電網(wǎng)機(jī)房逆變核容工程實(shí)踐

龔主前，李林彬

（廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院人工智能學(xué)院，廣州 510550）

為了保障變電站機(jī)房通信，應(yīng)對(duì)機(jī)房的突發(fā)狀況，南網(wǎng)超高壓輸電公司對(duì)多個(gè)變電站機(jī)房進(jìn)行環(huán)境改造。在機(jī)房安裝遠(yuǎn)程逆變核容等系統(tǒng)，通過通信傳輸?shù)姆绞奖O(jiān)控蓄電池的狀態(tài)及電壓電流等的正常運(yùn)行，同時(shí)也能遠(yuǎn)程控制電池的充放電。隨著我國用電量的逐漸增大，電力的供應(yīng)也越來越緊張，在未來逆變核容裝置也會(huì)越來越受到電網(wǎng)公司的重視。

1 遠(yuǎn)程逆變核容結(jié)構(gòu)

隨著科技的發(fā)展，逆變核容在近幾年也開始了大規(guī)模的建設(shè)。遠(yuǎn)程逆變核容設(shè)備近兩年已經(jīng)在廣東、廣西兩省各變電站大量地投入建設(shè)與使用。逆變核容有新型智能化監(jiān)測、核容技術(shù)，具有安全、穩(wěn)定和智能的特點(diǎn)，對(duì)調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行及管理起著重要的支撐保障作用。獲得南網(wǎng)極大的青睞，能緩解甚至是解決當(dāng)下許多變電站通信機(jī)房內(nèi)部短暫性供電問題，遠(yuǎn)程逆變核容設(shè)備總共有7 個(gè)模塊，分別為：告警模塊、電源模塊、監(jiān)控模塊、控制主機(jī)、逆變模塊、充電模塊和切換模塊，如圖1所示。每個(gè)模塊都有不同的功能，同時(shí)也緊密相扣。

圖1 核容設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

告警模塊。在發(fā)生通信故障、電壓閾值超出或低于正常數(shù)據(jù)范圍及蓄電池故障等問題時(shí)會(huì)發(fā)出告警，警示燈從正常跳至異常。

監(jiān)控模塊。也稱站端監(jiān)視模塊，能查看蓄電池每個(gè)單體的單體電壓、單體溫度和單體內(nèi)阻等數(shù)值，同時(shí)也需設(shè)置電池名稱、標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量和電池?cái)?shù)等，這些也都是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)況進(jìn)行數(shù)值的設(shè)置。其最主要的作用便是現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)能檢測單塊電池的異常和電池的正常運(yùn)行，并能以圖表的方式進(jìn)行展示。

控制主機(jī)是站端通信控制模塊，也是這套系統(tǒng)設(shè)備的核心所在。其最主要的功能是能通過內(nèi)網(wǎng)上傳整套設(shè)備數(shù)據(jù)至南網(wǎng)平臺(tái)，并能遠(yuǎn)程操控蓄電池充放電功能。同時(shí)在設(shè)備投入使用時(shí)也需進(jìn)行參數(shù)的調(diào)試，如單組節(jié)數(shù)、單體電壓、標(biāo)稱容量、IP 地址和浮充電流的設(shè)置等。

逆變模塊的作用是將輸入模塊的直流電壓通過其內(nèi)部的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的開關(guān)作用轉(zhuǎn)變成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相交流電源。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的高低完全由功率模塊所輸出的工作電壓的高低來控制，功率模塊輸出的電壓越高，變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率及輸出功率越大，反之變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率及輸出功率越低。

充電模塊主要負(fù)責(zé)輔助蓄電池的充放電功能。切換模塊則負(fù)責(zé)切換蓄電池的供電模式等。此外還包括電源模塊。

2 逆變核容的連接和監(jiān)控

蓄電池的使用與保障都由逆變核容的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行時(shí)刻在線監(jiān)控。設(shè)備的連接和監(jiān)測，如圖2所示。

圖2 逆變核容的連接

在設(shè)備與設(shè)備之間的信息傳輸主要由RS485 連接方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，如在逆變模塊與預(yù)充放電模塊中采用的是兩線制，簡單地用一對(duì)絞線將接口“A”“B”端連接起來達(dá)到簡單通信效果。所有設(shè)備的信息都匯集至主控模塊，再通過以太網(wǎng)的方式上傳至檢測的服務(wù)器中，江門逆變核容是通過南方電網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)的方式上傳，最后供由用戶平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制。平臺(tái)的用戶共設(shè)有11 個(gè)賬戶，1 個(gè)管理員賬號(hào)和10 個(gè)用戶賬號(hào)。使用內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立服務(wù)器，嚴(yán)格的安全設(shè)計(jì)，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)產(chǎn)生影響，可有效防止入侵，同時(shí)專人負(fù)責(zé)操作，各電池組的充放電參數(shù)預(yù)置在系統(tǒng)內(nèi)部，由專業(yè)人員設(shè)置，修改等級(jí)為最高權(quán)限，且放電測試可進(jìn)行批量設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，進(jìn)一步防止誤操作情況發(fā)生。

3 蓄電池單體模塊和組端模塊

蓄電池方面也有獨(dú)自的單體模塊和組端模塊（匯集模塊），如圖3所示。單體模塊主要是檢測單塊蓄電池的電壓、內(nèi)阻和溫度等數(shù)值。由每個(gè)單體模塊上傳至組端模塊，再由組端模塊匯集數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控主機(jī)。

圖3 蓄電池模塊

一個(gè)電池上面接一根采集線，接線時(shí)注意單體采集線U 型端子需要緊固在銅排上面，平墊下面，極柱螺絲要旋緊，保證電池極柱和銅排連接條直接連接，同時(shí)檢查U 型端子與測試線的連接牢固可靠。一個(gè)蓄電池對(duì)應(yīng)一個(gè)單體模塊，然后將標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線，從第一個(gè)單體（連接蓄電池組端正極默認(rèn)為第一節(jié)）的OUT 開始，到第二個(gè)單體的IN，再從第二個(gè)單體的OUT 到第三個(gè)單體的IN，依次往后面連接，直到最后一個(gè)單體的IN。第一個(gè)模塊的IN 接到匯集模塊的RS485 口。

4 逆變核容站點(diǎn)施工

站前需要做足準(zhǔn)備工作。拿到江門外海站逆變核容的項(xiàng)目后，廠方派工作人員對(duì)外海站通信機(jī)房進(jìn)行現(xiàn)場勘察。勘察時(shí)，需要進(jìn)入站點(diǎn)通信機(jī)房進(jìn)行設(shè)備與位置的勘察，記錄相關(guān)設(shè)備的型號(hào)與位置，設(shè)備是否正常使用及接入的裝置，為后面制定計(jì)劃規(guī)范書做準(zhǔn)備。然后制訂計(jì)劃方案交由供電局進(jìn)行審批。在設(shè)備送達(dá)站方所提供的位置之后，廠家需要現(xiàn)場進(jìn)行貨物的清點(diǎn)并告知站方人員進(jìn)行確認(rèn)。

進(jìn)站前站方負(fù)責(zé)人需要對(duì)江門供電局報(bào)計(jì)劃，并填寫工作票上交審核，同時(shí)廠方對(duì)進(jìn)站工作人員名單上交至站方工作負(fù)責(zé)人進(jìn)行報(bào)備。在此之前外來單位進(jìn)站前都需要進(jìn)行南網(wǎng)安規(guī)考試，只有考試通過的人員持有90 分以上的成績才能進(jìn)站，在進(jìn)站時(shí)需要提前穿好特質(zhì)的衣服等。

項(xiàng)目第一次進(jìn)站施工是在2021年8月底，歷經(jīng)2 d僅將設(shè)備安裝在機(jī)柜上。安裝設(shè)備需要考慮布線、逆變器的電流導(dǎo)入及蓄電池與切換模塊的連接，最重要的是一個(gè)機(jī)柜無法完全安裝上所有設(shè)備，因此站方提供了2個(gè)機(jī)柜的位置，但機(jī)柜的位置并非相鄰的左右貼合，而是分隔了一條走廊的前后相隔的位置，這不得不考慮到設(shè)備本身所提供的線纜是否足夠長。在外海站沒有底板線纜層，而是直接隔著一層樓，通信機(jī)房在2 樓，線纜層在1 樓，在布線時(shí)需要通過厚厚的水泥層，這無疑為相關(guān)工作人員的工作增加了一個(gè)難題。經(jīng)過一次又一次的測試，由于機(jī)柜位置的偏差導(dǎo)致自備線纜不夠長，以及在安裝機(jī)柜的過程中遇到零件缺乏的問題，到9月中旬，江門外海站逆變核容項(xiàng)目暫告一段落。

第二次進(jìn)站施工是在2022年3月初，經(jīng)過長時(shí)間的準(zhǔn)備所缺的零件及線纜都準(zhǔn)備完畢，再次進(jìn)站進(jìn)行設(shè)備的接線工作。但是逆變模塊地線太短，無法接至指定地線排的位置。最后的解決方法是，利用外接地線直接連接原有的地線銅鼻子，用電工膠布將連接處嚴(yán)層包裹，并將外接的地線的另一頭用液壓鉗做出銅鼻子后接入地線排，這個(gè)方法雖然得不到美觀的效果，但實(shí)實(shí)在在解決了逆變模塊接線的問題。

施工過程中遇到的另一個(gè)問題是智能電量變送器（圖4）的接線問題。發(fā)現(xiàn)電壓只有輸入沒有輸出，不能在此形成回路。這個(gè)設(shè)備是在施工圖紙之外后添加的設(shè)備。最后經(jīng)研究與討論才得出解決方案，從2、4、6口導(dǎo)出。

圖4 智能電量變送器

完成了所有設(shè)備的接線，而后進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試前需要上電逐步開啟設(shè)備，逐個(gè)查看每臺(tái)設(shè)備是否能正常運(yùn)行。但是由于蓄電池的單體模塊無法安裝導(dǎo)致設(shè)備無法從蓄電池取點(diǎn)，因此需要外接電源的接入。

外接電源上電前要用萬用表檢測切換箱1 組端線纜對(duì)端是否有短路及確保線纜處于斷開狀態(tài)，確定安全以后在切換箱（組端+、-）或（在線端+、-）分別接入同級(jí)別直流電壓+、-極（如220 kV 外海站接入220 V直流電）。

外接電源通電后用萬用表檢測外接線端電壓是否正常，隨后開啟切換箱電源。再用萬用表檢測48 V 的1、2 端子上的電壓，以及對(duì)端的電壓。確保主控模塊端子頭電壓正常后開啟電源，以及開啟顯示屏電源。

顯示屏與主控模塊正常開啟后，交流屏上電通入逆變模塊，開啟逆變模塊。

完成了蓄電池單體模塊的安裝后，便開始了調(diào)試。調(diào)試工作進(jìn)行得十分順利，最終達(dá)到了工作計(jì)劃中所要達(dá)到的效果，并通過了驗(yàn)收。

5 結(jié)束語

在通信機(jī)房里，面對(duì)多種突發(fā)情況，在發(fā)生斷電停電等突發(fā)狀況時(shí)，逆變核容裝置就非常能體現(xiàn)出其價(jià)值。為了對(duì)變電站機(jī)房通信進(jìn)行保障及應(yīng)對(duì)機(jī)房的突發(fā)狀況，南網(wǎng)超高壓輸電公司對(duì)多個(gè)變電站機(jī)房進(jìn)行環(huán)境改造，在機(jī)房安裝遠(yuǎn)程逆變核容等系統(tǒng)。本文以江門外海站逆變核容項(xiàng)目為例，探討了逆變核容在電網(wǎng)建設(shè)中的工程實(shí)踐。在施工建設(shè)和調(diào)試過程中，針對(duì)遠(yuǎn)程核容設(shè)備安裝、接線和調(diào)試過程中遇到的問題，提出了詳細(xì)的解決方案，以供同行借鑒和參考。