直流接地極運行參數在線監測技術研究

摘 要：高壓直流接地極作為直流輸電工程的一個重要設備，一般位于遠離換流站的數十公里以外，目前巡檢方式主要是運維人員定期前往接地極址進行檢查，費時費力，并且不能及時發現存在的問題。接地極在線監測技術可以讓運維部門掌握實時接地極的運行狀況，評估接地系統運行狀態，及時發現存在隱患，對提高直流工程的安全性具有積極意義，同時可以減少人力投入，提高運維智能化。

關鍵詞：直流接地極；在線監測；無線傳輸

前言

高壓直流接地極作為直流輸電工程的一個重要設備，在雙極運行時起著保護換流閥安全和鉗制換流閥中性點電位的作用，在直流系統單極打的回線運行時則是直流工作電流的返回通道，其運行狀況的好壞直接影響到直流系統的安全與穩定。一般情況下，較大的直流電流在持續一段時間不間斷地通過接地極注入大地，容易使極址大地電位升高、土壤發熱，情況嚴重時還會導致地面上產生危害性電壓，因此，直流接地極大多建于郊野地區。由于地處偏遠、通信不便等諸多不利因素的影響，目前直流接地極的日常運行維護只能采用人工定期現場巡查的方式。這種方式不僅耗時、浪費人力、物力，更重要的是無法獲得接地極實時的運行數據，從而無法讓運維人員隨時跟蹤接地極的運行狀態，不能將事故及時遏止在搖籃中，增加了直流接地極的故障隱患[1-2]。所以掌握直流換流站接地系統日常運行期間接地極的相關數據，研發在線監測系統對接地體運行環境溫度、濕度、入地電流等重要指標進行實時監測，對接地極的安全運行與運維部門相關人員的日常維護有著重要的參考和指導價值[3]。

1 直流接地極運行參與監測系統研究

結合直流接地極的現場情況，以及電力行業規范DL/T 437-1991和DL/T 5224-2005的要求，確定直流送端接地極在線監測系統現場監測內容為接地極入地電流和接地極運行環境溫、濕度等。

監測系統總體設計結構包含后臺控制系統、數據傳輸系統、現場監測單元和現場監測終端，能夠監視和控制現場的運行設備，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及預警以及高清晰晝夜監控視頻球機監控系統。

接地極現場的各監測點檢測的數據，首先經過無線通訊模塊傳輸到主控機箱的無線接收端，接收端接收到的數據通過串口服務器將串口數據轉換為TCP協議的網絡數據發送到網絡交換機，網絡交換機通過網線把數據傳給無線網橋，無線網橋把數據通過無線方式轉發出去，進行遠距離傳輸，遠端數據中心的另一個無線網橋在接收到接地極現場網橋發送的數據后把數據傳送到后臺管理軟件。后臺管理軟件發送命令給各監測點檢測板的數據傳輸過程與這一過程相反，后臺管理軟件發送TCP協議的網絡命令通過數據中心的無線網橋傳輸到主控機箱上的無線網橋，然后再經過網絡交換機把數據傳送給串口服務器，串口服務器把TCP協議的網絡命令轉換為串口數據發送給無線傳輸模塊，無線傳輸模塊然后把命令轉換為無線數據傳送給個監測點。其示意圖如圖1所示。

2 接地極在線監測系統安裝與運行

直流接地極在線監測系統安裝方案如圖2所示，主要是由電流、溫度等傳感器構成的現場監測系統，無線網絡構成的數據傳輸系統，以及后臺控制軟件組成的后臺控制系統構成。

系統安裝后，采用人工實測的方式與本監測系統進行對比測量，從測量結果可以看出電流監測誤差控制在5%以內，溫度監測數據誤差在6%以內，并且視頻監測圖像清晰，達到1024×728的分辨率。

系統運行一個月后，對系統進檢測可知，系統運行穩定，數據傳輸可靠，可實時遠程在線獲得接地極運行主要參數，并可對極址區域進行視頻監控，及時發現隱患，為直流輸電系統的安全運行提供重要保證。

3 結束語

（1）在內蒙某直流接地極安裝了極址在線監測系統，實現極址溫、濕度，電流和視頻的實時遠程在線監測。通過一個月的運行，系統精度滿足要求，監測系統和數據傳輸系統穩定。（2）在線監測系統實現了直流接地極無人巡視，可遠程實時在線獲得運行參數，實現了接地極址的智能化運行。

參考文獻

[1]趙笑琦.特高壓直流輸電接地極在線監測系統設計[D].北京：北京交通大學，2015.

[2]董曉輝，杜忠東，徐勇，等.直流接地極入地電流對交流變壓器的影響[J].高電壓技術，2007，33（12）：134-138.

[3]周巖，陳遠東，彭曉亮，等.±500kV伊穆直流接地極址在線監測系統設計[J].水電能源科學，2013，31（9）：197-199.

作者簡介：王天正（1965-），男，山西應縣人，1987年畢業于太原工業大學電機設計與制造專業，高級工程師，從事電力設備試驗、輸變電設備狀態檢修工作。