站用直流系統充電機狀態評價研究

崔濤

摘要：我國電力行業最近幾年隨著我國整體經濟建設的快速發展而發現迅速，為我國基礎建設貢獻力量。由于高壓直流輸電容量大，損耗低等優點，在近年來的電網建設中直流輸電工程規模的不斷擴大。作為直流輸電工程核心的換流站由于場地大，控制保護設備多，需要配置的低壓直流系統數量大，設備多。

關鍵詞：站用直流系統;充電機狀態評價

引言

我國經濟建設的快速發展，人們生活水平不斷提高，對于能源的需求與日俱增。尤其是電能。隨著社會的不斷發展和進步，人類對于電力的需求不斷增多，特別是大型移動高端設備的引進，急劇增加了電網的負擔。而直流系統作為變電站的備用電源，其穩定性對于整個電力系統的安全、穩定運營起著主導性的作用。國家電網頒布和落實的安全生產管理規定中明確指出直流系統的維護放在重要位置。

1直流充電機的評價指標

充電機作為直流系統中重要的組成部分，可以按照一定的功率和電壓隨時為系統補充電能。究其本質，可以將充電機作為一種特殊電源，而作為電源需要充分考慮和測量其相關的參數，包括電流大小、電壓輸出的均方誤差、電壓波動情況、輸出電流的穩定情況、電路中電流的幅值大小等。除此之外，還應當從充電機自身的特性出發，包括安全性、老化性等，進行綜合考慮;其次，應當考慮充電機自身的充電效率、充電時間及充電的噪聲等。因此可以將充電機的狀態參數大致分為三類，包括充電機的電氣性能、經濟性能及安全性能。每一個部分所包含的狀態均不相同，因此對于充電機的狀態評價可以從上述三部分進行綜合考慮。建立系統的模型，自動優化系統各個部分的權重系數，從而當系統出現新的充電機狀態變量時，系統可以自動進行評分，減少了人類對于充電機的評價。由于BP神經網絡具備多項式擬合的能力，將系統中充電機的狀態參數作為節點進行學習，最終得到訓練模型。

2單體調試

1.兩路交流電切換測試。切斷一路交流輸入，系統在數秒后自動切換到交流二路。恢復一路供電后，系統又會在數秒后自動切換到一路供電。2.均/浮充功能測試。手動均/浮充，在任何狀態下，可通過監控設置功能強行轉入均充（或浮充）狀態。但是，在電池容量充滿狀態，即使手動強行轉入均充，也會立即退出均充，轉入浮充狀態;同樣，在電池容量虧損狀態，即使手動強行轉入浮充，也會立即退出浮充，轉入均充狀態。3.其它功能測試。對每塊充電模塊和2-5塊充電模塊組合進行穩流精度測試、穩壓精度試驗、紋波系數測量、均流度測試。最后進行顯示﹑測量功能檢查及帶電測試、交流斷電控制試驗、保護及報警功能試驗。

3充電機模塊的原理結構

目前換流站運行的各個廠家的充電機模塊均為智能化高頻開關電源，具有體積小、重量輕、效率高，技術指標優越，模塊化設計等優點，輸出標稱電壓為直流220V或110V，配有標準RS—485接口，易于與自動化系統對接。以ATC系列智能高頻開關充電模塊為例，原邊檢測控制電路監視交流輸入電網的電壓，實現輸入過壓、欠壓、缺相保護功能及軟啟動的控制;輔助電源為整個模塊的控制電路及監控電路提供工作電源;EMI輸入濾波電路實現對輸入電源作凈化處理，濾除高頻干擾及吸收瞬態沖擊;軟啟動部分用作消除開機浪涌電流;三相交流輸入電源經輸入三相整流、濾波變換成直流，全橋變換電路再將直流變換為高頻交流，高頻交流經主變壓器隔離、全橋整流、濾波轉換成穩定的直流輸出;信號調節、PWM控制電路實現輸出電壓、電流的控制及調節，確保輸出電源的穩定及可調整性;輸出測量、故障保護及微機管理部分負責監測輸出電壓、電流及系統的工作狀況，并將電源的輸出電壓、電流顯示到前面板，實現故障判斷及保護，協調管理模塊的各項操作，并跟系統通信，實現電源模塊的高度智能化。

4BP神經網絡樣本處理

就直流系統充電機的狀態評價而言，由于BP神經網絡自身的特性和要求，需要BP網絡在不斷地擬合過程中將系統的參數樣本以及評價得分等進行歸一化處理。由于充電機狀態參數無法參與到系統的計算中，需要將充電機所有的狀態參數用數學化的方式進行描述和表達。因此，在充電機的狀態研究中，假定直流系統充電機的狀態共存在、電流輸出的誤差大小、充電機的穩定效果、充電機的不平衡功率因數、充電機所使用的年限時間，充電機維修所花費的總價錢、充電機輸出電壓電流的穩定性、承受短路電流的大小、所適應的工作溫度范圍等，共計12種狀態參數，將這12種狀態參數作為神經網絡的輸入值，然后將最后的得分情況作為直流系統充電機狀態評價的輸出。

5綜合分值

設定各層指標重要程度由大到小的排序為：安全性能、電氣性能、經濟性能;安全性能的指標重要程度排序由大到小為短路保護、輸入保護與輸出保護同樣重要、絕緣性能、平均故障間隔、充電機溫度與工作環境同樣重要;電氣性能的指標重要程度排序由大到小為電壓輸出誤差、穩壓精度、電流輸出誤差與穩流精度同樣重要、波紋系數與均流不平衡度同樣重要;經濟性能的指標重要程度排序由大到小為維護成本、使用年限、充電效率、功率因數。

6充電機模塊中長期運維策略

除了日常的巡視及定檢外，要確保充電機模塊的安全穩定運行，還需要采取以下運行維護措施。1.中期措施：針對充電機模塊輸出電流電壓異常的情況，應對于交流電源輸入加裝電壓監視繼電器，確保模塊輸入電壓保持恒定，在交流電壓波動情況下不會造成模塊因電壓沖擊而導致的模塊輸出電流電壓異常故障;選用的充電機模塊應具備模塊輸出欠壓過壓告警功能和模塊輸出電流不平橫告警，在模塊輸出電流電壓異常時及時將故障信息上送至后臺SER，確保在故障發生時及時發現并處理。針對充電機模塊易損壞，維修成本高的情況，應修編充電機模塊備品定額，并儲備足夠數量的充電機模塊備品，在故障發生時能夠及時進行處理。2.長期措施：對各個場站、各個廠家的充電機模塊進行橫向和縱向對比，對于運行狀況差，問題頻繁的充電機模塊廠家，及時與廠家聯系反饋，提出改進優化措施，對于有批次性缺陷的廠家模塊，及時申報大修技改項目改造;對于問題頻繁且不提出改進優化措施的廠家開展供應商評價，并及時反饋至物資管理部門;在充電機模塊更換等低壓直流相關大修技改項目申報前要對充電機模塊的技術要求和中標廠家業績資質等提出更高的標準，從源頭上控制好需采購的充電機模塊的質量。

結語

針對直流系統充電機的狀態評價研究，利用神經網絡進行歸納預測，將電壓、電流、輸出功率等作為狀態量，將最終的狀態情況作為輸出，根據誤差曲線表明，所構建的網絡可以較好地預測充電機的狀態。

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