發(fā)電廠直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)研究

包震洲，吳建新，王澤偉

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

發(fā)電廠直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)研究

包震洲，吳建新，王澤偉

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

發(fā)電廠直流系統(tǒng)設(shè)備多、分布廣，運(yùn)維巡視十分不便。當(dāng)直流系統(tǒng)故障時(shí)，無(wú)法及時(shí)獲取裝置或支路故障的具體信息，需要到現(xiàn)地查看裝置信息才能進(jìn)行判斷和處理。針對(duì)于此，我們通過分析直流系統(tǒng)運(yùn)維中存在的問題，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集系統(tǒng)設(shè)備故障信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流系統(tǒng)的遠(yuǎn)程巡檢診斷、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、智能預(yù)警及防誤操作預(yù)演功能，使運(yùn)維人員更好的掌握設(shè)備狀況。

直流系統(tǒng)；遠(yuǎn)程；診斷技術(shù)

1 前言

直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源系統(tǒng)，它不受發(fā)電機(jī)、廠用電及系統(tǒng)運(yùn)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(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。它擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器及隔離閘刀的操作機(jī)構(gòu)、事故照明等設(shè)備的供電任務(wù)，其可靠性是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要條件之一。在系統(tǒng)發(fā)生故障，廠用電中斷的情況下，如果直流電源系統(tǒng)不能為運(yùn)行設(shè)備提供可靠的工作電源，將會(huì)產(chǎn)生不可估計(jì)的損失。隨著裝備技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化信息化的發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行科學(xué)有效的管理，直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)是我們研究的方向。

2 直流系統(tǒng)故障的危害

（1）直流母線電壓異常：技術(shù)監(jiān)督規(guī)定發(fā)電廠、變電站蓄電池直流母線電壓允許波動(dòng)范圍為額定電壓的±10%，直流母線電壓異常，會(huì)導(dǎo)致控制、保護(hù)及信號(hào)裝置和自動(dòng)裝置故障、失靈。

（2）直流系統(tǒng)接地故障：直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地不及時(shí)處理，發(fā)展成兩點(diǎn)接地時(shí)，可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)，可能導(dǎo)致繼電器不能動(dòng)作跳閘，致使越級(jí)跳閘，造成事故擴(kuò)大。甚至還可能造成直流熔絲熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)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(tài)，在交流電失電或其他事故狀態(tài)下，蓄電池是直流負(fù)荷的唯一能源供給者，一旦出現(xiàn)問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設(shè)備停運(yùn)及其他重大運(yùn)行事故。

3 直流系統(tǒng)運(yùn)維中存在的問題

3.1 直流系統(tǒng)的基本構(gòu)成

主要包括充電裝置、蓄電池組、直流母線及其所帶負(fù)荷。典型接線方式為單母分段接線，基本配置3臺(tái)充電裝置，2組蓄電池組。同時(shí)還配置有交流配電單元、充電監(jiān)測(cè)、蓄電池單體監(jiān)測(cè)和絕緣監(jiān)測(cè)等裝置。

直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

3.2 運(yùn)維中存在的問題

（1）直流系統(tǒng)巡檢和故障處理時(shí)間長(zhǎng)：由于直流系統(tǒng)設(shè)備多、分布廣，使得人員巡視十分不便。當(dāng)直流系統(tǒng)故障時(shí)，運(yùn)行人員無(wú)法實(shí)時(shí)獲取裝置或支路的具體信息，需要由檢修人員到實(shí)地查看裝置信息才能進(jìn)行判斷和處理。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，不僅影響故障支路負(fù)荷的供電，也帶來(lái)了兩點(diǎn)接地造成設(shè)備事故的威脅。因此，為了縮短故障時(shí)間，必須有快速檢查診斷手段。

（2）蓄電池的性能變化缺少預(yù)見性診斷：蓄電池組是直流系統(tǒng)的心臟，對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)是直流系統(tǒng)的重要工作。蓄電池只數(shù)多，單體蓄電池性能下降趨勢(shì)在正常浮充方式下無(wú)法判斷，需要人員定期測(cè)量收集數(shù)據(jù)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(tǒng)缺少防誤操作功能：防誤操作功能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，而在直流系統(tǒng)中卻應(yīng)用較少。對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行倒閘操作時(shí)，通常是看著圖紙進(jìn)行擬票，人為審核后直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。直流系統(tǒng)亦需要進(jìn)行防誤邏輯判斷，以避免因人為失誤造成的直流系統(tǒng)失壓及其他安全事故。

4 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)上述直流系統(tǒng)運(yùn)維中存在的問題，設(shè)計(jì)開發(fā)“發(fā)電廠直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)”。系統(tǒng)將充電機(jī)管理模塊、蓄電池巡檢模塊、絕緣檢測(cè)模塊、蓄電池室環(huán)境信息模塊等數(shù)據(jù)通過RS485串口匯集至串口服務(wù)器上，然后通過以太網(wǎng)交換機(jī)與近地工業(yè)計(jì)算機(jī)連接。在該計(jì)算機(jī)上建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息的整合。通過將計(jì)算機(jī)接入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷。同時(shí)在終端軟件中實(shí)現(xiàn)蓄電池性能的智能分析；在直流系統(tǒng)電子模板圖中嵌入直流系統(tǒng)防誤操作邏輯，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)倒閘操作的核對(duì)性模擬預(yù)演功能。

使用軟件編程實(shí)現(xiàn)其核心功能，充分利用了直流系統(tǒng)的現(xiàn)有設(shè)備，只需添加所需的傳輸介質(zhì)及信息集中設(shè)備。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2。

圖2遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)拓?fù)鋱D

5 遠(yuǎn)程診斷及防誤操作功能實(shí)現(xiàn)

5.1 遠(yuǎn)程巡檢診斷

通過遠(yuǎn)程獲取直流系統(tǒng)全部運(yùn)行信息，包括充電機(jī)、絕緣監(jiān)測(cè)和蓄電池單體及環(huán)境信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視直流系統(tǒng)，極大節(jié)省了巡檢人力和時(shí)間。

通過獲取的直流系統(tǒng)故障信息和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)故障的快速判斷，提高故障處理效率，縮短故障存在時(shí)間。通過定期采集單體蓄電池的電壓、內(nèi)阻測(cè)試數(shù)據(jù)，在終端軟件中生成單體蓄電池的性能變化趨勢(shì)曲線，對(duì)其健康水平進(jìn)行預(yù)見性診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)警。

5.2 防誤操作預(yù)演功能

防止直流母線失電，直流系統(tǒng)的任何倒換操作均不應(yīng)使直流母線失電，為防止操作順序錯(cuò)誤導(dǎo)致直流母線失壓，操作時(shí)應(yīng)遵循 “先合后拉”的原則；兩段直流母線短時(shí)聯(lián)絡(luò)，操作前應(yīng)檢查兩段母線壓差，避免因壓差過大出現(xiàn)的沖擊電流；兩套絕緣監(jiān)測(cè)裝置和兩臺(tái)充電機(jī)不允許長(zhǎng)期并列運(yùn)行；防止蓄電池漏投，直流系統(tǒng)不得在無(wú)蓄電池情況下投入運(yùn)行，當(dāng)蓄電池輸出熔絲漏投時(shí)應(yīng)發(fā)告警信號(hào)。

圖3

直流系統(tǒng)電子模擬圖板（圖3）使運(yùn)維人員更直觀的看到當(dāng)前直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式。同時(shí)將防誤操作邏輯策略嵌入其中，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)倒閘操作的核對(duì)性模擬預(yù)演功能。運(yùn)行人員通過圖形開票模擬操作步驟，出現(xiàn)誤操作項(xiàng)時(shí)，防誤操作系統(tǒng)根據(jù)防誤邏輯做出禁止操作和相關(guān)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(tǒng)失壓及其他安全事故。

6 結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流系統(tǒng)的遠(yuǎn)程巡檢、診斷及防誤操作功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、智能預(yù)警，通過集中數(shù)據(jù)、軟件編程、策略制定，使運(yùn)維人員更好的掌握設(shè)備健康狀況，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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

[2]王旭榮.淺談變電站直流系統(tǒng)接地故障及處理[J].內(nèi)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(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化工作。