電網機房逆變核容工程實踐

龔主前，李林彬

（廣東機電職業技術學院人工智能學院，廣州 510550）

為了保障變電站機房通信，應對機房的突發狀況，南網超高壓輸電公司對多個變電站機房進行環境改造。在機房安裝遠程逆變核容等系統，通過通信傳輸的方式監控蓄電池的狀態及電壓電流等的正常運行，同時也能遠程控制電池的充放電。隨著我國用電量的逐漸增大，電力的供應也越來越緊張，在未來逆變核容裝置也會越來越受到電網公司的重視。

1 遠程逆變核容結構

隨著科技的發展，逆變核容在近幾年也開始了大規模的建設。遠程逆變核容設備近兩年已經在廣東、廣西兩省各變電站大量地投入建設與使用。逆變核容有新型智能化監測、核容技術，具有安全、穩定和智能的特點，對調度生產運行及管理起著重要的支撐保障作用。獲得南網極大的青睞，能緩解甚至是解決當下許多變電站通信機房內部短暫性供電問題，遠程逆變核容設備總共有7 個模塊，分別為：告警模塊、電源模塊、監控模塊、控制主機、逆變模塊、充電模塊和切換模塊，如圖1所示。每個模塊都有不同的功能，同時也緊密相扣。

圖1 核容設備結構圖

告警模塊。在發生通信故障、電壓閾值超出或低于正常數據范圍及蓄電池故障等問題時會發出告警，警示燈從正常跳至異常。

監控模塊。也稱站端監視模塊，能查看蓄電池每個單體的單體電壓、單體溫度和單體內阻等數值，同時也需設置電池名稱、標稱電壓、標稱容量和電池數等，這些也都是根據現場的實況進行數值的設置。其最主要的作用便是現場讀取數據進行數據分析，同時能檢測單塊電池的異常和電池的正常運行，并能以圖表的方式進行展示。

控制主機是站端通信控制模塊，也是這套系統設備的核心所在。其最主要的功能是能通過內網上傳整套設備數據至南網平臺，并能遠程操控蓄電池充放電功能。同時在設備投入使用時也需進行參數的調試，如單組節數、單體電壓、標稱容量、IP 地址和浮充電流的設置等。

逆變模塊的作用是將輸入模塊的直流電壓通過其內部的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的開關作用轉變成驅動電機的三相交流電源。變頻器運轉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，變頻器運轉頻率及輸出功率越大，反之變頻器運轉頻率及輸出功率越低。

充電模塊主要負責輔助蓄電池的充放電功能。切換模塊則負責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控

蓄電池的使用與保障都由逆變核容的系統設備進行時刻在線監控。設備的連接和監測，如圖2所示。

圖2 逆變核容的連接

在設備與設備之間的信息傳輸主要由RS485 連接方式進行數據傳輸，RS485 接口組成的半雙工網絡，如在逆變模塊與預充放電模塊中采用的是兩線制，簡單地用一對絞線將接口“A”“B”端連接起來達到簡單通信效果。所有設備的信息都匯集至主控模塊，再通過以太網的方式上傳至檢測的服務器中，江門逆變核容是通過南方電網內網的方式上傳，最后供由用戶平臺進行遠程在線監控及遠程控制。平臺的用戶共設有11 個賬戶，1 個管理員賬號和10 個用戶賬號。使用內部專用網絡，獨立服務器，嚴格的安全設計，不會對現有平臺產生影響，可有效防止入侵，同時專人負責操作，各電池組的充放電參數預置在系統內部，由專業人員設置，修改等級為最高權限，且放電測試可進行批量設定啟動時間，由系統自動執行，進一步防止誤操作情況發生。

3 蓄電池單體模塊和組端模塊

蓄電池方面也有獨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、內阻和溫度等數值。由每個單體模塊上傳至組端模塊，再由組端模塊匯集數據上傳至監控主機。

圖3 蓄電池模塊

一個電池上面接一根采集線，接線時注意單體采集線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，同時檢查U 型端子與測試線的連接牢固可靠。一個蓄電池對應一個單體模塊，然后將標準網線，從第一個單體（連接蓄電池組端正極默認為第一節）的OUT 開始，到第二個單體的IN，再從第二個單體的OUT 到第三個單體的IN，依次往后面連接，直到最后一個單體的IN。第一個模塊的IN 接到匯集模塊的RS485 口。

4 逆變核容站點施工

站前需要做足準備工作。拿到江門外海站逆變核容的項目后，廠方派工作人員對外海站通信機房進行現場勘察。勘察時，需要進入站點通信機房進行設備與位置的勘察，記錄相關設備的型號與位置，設備是否正常使用及接入的裝置，為后面制定計劃規范書做準備。然后制訂計劃方案交由供電局進行審批。在設備送達站方所提供的位置之后，廠家需要現場進行貨物的清點并告知站方人員進行確認。

進站前站方負責人需要對江門供電局報計劃，并填寫工作票上交審核，同時廠方對進站工作人員名單上交至站方工作負責人進行報備。在此之前外來單位進站前都需要進行南網安規考試，只有考試通過的人員持有90 分以上的成績才能進站，在進站時需要提前穿好特質的衣服等。

項目第一次進站施工是在2021年8月底，歷經2 d僅將設備安裝在機柜上。安裝設備需要考慮布線、逆變器的電流導入及蓄電池與切換模塊的連接，最重要的是一個機柜無法完全安裝上所有設備，因此站方提供了2個機柜的位置，但機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，通信機房在2 樓，線纜層在1 樓，在布線時需要通過厚厚的水泥層，這無疑為相關工作人員的工作增加了一個難題。經過一次又一次的測試，由于機柜位置的偏差導致自備線纜不夠長，以及在安裝機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目暫告一段落。

第二次進站施工是在2022年3月初，經過長時間的準備所缺的零件及線纜都準備完畢，再次進站進行設備的接線工作。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，這個方法雖然得不到美觀的效果，但實實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問題是智能電量變送器（圖4）的接線問題。發現電壓只有輸入沒有輸出，不能在此形成回路。這個設備是在施工圖紙之外后添加的設備。最后經研究與討論才得出解決方案，從2、4、6口導出。

圖4 智能電量變送器

完成了所有設備的接線，而后進行調試。調試前需要上電逐步開啟設備，逐個查看每臺設備是否能正常運行。但是由于蓄電池的單體模塊無法安裝導致設備無法從蓄電池取點，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 組端線纜對端是否有短路及確保線纜處于斷開狀態，確定安全以后在切換箱（組端+、-）或（在線端+、-）分別接入同級別直流電壓+、-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，便開始了調試。調試工作進行得十分順利，最終達到了工作計劃中所要達到的效果，并通過了驗收。

5 結束語

在通信機房里，面對多種突發情況，在發生斷電停電等突發狀況時，逆變核容裝置就非常能體現出其價值。為了對變電站機房通信進行保障及應對機房的突發狀況，南網超高壓輸電公司對多個變電站機房進行環境改造，在機房安裝遠程逆變核容等系統。本文以江門外海站逆變核容項目為例，探討了逆變核容在電網建設中的工程實踐。在施工建設和調試過程中，針對遠程核容設備安裝、接線和調試過程中遇到的問題，提出了詳細的解決方案，以供同行借鑒和參考。