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變電站直流電源系統運維“痛點”+解決之道
發布時間:2019/06/28武漢市豪邁電力自動化技術有限責任公司
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站用直流電源系統運維細則
  • 新安裝的閥控密封蓄電池組,應進行全核對性放電試驗,以后每隔兩年進行一次核對性放電試驗。

  • 運行四年以上的蓄電池組,每年需進行一次核對性放電試驗。

  • 每月至少進行1次單體蓄電池電壓測量,每年至少進行1次蓄電池內阻測試。

蓄電池內阻測試、核對性放電 是檢驗蓄電池性能的有效方式之一。

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運維過程中存在的問題

1) 電壓測量需手動進行,效率低

傳統電源系統蓄電池狀態監測功能不全面,電壓監測精度不足,且無法有效反映蓄電池的真實運行工況,無報表導出功能,運維工作人員需每月一次進行手動電壓測量。

電壓測量至少需兩人進行,每組電池電壓測量耗時20分鐘,每天只能測量4-5個站點,測量數據整理工作繁瑣。

2)傳統直流電源無內阻測試功能,需運維工作人員使用移動設備手動測量,效率低、數據偏差大,甚至可能造成短路事故

內阻測量至少需兩人進行,每組電池內阻測量耗時30分鐘,每天只能測量2-3個站點。

內阻測量需要專業人員細致操作,測量表筆與電池的接觸力度和測量位置都會導致測量結果偏差較大,檔位不正確還可能造成設備燒毀、電池短路。

3)傳統電源系統無有效的蓄電池核容維護功能,需依賴移動維護設備人工核容,接線繁多、設備數量多重量大、操作復雜,容易造成短路、觸電或設備燒毀事故,風險性大

移動式維護設備現場準備工作耗時約1小時,接線完成后,現場接線雜亂,給巡視工作帶來安全隱患,經過長達10小時的人工核容后需再次拆除維護設備恢復現場。

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半容量自動核對放電

十八項反措要求: 站用直流電源系統運行時,禁止蓄電池組脫離直流母線。 110kV及以下電壓等級變電站直流電源系統以單電單充配置為主,有兩種自動核容方式:

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  • 半核容: 核容時蓄電池不脫離母線,用I10電流恒流放出額定容量的50%。 放電時蓄電池組端電壓不得低于2V×N。 半核容有兩種方法,一種是通過增加二極管+充電開關的直接放電負載法; 另一種是調低充電機電壓,用正常負載+放電負載結合的方法。 第二種方法因需控制充電機,存在控制風險,同時現場設備有多個廠家,每家協議不公開,難以批量應用。

  • 全核容: 如有備用蓄電池組,可將備用電池接入直流系統,對脫離系統的蓄電池組用I10電流進行全容量核對。 采用備用蓄電池組方式雖可全容量核對,但是建設費用較高,接線復雜,備用電池平時還需維護管理,不適合批量應用。

在線核容:蓄電池組無需與系統脫離,安全、方便、快捷

半核容方式需在蓄電池回路串聯充電開關,同時在充電開關兩端并聯整流二極管,在充電開關蓄電池側增加放電開關。 充放電開關之間具備軟硬件邏輯閉鎖。

進行放電前通過監控裝置,測試蓄電池內阻,導出電壓內阻數據,然后斷開蓄電池充電開關,閉合放電開關,設置放電參數開始放電,自動記錄電壓電流數據。

放電過程中若交流中斷蓄電池可通過二極管對母線供電,保障直流母線供電的連續,同時系統自動停止放電。

多保護措施:

放電前監測直流系統狀態、操作雙人會簽機制、開關軟硬件互鎖、順序控制、開關遙控預選、執行、反校、放電負載過壓與過流自保護、通信中斷保護、溫度過高保護。

放電過程中蓄電池組壓低、單體電壓低、達到放電容量或放電時長時,將自動停止放電。 放電完成后導出放電報表,智能核容系統支持自動或手動恢復直流電源系統至正常運行狀態。

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全容量自動核對放電

220kV及以上電壓等級變電站直流電源系統為雙電雙充或雙電三充模式。 兩段母線絕緣正常、壓差不超過2%時,可閉合母聯開關,對其中一組蓄電池組以I10電流進行全容量核對,當蓄電池組端電壓下降到1.8V×N時,停止放電,以此判斷蓄電池容量是否滿足規程要求。

目前智能核容系統有兩種方式,第一種是一鍵放電方式,需要在系統中增加可遙控的母投母聯開關和充放電開關,完善的電量監測設備,配合軟硬件邏輯閉鎖和順序控制實現一鍵核容放電; 第二種方式為半自動方式,僅增加蓄電池放電開關,放電前手動操作直流系統至放電狀態,閉合放電開關,操作放電。

一鍵式操作:

放電前測試蓄電池內阻,導出蓄電池電壓內阻數據,判斷兩段母線絕緣正常、壓差不超過2%,閉合母聯開關,斷開母投開關,斷開充電開關,閉合放電開關,設置放電參數,開始放電,自動記錄電壓電流數據。

多保護措施:

放電前監測直流系統狀態、操作雙人會簽機制、開關軟硬件互鎖、順序控制、開關遙控預選、執行、反校、放電負載過壓、過流自保護、交流斷電保護、通信中斷保護、溫度過高保護。

放電過程中,蓄電池組壓低、單體電壓低、達到放電容量或達到放電時長將自動停止放電。 放電完成后導出放電報表,智能核容系統支持自動一鍵恢復或手動恢復直流電源系統至正常運行狀態。

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核容放電遠程組網

武漢豪邁電力遵照電力行業規程規范,廣泛收集站用直流系統運行經驗和意見,與現場運維人員密切合作,深入研究開發了MDC-1000G 蓄電池組多功能狀態監測及失壓補償系統。 為變電站蓄電池組提供一套帶有多狀態監測、開路監測、失壓補償、故障錄波及在線自動充放電的多功能、模塊化綜合監測解決方案。

▲? 系統組成結構圖

▲??MDC-1000G 蓄電池組多功能狀態監測及失壓補償系統

該系統具備遠程監控功能,站端設備信息通過電力2M網或綜合數據網上傳至智能監控管理主站,在主站可查看站端信息或控制站端設備。 系統完美解決了目前蓄電池組普遍存在的難以解決的痛點問題,為蓄電池組和直流系統的可靠運行提供了良好的保障。

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