淺析高頻開關(guān)直流電源柜在智能變電站的發(fā)展前景

林仲煒 （福建省福州市電業(yè)局 福建福州 350007)

當前智能變電站的發(fā)展大趨勢是建設(shè)集成化管理和網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)電力遠程調(diào)度中心統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)度運行管理，其中包括了采用信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有機融合，獲取電網(wǎng)的全景信息，以便及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)見可能發(fā)生的故障。提高變電站所內(nèi)的蓄電池組維護管理智能化水平，對于電力系統(tǒng)而言是一門新的課題。實踐證明，通過信息技術(shù)手段對變電站內(nèi)的蓄電池組進行實時、長期、有效的監(jiān)控，對確保變電站供電穩(wěn)定和延長蓄電池組的使用壽命有著重大意義。因此，蓄電池遠程監(jiān)控與在線維護系統(tǒng)將會成為智能變電站中一個不可或缺的組成要素。

1 鉛酸蓄電池的作用及其維護

鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特（Plante）創(chuàng)造的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池組在智能變電站所內(nèi)是作為不間斷電源使用的，其目的是為了在站所交流失電或是緊急狀態(tài)時對繼保裝置或重要電力設(shè)備提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電源。由于其價格低廉，原材料易于取得，運用上有充沛的可靠性，鉛酸蓄電池在化學(xué)電源中一向占有絕對優(yōu)勢，然而對溫度、充放電的敏感性以及維護難度大導(dǎo)致了蓄電池的實際壽命往往只有理論壽命的一半。對于直流電源系統(tǒng)而言，蓄電池的好壞與壽命的長短直接影響到其運行穩(wěn)定性與可持續(xù)性，將蓄電池比喻成直流電源系統(tǒng)的心臟毫不為過。

目前人們對蓄電池組在日常的測試與維護，主要采用儀表采集法和監(jiān)控測量法。所謂的儀表采集法是把內(nèi)阻儀、放電儀、活化儀等相關(guān)蓄電池性能檢測儀器由專業(yè)人員帶至現(xiàn)場對蓄電池組進行逐項測量。盡管儀器儀表有著小型化與精密化的趨勢，檢測儀器依然需要派遣專業(yè)技術(shù)人員至現(xiàn)場進行調(diào)試與維護，調(diào)試的過程較為繁瑣且費時費力，很明顯該做法與智能變電站的發(fā)展趨勢格格不入，應(yīng)逐步予以淘汰。監(jiān)控測量法，則是采用軟件系統(tǒng)化的方法，通過靈活的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，以單機軟件或是網(wǎng)頁的實現(xiàn)方式為蓄電池組維護系統(tǒng)提供了較友好的用戶界面，用戶通過直觀的界面即可實時觀察到各節(jié)蓄電池的當前運行狀態(tài)，并可以通過簡單的按鈕選擇對蓄電池組下達各項遠程維護指令。

2 智能變電站蓄電池組監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷

當前，絕大多數(shù)電業(yè)局都擁有系統(tǒng)內(nèi)的專屬局域網(wǎng)，局域網(wǎng)延伸至各下屬變電站。局域網(wǎng)的存在，為智能化蓄電池組在線維護系統(tǒng)提供了良好的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。故系統(tǒng)可通過局域網(wǎng)將各變電站蓄電池組的數(shù)據(jù)采集到后臺服務(wù)器上，用戶可通過瀏覽器訪問后臺服務(wù)器，并實時獲取變電站蓄電池組的當前監(jiān)控數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)注意數(shù)據(jù)加密與硬件防火墻的架設(shè)，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩行А＿@種方式雖然具備簡潔易用的特點，但也存在一定的缺陷，即市面上的該類監(jiān)控系統(tǒng)雖然絕大多數(shù)都能實現(xiàn)蓄電池的電壓電流監(jiān)測與內(nèi)阻監(jiān)測，但是存在監(jiān)測項目不全面的缺陷，最耗時耗力的核對性充放電、活化工作還是需要人工來進行維護。因此對于智能變電站而言，當務(wù)之急是需要一套功能齊全完備的蓄電池組遠程監(jiān)控維護系統(tǒng)完整解決方案。

3 高頻開關(guān)直流電源柜的優(yōu)劣分析以及在智能變電站的運用前景

在未來，系統(tǒng)集成化與設(shè)備一體化應(yīng)是科技發(fā)展的一大趨勢。直流電源系統(tǒng)的蓄電池組是通過高頻開關(guān)直流電源柜對其進行均浮充與充放電轉(zhuǎn)換的，高頻開關(guān)直流電源柜主要由交流輸入單元、充電單元、微機監(jiān)控單元、電壓調(diào)整單元、絕緣監(jiān)測單元、直流饋電單元、電池巡檢單元以及蓄電池組構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡單、組屏方便等優(yōu)點，其主要功能是實現(xiàn)交直流的切換，為高壓開關(guān)的合閘機構(gòu)、控制機構(gòu)、繼電保護和自動裝置提供直流電源。高頻開關(guān)直流電源柜具有蓄電池電壓和電流監(jiān)控功能，但檢測的精度與內(nèi)容有限。針對蓄電池組的內(nèi)阻檢測、在線充放電測試以及在線活化等項目，往往又是由其他蓄電池組監(jiān)控廠家來補充實現(xiàn)，二者在技術(shù)上的創(chuàng)新與結(jié)合應(yīng)是今后研究和發(fā)展的一個新方向。

對于智能變電站而言，未來發(fā)展趨勢是需要通過網(wǎng)絡(luò)方式來實現(xiàn)對蓄電池組進行全面維護管理的一體化高頻開關(guān)直流電源柜，該系統(tǒng)能夠整合電壓電流遠程監(jiān)控、內(nèi)阻測試、在線充放電測試、在線活化等一系列功能，同時通過以太網(wǎng)，維護人員可輕松實現(xiàn)遠程監(jiān)控各變電站所內(nèi)各個蓄電池組的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，下達遠程控制命令完成各種空氣開關(guān)分合與日常巡視維護工作，以便及時掌握蓄電池組的運行情況及其性能變化趨勢。系統(tǒng)可輕松實現(xiàn)對蓄電池的全面維護，實時了解電池的性能變化，同時具備智能故障報警功能，可以設(shè)置蓄電池整體或單體電壓、內(nèi)阻、過壓、過流的各項限值。若超出設(shè)定的限值，系統(tǒng)會及時發(fā)出報警提示，方便運行人員第一時間發(fā)現(xiàn)有問題的蓄電池，對相關(guān)故障進行處理，杜絕由蓄電池組隱患引發(fā)的直流系統(tǒng)故障，確保蓄電池組的整體壽命。系統(tǒng)采用在線充放電技術(shù)，徹底解決蓄電池組充放電測試中存在的安全隱患問題，如拆線短路問題、接線打火問題、高壓操作危險等安全問題。系統(tǒng)采用遠程在線自動維護技術(shù)，成百倍提高維護人員的工作效率，有效降低運營管理維護成本。改變了傳統(tǒng)蓄電池模式因人少事多，工作強度大而導(dǎo)致蓄電池維護不到位的狀況?？偠灾?，智能化的高頻開關(guān)直流電源柜應(yīng)在實現(xiàn)原有功能的基礎(chǔ)上，與蓄電池組監(jiān)控維護系統(tǒng)的優(yōu)點相結(jié)合并優(yōu)化，以實現(xiàn)蓄電池組遠程化、集中化、智能化的在線維護模式，提升蓄電池組的維護水平（見圖1）。

圖1 智能變電站高頻開關(guān)直流電源柜具備的優(yōu)點

蓄電池組是許多場合中動力電源提供的最后一道保障。一旦蓄電池組發(fā)生故障，所有的工作將無法繼續(xù)，整個系統(tǒng)將陷于癱瘓狀態(tài)，所以蓄電池組也是最薄弱的環(huán)節(jié)。鉛酸蓄電池的使用壽命受溫度與充電狀態(tài)等相關(guān)因素的影響，當前在技術(shù)方面已經(jīng)遇到了瓶頸，而如何通過其他手段對其進行有效的檢測與維護，最大限度地延長蓄電池組使用壽命，是當前技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)的目標。智能化電網(wǎng)是未來發(fā)展的主要趨勢，因此提高變電站所內(nèi)的蓄電池組維護管理智能化水平刻不容緩，新型一體化高頻開關(guān)直流電源柜的研制對提高電網(wǎng)生產(chǎn)效率及保證安全有著積極作用?！?/p>

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