张明冠

摘 要： 目前变电站直流电源系统监控器不能够对蓄电池和充电模块两大核心部件进行有效监控。如长期处于浮充状态不能发现蓄电池是否存开路、零容量现象;充电模块输出滤波电容损耗电容量降低导致充电模块带载能力下降，而由于多台充电模块并联运行，监控器难以发现带载能力欠缺的充电模块。本文介绍对现有监控器逻辑程序进行一些升级的建议。

关键词：有效监控 充电模块 蓄电池

1.前言

2013年10月24日，局属220kV锡都变电站2号直流系统发“2号蓄电池组欠压”告警信号。现场检查发现2号直流系统4个充电模块均损坏，无法正常输出，直流母线电压已经降至198V，充电屏上也无任何充电模块告警信号;查看蓄电池放电信息发现10月18日蓄电池已经开始放电。如果该缺陷不能够及时发现，造成直流系统失压，将危害变电站安全运行。事后检测发现充电模块输出回路滤波电容量下降，不能正常带载。

2.直流电源监控器一般功能要求[1]

监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分，应根据直流电源系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理。监控单元的测量功能

1）应能测量如下模拟量：

a） 充电装置交流输入电压（交流输入电压 323～456V 范围内）;

b） 充电装置输出电压/电流;

c） 合闸母线/控制母线电压;

d） 蓄电池组电压/电流;

e） 各个高频电源模块输出电流。

2）测量精度

a）电流： 1%0.0005C10;

b）电压： 0.5%（90%～130%额定电压范围内）。

监控单元应具有限压限流特性，当模块输出电流小于其设置电流时，控制模块工作在恒压状态;当模块输出电流达到设置电流时，控制模块工作在恒流状态。

监控单元应具备自诊断功能，能够诊断内部的电路故障和不正常的运行状态，并以硬节点和报文形式给出报警到变电站综合自动化系统后台。

运行方式设置功能：具有自动/手动进行均衡充电/浮充电切换功能;停电时间超过一定时间或蓄电池放电容量超过设定值时，应能自动转为均衡充电;根据整定时间监控单元应能自动控制充电装置定期对蓄电池组进行均衡充电，确保蓄电池组随时具有额定的容量。

事件记录功能：监控单元应能储存不少于 500 条事件。运行参数的修改、直流电源系统告警、均充等事件，事件记录应包括开始时间和结束时间，且時间记录应精确到秒。事件记录具有掉电保持功能。

操作权限管理：监控单元应具有操作权限密码管理功能，任何改变运行方式和运行参数的操作均需要权限确认。

模拟量测量功能，应明确对两路交流输入电源进行监测，备用交流输入异常时应报警安排检查处理;增设直流电压稳压监测，纹波电压监测，蓄电池浮充电流过流监测。通讯功能增设USB口通讯方便拷贝数据。

3.监控器控制充电模块和蓄电池“轮流值班”功能的开发

3.1 两路交流自动切换轮流值班

交流输入电源是提供能源的主要输入途径，应保证两路交流电源回路的正常可靠。设定切换时间及功能退出参数，不默认一路为主，一路为辅。轮流切换后发现异常如接线接触不良，交流接触器异常等问题，应及时切换至原正常一路供电，并报缺陷及时处理，保证交流输入电源的可靠性。

3.2 充电模块轮流值班输出

充电模块作为作为交流电变换为直流电的能量交换元件，其性能直接影响直流电源系统运行可靠性。目前变电站直流电源系统一般包含3个及以上充电模块，三个模块并联输出，采用监控器调节均流输出，但在充电模块无输出电流时不会发出告警信号。局内35kV变电站直流经常性负2到5A，配备4个220V10A充电模块;110kV变电站为荷直流经常性负荷为5到8A，配备4个220V20A充电模块;220kV变电站单套直流负荷也仅有5到8A，配备4个220V20A充电模块;负荷较小，均流效果不明显，有些模块带载不明显，不能通过输出电流判断充电模块是否存在异常。直流经常性负荷小于单个模块的输出额定电流，只要有一个充电模块正常运行，仍然能保证直流电源系统浮充电压保证在正常范围内，监控器不能发现有故障不能正常输出的充电模块，一旦正常运行的一个充电模块损坏，则检修人员必须进行抢修。采用充电模块轮流输出的控制模式，可以有效监控存在异常的充电模块。如一套直流系统内包含有4个充电模块，4个充电模块均有相应的地址，监控器将第1个充电模块输出电压维持不变，降低其余3个充电模块输出电压，让第1个模块供给经常性负荷保持5分钟以上，检测该模块输出电流小于0.9倍的额定电流且直流母线电压明显波动，说明该充电模块损坏，轮流值班完成后恢复正常运行;依次轮流值班，便可发现存在损坏或者输入输出回路接触不良的充电模块，及时发现存在的缺陷，安排处理。

3.3 调节充电模块电压，蓄电池值班带站内直流经常性负荷

变电站蓄电池组一般由104只2V的蓄电池串联而成，作为直流电源系统核心组成元件，这104只蓄电池之中只要有一只蓄电池存在异常便会影响整组蓄电池的性能，如出现一只蓄电池存在开路现象，那整组蓄电池容量即为零，直接影响变电站的安全运行。目前变电站铅酸蓄电池组使用寿命7到8年，是所有电力设备里，寿命最短的电力系统元件，运维工作量非常大。长期处于浮充状态不能发现蓄电池是否存开路、零容量现象，只依靠蓄电池巡检仪发现单只蓄电池电压高于2.6V，或者单只电压低于1.8V时，蓄电池组使用寿命已经终止，需要紧急更换。而使用内阻测试仪检测，可靠性不高，技术有待提高。使用监控器调节降低充电模块输出电压，蓄电池供站内直流经常性负荷，通过检测单只蓄电池电压发行是否存在开路现象，同时将数据导出进行对比，可以有效对蓄电池运行状况进行评估，做好状态检修，从而提高直流电源监控器对蓄电池的监控可靠性。

监控器可以新增定期调节降低充电模块输出电压功能，使蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组带经常性负荷运行。

系统并能记录生成报告，报告包含内容：放电容量、放电电流、环境温度、放电时间、单只蓄电池电压、5只较低蓄电池电压、充电过程充电容量，单只蓄电池电压，监控器提供USB接口，将报告拷贝至U盘。通过对数据比对的分析，检修人员可以对蓄电池进行有效状态分析，提前发现问题安排处理更换。

由此提高监控器监控蓄电池的有效性，减少运行人员工作强度，降低人力资源成本;采用软件自动控制自行完成，技术成熟，无硬件成本，可大力推广应用。

4.结束语

依靠现在微机智能化产品技术的越发成熟，加强软件开发，规程规范跟随其后，减少硬件成本投资，减少资源浪费;让智能化机器对变电站设备进行更有效可靠的监控，减少变电检修、运行人员的工作量。

参考文献

[1] 梅成林、 邓小玉、 刘玮、 杨忠亮、 袁亮荣、 徐敏敏、 王奕、 盛超 ;变电站直流电源系统技术规范 中国南方电网有限责任公司生产设备管理部 ， 2012.