站用直流系統(tǒng)充電機(jī)狀態(tài)評(píng)價(jià)研究

崔濤

摘要：我國(guó)電力行業(yè)最近幾年隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展而發(fā)現(xiàn)迅速，為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。由于高壓直流輸電容量大，損耗低等優(yōu)點(diǎn)，在近年來的電網(wǎng)建設(shè)中直流輸電工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大。作為直流輸電工程核心的換流站由于場(chǎng)地大，控制保護(hù)設(shè)備多，需要配置的低壓直流系統(tǒng)數(shù)量大，設(shè)備多。

關(guān)鍵詞：站用直流系統(tǒng);充電機(jī)狀態(tài)評(píng)價(jià)

引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對(duì)于能源的需求與日俱增。尤其是電能。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人類對(duì)于電力的需求不斷增多，特別是大型移動(dòng)高端設(shè)備的引進(jìn)，急劇增加了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。而直流系統(tǒng)作為變電站的備用電源，其穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)起著主導(dǎo)性的作用。國(guó)家電網(wǎng)頒布和落實(shí)的安全生產(chǎn)管理規(guī)定中明確指出直流系統(tǒng)的維護(hù)放在重要位置。

1直流充電機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

充電機(jī)作為直流系統(tǒng)中重要的組成部分，可以按照一定的功率和電壓隨時(shí)為系統(tǒng)補(bǔ)充電能。究其本質(zhì)，可以將充電機(jī)作為一種特殊電源，而作為電源需要充分考慮和測(cè)量其相關(guān)的參數(shù)，包括電流大小、電壓輸出的均方誤差、電壓波動(dòng)情況、輸出電流的穩(wěn)定情況、電路中電流的幅值大小等。除此之外，還應(yīng)當(dāng)從充電機(jī)自身的特性出發(fā)，包括安全性、老化性等，進(jìn)行綜合考慮;其次，應(yīng)當(dāng)考慮充電機(jī)自身的充電效率、充電時(shí)間及充電的噪聲等。因此可以將充電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)大致分為三類，包括充電機(jī)的電氣性能、經(jīng)濟(jì)性能及安全性能。每一個(gè)部分所包含的狀態(tài)均不相同，因此對(duì)于充電機(jī)的狀態(tài)評(píng)價(jià)可以從上述三部分進(jìn)行綜合考慮。建立系統(tǒng)的模型，自動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)各個(gè)部分的權(quán)重系數(shù)，從而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)新的充電機(jī)狀態(tài)變量時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分，減少了人類對(duì)于充電機(jī)的評(píng)價(jià)。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備多項(xiàng)式擬合的能力，將系統(tǒng)中充電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，最終得到訓(xùn)練模型。

2單體調(diào)試

1.兩路交流電切換測(cè)試。切斷一路交流輸入，系統(tǒng)在數(shù)秒后自動(dòng)切換到交流二路?；謴?fù)一路供電后，系統(tǒng)又會(huì)在數(shù)秒后自動(dòng)切換到一路供電。2.均/浮充功能測(cè)試。手動(dòng)均/浮充，在任何狀態(tài)下，可通過監(jiān)控設(shè)置功能強(qiáng)行轉(zhuǎn)入均充（或浮充）狀態(tài)。但是，在電池容量充滿狀態(tài)，即使手動(dòng)強(qiáng)行轉(zhuǎn)入均充，也會(huì)立即退出均充，轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài);同樣，在電池容量虧損狀態(tài)，即使手動(dòng)強(qiáng)行轉(zhuǎn)入浮充，也會(huì)立即退出浮充，轉(zhuǎn)入均充狀態(tài)。3.其它功能測(cè)試。對(duì)每塊充電模塊和2-5塊充電模塊組合進(jìn)行穩(wěn)流精度測(cè)試、穩(wěn)壓精度試驗(yàn)、紋波系數(shù)測(cè)量、均流度測(cè)試。最后進(jìn)行顯示﹑測(cè)量功能檢查及帶電測(cè)試、交流斷電控制試驗(yàn)、保護(hù)及報(bào)警功能試驗(yàn)。

3充電機(jī)模塊的原理結(jié)構(gòu)

目前換流站運(yùn)行的各個(gè)廠家的充電機(jī)模塊均為智能化高頻開關(guān)電源，具有體積小、重量輕、效率高，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越，模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，輸出標(biāo)稱電壓為直流220V或110V，配有標(biāo)準(zhǔn)RS—485接口，易于與自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接。以ATC系列智能高頻開關(guān)充電模塊為例，原邊檢測(cè)控制電路監(jiān)視交流輸入電網(wǎng)的電壓，實(shí)現(xiàn)輸入過壓、欠壓、缺相保護(hù)功能及軟啟動(dòng)的控制;輔助電源為整個(gè)模塊的控制電路及監(jiān)控電路提供工作電源;EMI輸入濾波電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電源作凈化處理，濾除高頻干擾及吸收瞬態(tài)沖擊;軟啟動(dòng)部分用作消除開機(jī)浪涌電流;三相交流輸入電源經(jīng)輸入三相整流、濾波變換成直流，全橋變換電路再將直流變換為高頻交流，高頻交流經(jīng)主變壓器隔離、全橋整流、濾波轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出;信號(hào)調(diào)節(jié)、PWM控制電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流的控制及調(diào)節(jié)，確保輸出電源的穩(wěn)定及可調(diào)整性;輸出測(cè)量、故障保護(hù)及微機(jī)管理部分負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)輸出電壓、電流及系統(tǒng)的工作狀況，并將電源的輸出電壓、電流顯示到前面板，實(shí)現(xiàn)故障判斷及保護(hù)，協(xié)調(diào)管理模塊的各項(xiàng)操作，并跟系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)電源模塊的高度智能化。

4BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本處理

就直流系統(tǒng)充電機(jī)的狀態(tài)評(píng)價(jià)而言，由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身的特性和要求，需要BP網(wǎng)絡(luò)在不斷地?cái)M合過程中將系統(tǒng)的參數(shù)樣本以及評(píng)價(jià)得分等進(jìn)行歸一化處理。由于充電機(jī)狀態(tài)參數(shù)無法參與到系統(tǒng)的計(jì)算中，需要將充電機(jī)所有的狀態(tài)參數(shù)用數(shù)學(xué)化的方式進(jìn)行描述和表達(dá)。因此，在充電機(jī)的狀態(tài)研究中，假定直流系統(tǒng)充電機(jī)的狀態(tài)共存在、電流輸出的誤差大小、充電機(jī)的穩(wěn)定效果、充電機(jī)的不平衡功率因數(shù)、充電機(jī)所使用的年限時(shí)間，充電機(jī)維修所花費(fèi)的總價(jià)錢、充電機(jī)輸出電壓電流的穩(wěn)定性、承受短路電流的大小、所適應(yīng)的工作溫度范圍等，共計(jì)12種狀態(tài)參數(shù)，將這12種狀態(tài)參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入值，然后將最后的得分情況作為直流系統(tǒng)充電機(jī)狀態(tài)評(píng)價(jià)的輸出。

5綜合分值

設(shè)定各層指標(biāo)重要程度由大到小的排序?yàn)椋喊踩阅?、電氣性能、?jīng)濟(jì)性能;安全性能的指標(biāo)重要程度排序由大到小為短路保護(hù)、輸入保護(hù)與輸出保護(hù)同樣重要、絕緣性能、平均故障間隔、充電機(jī)溫度與工作環(huán)境同樣重要;電氣性能的指標(biāo)重要程度排序由大到小為電壓輸出誤差、穩(wěn)壓精度、電流輸出誤差與穩(wěn)流精度同樣重要、波紋系數(shù)與均流不平衡度同樣重要;經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)重要程度排序由大到小為維護(hù)成本、使用年限、充電效率、功率因數(shù)。

6充電機(jī)模塊中長(zhǎng)期運(yùn)維策略

除了日常的巡視及定檢外，要確保充電機(jī)模塊的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需要采取以下運(yùn)行維護(hù)措施。1.中期措施：針對(duì)充電機(jī)模塊輸出電流電壓異常的情況，應(yīng)對(duì)于交流電源輸入加裝電壓監(jiān)視繼電器，確保模塊輸入電壓保持恒定，在交流電壓波動(dòng)情況下不會(huì)造成模塊因電壓沖擊而導(dǎo)致的模塊輸出電流電壓異常故障;選用的充電機(jī)模塊應(yīng)具備模塊輸出欠壓過壓告警功能和模塊輸出電流不平橫告警，在模塊輸出電流電壓異常時(shí)及時(shí)將故障信息上送至后臺(tái)SER，確保在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。針對(duì)充電機(jī)模塊易損壞，維修成本高的情況，應(yīng)修編充電機(jī)模塊備品定額，并儲(chǔ)備足夠數(shù)量的充電機(jī)模塊備品，在故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行處理。2.長(zhǎng)期措施：對(duì)各個(gè)場(chǎng)站、各個(gè)廠家的充電機(jī)模塊進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?，?duì)于運(yùn)行狀況差，問題頻繁的充電機(jī)模塊廠家，及時(shí)與廠家聯(lián)系反饋，提出改進(jìn)優(yōu)化措施，對(duì)于有批次性缺陷的廠家模塊，及時(shí)申報(bào)大修技改項(xiàng)目改造;對(duì)于問題頻繁且不提出改進(jìn)優(yōu)化措施的廠家開展供應(yīng)商評(píng)價(jià)，并及時(shí)反饋至物資管理部門;在充電機(jī)模塊更換等低壓直流相關(guān)大修技改項(xiàng)目申報(bào)前要對(duì)充電機(jī)模塊的技術(shù)要求和中標(biāo)廠家業(yè)績(jī)資質(zhì)等提出更高的標(biāo)準(zhǔn)，從源頭上控制好需采購(gòu)的充電機(jī)模塊的質(zhì)量。

結(jié)語

針對(duì)直流系統(tǒng)充電機(jī)的狀態(tài)評(píng)價(jià)研究，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行歸納預(yù)測(cè)，將電壓、電流、輸出功率等作為狀態(tài)量，將最終的狀態(tài)情況作為輸出，根據(jù)誤差曲線表明，所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)可以較好地預(yù)測(cè)充電機(jī)的狀態(tài)。

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