无人监督状态下变电站直流系统的设计及应用

无人监督状态下变电站直流系统的设计及应用

方忠

方忠国网宁波供电公司变电运维室宁波市315000

摘要：本文首先介绍了变电站直流系统的主要配置，以及接线方式，然后针对无人监督状态下变电站直流系统进行优化设计，从直流系统的充电装置、直流馈电单元到绝缘监测电源等都进行了详细的设计，明确了设计原则、提出了具体的设计方法，达到了变电站直流系统设计的优化，满足了无人值班监督的要求。

关键词：无人监督；变电站；直流系统；设计

变电站直流系统发挥着关键而重要的作用，已经成为整个变电站系统中不可或缺的一部分，有效支撑着变电站的高效运行，只有加强对直流系统的设计，采用科学的设计方法，才能确保直流系统的安全功效，才能有效支持变电站功能与作用的正常发挥，提高系统运行的安全度与稳定性，为了确保变电站直流系统能够实现在无人监督状态下运转，就要参照变电站的现实状况来对直流系统优化设计与计算，从中找到最科学的设计方法。

一、变电站直流系统的简单介绍1、直流系统的主要设备配置（1）蓄电池现阶段，绝大多数的变电站直流系统都采用双套蓄电池，而且多数蓄电池容量都控制在500AH范围内，常用的蓄电池类型为：防酸式铅酸蓄电池、阀控式全封闭蓄电池。

（2）充电设备少部分老变电站使用硅整流充电设备，绝大多数变电站系统引入了高频开关充电设备。

（3）其他配置方式直流馈线网络依然采用旧式的环状小母线进行配置，而且其回路保护设备的配置相对繁琐，很多比较年久的变电站依然采用熔断器，部分新站则启动了直流断路器进行配置，或者部分引入并利用阀控式蓄电池。

2、接线方式直流系统的母线模式多数采用单母线分段模式，对于老变电站优化升级通常采用单套蓄电池单套充电设备的接线模式，一些最近建造的变电站则采用双套充电设备的接线方式。

以上的直流系统配置与接线方式设计虽然能够发挥直流系统的功能和作用，然而，却无法满足无人值班监督的要求，为了达到无人监督的要求，就要重新对变电站直流系统进行优化设计。

无人监督变电站直流系统的优化设计1、优化充电设备设计传统的变电站直流系统充电设备无法达到无人值班与监督的要求，现阶段的优化设计逐渐朝着无人值班的标准前进，多数运用高频开关整流设备，确保直流系统充电具有自动化、智能化特点，确保其同变电站综合自动化网络联系起来。

这一高频电源模块的具体优势特点体现为：使交流电源转换成高质量的直流电源，具体设计标准如下：（1）所使用的电源类型为微机型，电源模块利用（n+1）冗余模式来提供电能，也就是依靠n个电源模块来充电提供电能，以及满足经常性用电负荷的同时，又新增一个备用电源模块。

如：200AH的电池组，通常通过的负荷电流在10A左右，对应能够得出其输出最大电流在30安，在充电模块配置方面就要采取配置3个充电模块，外加一个模块留作备用。

（2）采用若干个模块同时运转工作，体现出均流优势，但是要确保在任何条件下，均流不平衡度都要小于5%。

（3）模块受控于计算机系统，而且可以进行自动控制或手动操作，从而发挥对蓄电池组的各种电能的补充作用。如果自动控制系统出现了问题需要维修，则可以进行手工操作。

2、直流馈电单元的设计这个单元属于配电单元，它负责把直流电源途径负荷开关送到不同的用电设备中，参照负荷功能差异，馈线回路主要有控制回路与合闸回路。对应的负荷开关都统一选择直流断路器，而且其分断能力需要大于6千安，以此来确保直流负荷端出现任何问题时，对应的支路能够分断。

总馈线回路数具体需要参照工程建设大小以及电力供应模式来具体定夺，通常，直流系统应该选择混合式供电模式，不同电压系统的供电模式如下图：

3、绝缘监测设备的配置变电站直流系统的规模非常浩大、分支电路也非常多，因此，会经常出现一点接地的故障问题，通常，一点接地不会妨碍直流系统的工作，然而，为了防止对断路器以及其他供电设备造成不良影响，预防不良事故的出现，就必须及时定位故障方位，同时进行积极修复。

为了确保直流系统在无人监视状态下依然能够安全、平稳地工作，可以试着引入微机配置，微机直流系统的优势体现在能够在线监测直流系统的对地绝缘水平，例如：母线的绝缘度、蓄电池回路的绝缘程度等等，也能够监测到发生故障的回路位置，绝缘监测设备最好是单独的智能化设备，将其配在充电设备屏幕中，能够实现同总监控设备与综合自动化系统之间进行通讯交流。

4、直流配电监测馈线回路中装设脱扣故障报警接触点，能够确保故障信号被发送到监控设备，从监控器中发射出警告信号；或者配置馈线开关在线监测模块。

配备电压监视设备，这一设备的主体作用体现在对直流母线电压进行在线检查、监督，当直流母线的电压偏离正常数值时，就能够出现警告信号，这一监视设备应该配于直流馈线柜中，也可以配在充电设备柜中，能够同总监视设备链接起来。

充电设备、蓄电池的输出开关、放电开关等的信息需要从辅助接点传输给监控设备，同时以历史记录的形式传输至后台管理人员。

5、绝缘监测如果在直流系统内部配置绝缘监测设备，就能够对两段母线的绝缘性能进行监测，同时也能够呈现接地电阻数值，一旦这一数值小于设定数值，就会出现接地故障信号，给予警报。

总结：变电站直流系统支持着整个变电站的工作和运转，必须加强对直流系统的设计与监督，确保在无人监控状态下，变电站依然能够安全、正常运行，从而维护整个电力系统的安全性，达到直流系统的优化升级改造。

参考文献[1]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(一)———电力市场与协调型自动化[J].电力系统自动化,2011,24(18):1—4.[2]林济铿,祁达才,倪以信.电力市场监管辅助系统之研究[J].电力系统自动化,2011,25(14):7—10.[3]沈国荣,黄健.2000年国际大电网会议系列报道———通信技术是变电站自动化的关键[J].电力系统自动化,2011,25(10):1—5.[4]刘启宏,卢兆强,金波,等.《广州电网自动化十年发展规划(1995~2005)》介绍[J].广东电力,2011(3):18—22