壓降來產(chǎn)生調(diào)整電壓，通過改變串入線路的PN結(jié)數(shù)量來獲得一定的壓降，達到電壓調(diào)節(jié)的目的。

3 運行與維護

3.1 微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)

運行注意事項如下：

3.1.1 微機自控高頻開關(guān)電源投入運行，裝置配電監(jiān)控CPU由測量功能進行模擬量及狀態(tài)量的采集，通信功能接受監(jiān)控模塊的命令，將測量數(shù)據(jù)及處理結(jié)果送給監(jiān)控模塊。比較采集值與系統(tǒng)設(shè)置限值驅(qū)動故障燈和蜂鳴器進行報警。

3.1.2 微機型直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，在線監(jiān)測直流系統(tǒng)兩段母線的絕緣狀況和支路開關(guān)狀況[3]。正常時，監(jiān)測母線、母線對地電壓及正負(fù)母線對地電阻，自動巡檢各支路及接地電阻。顯示接地支路號、接地極性、支路接地電阻和接地日期時間。

3.1.3 蓄電池巡檢裝置在線監(jiān)測每節(jié)蓄電池的端電壓及特征點溫度。

3.1.4 閥控蓄電池組在正常運行中以浮充電方式運行，若設(shè)定浮充計時720 h，即三個月系統(tǒng)自動對蓄電池組進行均衡充電。

3.2 微機自控高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)應(yīng)進行普通巡視檢查和定期量化巡視檢查維護。

3.2.1 檢查交流輸入狀態(tài)、直流輸出和充電模塊、監(jiān)控模塊等部件，以及查閱監(jiān)控模塊的告警信息，包括當(dāng)前告警信息和歷史告警信息。

3.2.2 屏前屏內(nèi)設(shè)備進行清潔維護，防止塵埃腐蝕元件和影響散熱效率。

3.2.3 蓄電池組單體電池每月應(yīng)測量各個電池電壓，檢查各連接頭是否接觸良好，有無漏液銹蝕現(xiàn)象。

3.2.4 新安裝或大修后的閥控蓄電池組，應(yīng)進行全核對性放電試驗，以后每隔2～3年進行一次核對性試驗，運行6年以后每年作一次核對性放電試驗。

4 直流系統(tǒng)故障分析

4.1 故障經(jīng)過

2011年1月2日13時57分，后臺監(jiān)控機彈出“公用測控（6N）_#2蓄電池組單體電壓＼溫度告警”信息，復(fù)歸后彈出“公用測控（6N）_#2蓄電池組裝置異常”信息。

4.2 故障后的檢查

故障發(fā)生后，我們迅速組織人員對直流系統(tǒng)進行檢查。

4.2.1 后臺監(jiān)控機檢查情況

檢查#2蓄電池組參數(shù)（見表1），符合要求。

4.2.2 現(xiàn)場檢查情況

檢查蓄電池巡檢裝置告警記錄時發(fā)現(xiàn)有“#29蓄電池電壓異常”信息。經(jīng)過現(xiàn)場測試，#29蓄電池電壓為2.234 V，符合浮充電壓要求。其他蓄電池電壓也符合要求（見表2）。

注：“交流2”表示交流電源從第二路交流空開輸入，其后面三項依次為UAB、UBC、UCA電壓值?！俺潆姍C”表示充電機輸出的電壓和電流?！皠恿δ妇€”表示動力母線電壓?！翱刂颇妇€”表示控制母線電壓，其后面第一項是其電壓值，第二項是負(fù)母對地電壓值。“接地電阻”表示正、負(fù)母線對地電阻值。“電池組”表示電池組的電壓和電流。

由于故障出現(xiàn)后又在短時間內(nèi)消失，后臺監(jiān)控機和現(xiàn)場檢查都正常，初步判斷為保護誤發(fā)信或接線松動。2 h后，后臺監(jiān)控機又再彈出“公用測控（6N）_#2蓄電池組單體電壓＼溫度告警”和“公用測控（6N）_#2蓄電池組裝置異?！毙畔ⅰ亩敬_定故障為接線松動。根據(jù)巡檢裝置告警記錄“#29蓄電池電壓異?！毙畔ⅲ诘玫秸{(diào)度以及上級部門領(lǐng)導(dǎo)同意的情況下，暫時退出第二組充電機系統(tǒng)并轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)。拆除#29蓄電池與#27、#28蓄電池的連接線并重新連接。投入運行后至今正常。

5 結(jié)語

直流系統(tǒng)為操作電源、信號電源、繼電保護、自動裝置、事故照明電源以及通信系統(tǒng)提供專門的直流電源。在全站停電及母線短路的情況下，能保證迅速切除故障，確保安全運行。因此，變電站的運行人員應(yīng)對之給予重視，保證直流系統(tǒng)的安全、可靠的運行。

參考文獻

[1] 李均甫.淺談變電站直流系統(tǒng)運行維護的幾個問題[J].繼電器，2004，32（17）：75-77.

[2] GZDW智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)技術(shù)手冊.[Z].2002—08—16.

[3] 易志明.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的研究[D].天津：天津大學(xué)，2003：1-7.