[发明专利]变电站直流电源的远程智能维护系统及其应用

说明书

技术领域

本申请涉及一种变电站直流电源的远程智能维护系统，及其在直流电源监控和维护中的应用。

背景技术

在电力系统中，为了给控制、保护、自动装置、事故照明和各种直流设备的用电，必须有可靠的直流电源。因此在发电厂及变电站均设有独立的直流电源蓄电池组和与之配套的充电、浮充电装置，简称直流电源系统。它的作用是正常时为变电站内的断路器提供和闸直流电源。故障时，当厂、站用电中断的情况下，为继电保护及自动装置、断路器和闸和跳闸、载波通信、发电厂直流电动机拖动的厂用机械提供直流电源。因此变电站的直流电源系统是继电保护、自动装置和断路器正确启动的基本保证，其稳定运行对防止系统破坏、事故扩大和设备严重损坏至为重要。

过去电力系统的各个变电站都有人值守，对直流设备的运行状态进行定期检查，及时发现并处理其出现的异常现象，保证变电站的安全稳定运行。目前电力系统推广无人值班变电站，虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息，无法反映直流系统运行的详细信息，需要设备维护人员对其进行定期检查。此外，对直流设备运行的控制也是由维护人员进行现场操作。

电子技术、计算机技术、网络技术、设计思想的革命，使得变电站数字化、无人值守的实现逐步成为现实。目前电力系统内各种电气设备已逐渐实现远方监控，而直流电源系统及监控系统本身的远程在线监视却无完善的实施方案和技术手段，将直接影响总体自动化水平。

针对电力系统中管辖区域广，变电站多，维护人员少，路途遥远，维护困难的实际情况，基本无法保证按期按量完成对直流设备及其蓄电池的定期检查与维护，这些问题都对电力系统供电安全性和可靠性带来了安全隐患。

在变电站中，直流供电系统一般采用直流电源加蓄电池的供电方式，老的变电站大部分为单组或两组可控硅相控整流电源充电装置单组蓄电池方式；在2003年后投运的500kV、220kV及部分110kV变电站中采用了两组高频开关电源充电装置和两组阀控式密封免维护铅酸蓄电池方式，根据使用工作电压的不同，分为110V直流系统和220V直流系统；近年来新建的35kV和10kV变电站大都采用了单组高频开关电源充电装置单组蓄电池方式。据统计，目前采用了高频开关电源的比例70％左右，采用阀控式密封免维护铅酸蓄电池的比例已经达到90％，普通铅酸蓄电池大约仅占10％，蓄电池实际平均运行年限3－4年。

目前，电力系统使用的直流电源已大部分采用高频开关电源，相控电源作为被淘汰产品也有部分在使用。相控电源的纹波、高次谐波干扰较大，效率低及体积庞大， 监控系统不完善，难以满足综合自动化及无人值守变电站或发电厂的要求。高频开关电源具有稳压、稳流精度高，体积小，重量轻，效率高，输出纹波及谐波失真 小，自化程度高等优点，从而逐步取代相控电源，成为电力操作电源的主体，并向着高频小型化、高效率、高可靠性的方向发展。计算机控制、计算机通信和计算机 网络技术的快速发展，为电力操作电源监控系统的发展和完善提供了外部条件，使其发展逐步实现少人值守，直至无人值守。

现今国内外具有多种电池检测仪器，如国外产品有日本HIOKI、美国MICRO CELLTRON、BTECH公司产品，他们是通过检测电池的内阻或电导来判定电池的优劣，然而单一的通过电池内阻或电导无法准确判定电池的优劣，因为电池的内阻和电导随电池的充放电状态、放电电流值的大小、电池环境温度变化很大，有时不在一个数量级以上。同时电池内阻值的数量级为mΩ级，也无法精确测量，故单独定量的研究内阻来判断电池的优劣有一定弊端，同时它对电池的检测是通过人工测量，不具备实时性和在线性。现国内已有部分公司开发的电池在线检测系统，是通过VOLT检测法来完成电池的检测，而单独的VOLT检测法无法解决故障电池的累计电荷等一系列问题。

目前，在电源理论界普遍认为：校验电池容量的最好办法只有通过电池的满容量放电。根据这一理论，部分公司研发了容量测试仪、蓄电池放电监测仪，这类产品检测精度较高，可对整组电池进行放电检测，但不具备在线性，此类产品在进行电池容量测试时，必须将电池组与电源分离，消弱了电池组的后备完好性。