變電站蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)的安全技術(shù)

王 浩，須英倫，杜法剛

徐州供電公司，江蘇徐州 221005

0 引言

目前，變電站蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)方面的應(yīng)用已經(jīng)較為普及，這些應(yīng)用解決了直流蓄電池維護(hù)工作量大，需耗費(fèi)大量人力物力的現(xiàn)狀，可進(jìn)行蓄電池阻容量、內(nèi)阻的測量，直流母線運(yùn)行狀態(tài)切換、遠(yuǎn)程充電機(jī)均/浮充狀態(tài)控制、從而減輕維護(hù)人員的工作量，最大限度減少人工現(xiàn)場操作所帶來的誤操作，給系統(tǒng)安全運(yùn)行提供了有利保證,為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供可靠保障。

1 變電站蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

變電站蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)一般分為廠站端與主站端，每個(gè)變電站端的監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)總線將電壓采集均衡模塊、開關(guān)量模塊、母線絕緣監(jiān)測模塊、放電負(fù)載、控制輸出模塊等連接到一起，并實(shí)時(shí)監(jiān)控充電機(jī)、接地選線儀等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及重要參數(shù)，將它們所有的信號收集到一起統(tǒng)一管理，通過光纖局域網(wǎng)端口或光端機(jī)空余串口將采集到的信息傳送到主站端中心服務(wù)器。

主站端實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程變電站直流電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控（單體電池電壓、內(nèi)阻、單體電池實(shí)時(shí)均衡、溫度、母線電壓、絕緣狀況、斷路器運(yùn)行狀態(tài)、充電機(jī)狀態(tài)、交流狀態(tài)等重要參數(shù)），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面的監(jiān)控。

2 蓄電池在遠(yuǎn)程控制的極端情況

蓄電池在遠(yuǎn)程控制方面，會出現(xiàn)極端情況，例如當(dāng)蓄電池在充放電維護(hù)過程中出現(xiàn)電壓或電流突變；充電過程中充電機(jī)故障；放電儀本身故障如風(fēng)扇故障；在發(fā)生通信中斷，放電時(shí)突然停電，或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)故障等極端情況下，沒有相關(guān)的緊急處理預(yù)案和相關(guān)指導(dǎo)策略,將衍變成嚴(yán)重事故。當(dāng)蓄電池在遠(yuǎn)程充放電過程中出現(xiàn)了：電壓或電流突變情況如何處理？假如在給蓄電池充電過程中充電機(jī)、風(fēng)扇故障，怎么辦？在發(fā)生通信中斷，若放電至50%，放電時(shí)突然停電，或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)故障等極端情況發(fā)生時(shí)，都會造成更大的隱患和事故。

3 遠(yuǎn)程維護(hù)安全技術(shù)研究內(nèi)容與實(shí)施方案

3.1 安全措施與研究方案

當(dāng)電池在放電過程中出現(xiàn)電池組電壓低、單體電池電壓低、設(shè)定時(shí)間超時(shí)、達(dá)到設(shè)定容量、電壓突變、電流不可控制、風(fēng)扇異常、裝置過熱、風(fēng)扇損壞、主監(jiān)控通信異常等條件放電裝置自動(dòng)停止放電，并報(bào)告主監(jiān)控保護(hù)/異常信息，主監(jiān)控收到放電裝置保護(hù)/異常信息、檢測到服務(wù)器通信中斷、放電裝置通信異常將首先向放電裝置發(fā)出停止放電命令并延時(shí)切斷放電主回路開關(guān)，以確保電池放電安全。

3.2 充電機(jī)故障的應(yīng)對方案

如果在正常運(yùn)行 (正常浮充或非試驗(yàn)狀態(tài)中) 過程中發(fā)生充電機(jī)電壓輸出異常、模塊故障、電池保險(xiǎn)熔斷、交流輸入異常等情況主監(jiān)控發(fā)出報(bào)警信息通知服務(wù)器，向客戶端發(fā)出報(bào)警，并可配置短信報(bào)警模塊直接通知到負(fù)責(zé)人手機(jī)。

3.3 放電儀或散熱風(fēng)扇故障的處理方案

放電裝置(放電儀)本身具有風(fēng)扇損壞、裝置過熱保護(hù)、開關(guān)管損壞保護(hù)，這兩種保護(hù)為通過電信號反饋保護(hù)，另外放電裝置本身負(fù)載電阻采用新型PTC材料、正溫度系數(shù)、無明火、不發(fā)紅，也就是可以說即使是放電儀本身所有保護(hù)以、主監(jiān)控所有保護(hù)及放電主回路保護(hù)在全部失靈的狀態(tài)下放電裝置仍能保證負(fù)載無明火、不發(fā)紅、不會引起火災(zāi)，當(dāng)然出現(xiàn)全部失靈這種情況出現(xiàn)的幾率幾乎是零。

根據(jù)測試此負(fù)載本身溫度在超過130℃后所能提供最大電流能力開始急劇降低，當(dāng)溫度達(dá)到150℃后負(fù)載所能提供電流不足正常值20%，當(dāng)溫度達(dá)到160℃后負(fù)載所能提供電流不足正常值10%，此時(shí)溫度基本達(dá)到平衡，不會繼續(xù)升高，此時(shí)溫度值距離負(fù)載發(fā)紅（要450℃以上）、產(chǎn)生明火還有非常遠(yuǎn)的差距。

3.4 系統(tǒng)停電的應(yīng)對方案

當(dāng)只有一組電池時(shí)一般建議最大放電容量為50%, 如果電池運(yùn)行年限比較長可適當(dāng)再降低一些, 但無論現(xiàn)在放出多少容量，當(dāng)出現(xiàn)充電機(jī)輸出故障、交流輸入異常(缺相、電壓高、電壓低、交流失電)、模塊故障時(shí)會立即啟動(dòng)放電保護(hù)停止放電、并切斷放電主回路，同時(shí)向服務(wù)器及客戶端發(fā)出報(bào)警信息，此時(shí)系統(tǒng)不會失電，但蓄電池肯定會因?yàn)榉烹娫囼?yàn)而縮短備用工作時(shí)間。

3.5 在發(fā)生通信中斷情況下的應(yīng)對方案：

當(dāng)發(fā)生通信中斷 (網(wǎng)絡(luò)中斷無法與服務(wù)器正常通信或監(jiān)控主機(jī)無法與放電裝置正常通信)、交流輸入異常時(shí)系統(tǒng)會自動(dòng)停止放電并切斷放電主回路，同時(shí)發(fā)出告警信號并保存到監(jiān)控主機(jī)，當(dāng)通信恢復(fù)正常后將未傳送報(bào)警信號發(fā)生到服務(wù)器。

電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)，正常發(fā)生通信中斷、系統(tǒng)斷電開關(guān)本身均不會主動(dòng)動(dòng)作，設(shè)計(jì)為兩個(gè)閉環(huán)式操作序列，即【轉(zhuǎn)試驗(yàn)】和【轉(zhuǎn)運(yùn)行】操作序列，而放電過程中是不對電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的，只對放電主回路控制接觸器進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)切斷放電主回路對放電試驗(yàn)進(jìn)行多級保護(hù)。

若針對通信中斷錯(cuò)誤處理可以根據(jù)用戶要求設(shè)置成自動(dòng)執(zhí)行【轉(zhuǎn)運(yùn)行】操作序列，這樣可相對提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

如果要進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)安全性，可將系統(tǒng)設(shè)置成隨著運(yùn)行蓄電池負(fù)載持續(xù)放電一段時(shí)間后兩組電池組電壓一致時(shí)將試驗(yàn)電池組并列到系統(tǒng)倒是一個(gè)折中方案，但交流正常之前不斷開母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，直至交流正常并持續(xù)充電一段時(shí)間或檢測電池充電電流小于設(shè)定值后系統(tǒng)變?yōu)楠?dú)立運(yùn)行。

4 結(jié)論

綜上所述，以變電站直流系統(tǒng)智能化控制及遠(yuǎn)程維護(hù)的研究為方向，針對蓄電池的遠(yuǎn)程控制、充放電安全技術(shù)的研究等還需要進(jìn)行更多方面研究。

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