發電廠直流系統遠程診斷技術研究

包震洲，吳建新，王澤偉

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

發電廠直流系統遠程診斷技術研究

包震洲，吳建新，王澤偉

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

發電廠直流系統設備多、分布廣，運維巡視十分不便。當直流系統故障時，無法及時獲取裝置或支路故障的具體信息，需要到現地查看裝置信息才能進行判斷和處理。針對于此，我們通過分析直流系統運維中存在的問題，利用網絡技術收集系統設備故障信息，實現對直流系統的遠程巡檢診斷、動態評價、智能預警及防誤操作預演功能，使運維人員更好的掌握設備狀況。

直流系統；遠程；診斷技術

1 前言

直流系統是一個獨立的電源系統，它不受發電機、廠用電及系統運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源——蓄電池繼續提供直流電源的重要設備。它擔負著電力系統繼電保護及自動裝置、斷路器及隔離閘刀的操作機構、事故照明等設備的供電任務，其可靠性是保障電力系統安全運行的重要條件之一。在系統發生故障，廠用電中斷的情況下，如果直流電源系統不能為運行設備提供可靠的工作電源，將會產生不可估計的損失。隨著裝備技術、網絡化信息化的發展，如何實現遠程對直流設備進行科學有效的管理，直流系統遠程診斷技術是我們研究的方向。

2 直流系統故障的危害

（1）直流母線電壓異常：技術監督規定發電廠、變電站蓄電池直流母線電壓允許波動范圍為額定電壓的±10%，直流母線電壓異常，會導致控制、保護及信號裝置和自動裝置故障、失靈。

（2）直流系統接地故障：直流系統一點接地不及時處理，發展成兩點接地時，可能造成保護及自動裝置誤動或者拒動，可能導致繼電器不能動作跳閘，致使越級跳閘，造成事故擴大。甚至還可能造成直流熔絲熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源。

（3）蓄電池性能下降：正常方式下蓄電池處于浮充電備用狀態，在交流電失電或其他事故狀態下，蓄電池是直流負荷的唯一能源供給者，一旦出現問題，供電系統將面臨癱瘓，造成設備停運及其他重大運行事故。

3 直流系統運維中存在的問題

3.1 直流系統的基本構成

主要包括充電裝置、蓄電池組、直流母線及其所帶負荷。典型接線方式為單母分段接線，基本配置3臺充電裝置，2組蓄電池組。同時還配置有交流配電單元、充電監測、蓄電池單體監測和絕緣監測等裝置。

直流系統結構示意圖見圖1。

3.2 運維中存在的問題

（1）直流系統巡檢和故障處理時間長：由于直流系統設備多、分布廣，使得人員巡視十分不便。當直流系統故障時，運行人員無法實時獲取裝置或支路的具體信息，需要由檢修人員到實地查看裝置信息才能進行判斷和處理。當直流系統發生接地故障時，不僅影響故障支路負荷的供電，也帶來了兩點接地造成設備事故的威脅。因此，為了縮短故障時間，必須有快速檢查診斷手段。

（2）蓄電池的性能變化缺少預見性診斷：蓄電池組是直流系統的心臟，對蓄電池進行科學的維護是直流系統的重要工作。蓄電池只數多，單體蓄電池性能下降趨勢在正常浮充方式下無法判斷，需要人員定期測量收集數據并繪制性能曲線后才能掌握蓄電池的性能變化，診斷分析極為不便。

圖1

（3）直流系統缺少防誤操作功能：防誤操作功能在電力系統中應用廣泛，而在直流系統中卻應用較少。對直流系統運行方式進行倒閘操作時，通常是看著圖紙進行擬票，人為審核后直接進行現場操作。直流系統亦需要進行防誤邏輯判斷，以避免因人為失誤造成的直流系統失壓及其他安全事故。

4 設計思路

針對上述直流系統運維中存在的問題，設計開發“發電廠直流系統遠程診斷系統”。系統將充電機管理模塊、蓄電池巡檢模塊、絕緣檢測模塊、蓄電池室環境信息模塊等數據通過RS485串口匯集至串口服務器上，然后通過以太網交換機與近地工業計算機連接。在該計算機上建立統一數據庫，實現信息的整合。通過將計算機接入局域網，實現遠程監測與診斷。同時在終端軟件中實現蓄電池性能的智能分析；在直流系統電子模板圖中嵌入直流系統防誤操作邏輯，實現直流系統倒閘操作的核對性模擬預演功能。

使用軟件編程實現其核心功能，充分利用了直流系統的現有設備，只需添加所需的傳輸介質及信息集中設備。系統拓撲圖如圖2。

圖2遠程診斷系統拓撲圖

5 遠程診斷及防誤操作功能實現

5.1 遠程巡檢診斷

通過遠程獲取直流系統全部運行信息，包括充電機、絕緣監測和蓄電池單體及環境信息，從而實現遠程巡視直流系統，極大節省了巡檢人力和時間。

通過獲取的直流系統故障信息和數據，實現直流系統故障的快速判斷，提高故障處理效率，縮短故障存在時間。通過定期采集單體蓄電池的電壓、內阻測試數據，在終端軟件中生成單體蓄電池的性能變化趨勢曲線，對其健康水平進行預見性診斷，實現對蓄電池組的動態評價、預測預警。

5.2 防誤操作預演功能

防止直流母線失電，直流系統的任何倒換操作均不應使直流母線失電，為防止操作順序錯誤導致直流母線失壓，操作時應遵循 “先合后拉”的原則；兩段直流母線短時聯絡，操作前應檢查兩段母線壓差，避免因壓差過大出現的沖擊電流；兩套絕緣監測裝置和兩臺充電機不允許長期并列運行；防止蓄電池漏投，直流系統不得在無蓄電池情況下投入運行，當蓄電池輸出熔絲漏投時應發告警信號。

圖3

直流系統電子模擬圖板（圖3）使運維人員更直觀的看到當前直流系統的運行方式。同時將防誤操作邏輯策略嵌入其中，實現直流系統倒閘操作的核對性模擬預演功能。運行人員通過圖形開票模擬操作步驟，出現誤操作項時，防誤操作系統根據防誤邏輯做出禁止操作和相關提醒，以保證倒閘操作的正確性，從而有效避免因操作失誤造成的直流系統失壓及其他安全事故。

6 結束語

直流系統遠程診斷技術實現了對直流系統的遠程巡檢、診斷及防誤操作功能，實現了對直流系統的動態評價、智能預警，通過集中數據、軟件編程、策略制定，使運維人員更好的掌握設備健康狀況，保證系統的安全穩定運行。

[1]王文洪.變電站直流系統典型故障分析[M].北京：中國電力出版社，2014：10-16.

[2]王旭榮.淺談變電站直流系統接地故障及處理[J].內蒙古石油化工，2008，34（21）:77-78.

TM711

A

1672-5387（2017）11-0014-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.005

2017-08-25

包震洲（1972-），男，高級工程師，從事電力系統繼電保護及自動化工作。