浅析高频开关直流电源柜在智能变电站的发展前景

林仲炜 （福建省福州市电业局 福建福州 350007)

当前智能变电站的发展大趋势是建设集成化管理和网络信息传输系统，实现电力远程调度中心统一监控和调度运行管理，其中包括了采用信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，获取电网的全景信息，以便及时发现、预见可能发生的故障。提高变电站所内的蓄电池组维护管理智能化水平，对于电力系统而言是一门新的课题。实践证明，通过信息技术手段对变电站内的蓄电池组进行实时、长期、有效的监控，对确保变电站供电稳定和延长蓄电池组的使用寿命有着重大意义。因此，蓄电池远程监控与在线维护系统将会成为智能变电站中一个不可或缺的组成要素。

1 铅酸蓄电池的作用及其维护

铅酸蓄电池是1859年由普兰特（Plante）创造的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池组在智能变电站所内是作为不间断电源使用的，其目的是为了在站所交流失电或是紧急状态时对继保装置或重要电力设备提供持续稳定的直流电源。由于其价格低廉，原材料易于取得，运用上有充沛的可靠性，铅酸蓄电池在化学电源中一向占有绝对优势，然而对温度、充放电的敏感性以及维护难度大导致了蓄电池的实际寿命往往只有理论寿命的一半。对于直流电源系统而言，蓄电池的好坏与寿命的长短直接影响到其运行稳定性与可持续性，将蓄电池比喻成直流电源系统的心脏毫不为过。

目前人们对蓄电池组在日常的测试与维护，主要采用仪表采集法和监控测量法。所谓的仪表采集法是把内阻仪、放电仪、活化仪等相关蓄电池性能检测仪器由专业人员带至现场对蓄电池组进行逐项测量。尽管仪器仪表有着小型化与精密化的趋势，检测仪器依然需要派遣专业技术人员至现场进行调试与维护，调试的过程较为繁琐且费时费力，很明显该做法与智能变电站的发展趋势格格不入，应逐步予以淘汰。监控测量法，则是采用软件系统化的方法，通过灵活的网络构架，以单机软件或是网页的实现方式为蓄电池组维护系统提供了较友好的用户界面，用户通过直观的界面即可实时观察到各节蓄电池的当前运行状态，并可以通过简单的按钮选择对蓄电池组下达各项远程维护指令。

2 智能变电站蓄电池组监控系统的缺陷

当前，绝大多数电业局都拥有系统内的专属局域网，局域网延伸至各下属变电站。局域网的存在，为智能化蓄电池组在线维护系统提供了良好的数据传输介质。故系统可通过局域网将各变电站蓄电池组的数据采集到后台服务器上，用户可通过浏览器访问后台服务器，并实时获取变电站蓄电池组的当前监控数据，在此基础上还应注意数据加密与硬件防火墙的架设，以确保系统数据传输的安全有效。这种方式虽然具备简洁易用的特点，但也存在一定的缺陷，即市面上的该类监控系统虽然绝大多数都能实现蓄电池的电压电流监测与内阻监测，但是存在监测项目不全面的缺陷，最耗时耗力的核对性充放电、活化工作还是需要人工来进行维护。因此对于智能变电站而言，当务之急是需要一套功能齐全完备的蓄电池组远程监控维护系统完整解决方案。

3 高频开关直流电源柜的优劣分析以及在智能变电站的运用前景

在未来，系统集成化与设备一体化应是科技发展的一大趋势。直流电源系统的蓄电池组是通过高频开关直流电源柜对其进行均浮充与充放电转换的，高频开关直流电源柜主要由交流输入单元、充电单元、微机监控单元、电压调整单元、绝缘监测单元、直流馈电单元、电池巡检单元以及蓄电池组构成，具有结构简单、组屏方便等优点，其主要功能是实现交直流的切换，为高压开关的合闸机构、控制机构、继电保护和自动装置提供直流电源。高频开关直流电源柜具有蓄电池电压和电流监控功能，但检测的精度与内容有限。针对蓄电池组的内阻检测、在线充放电测试以及在线活化等项目，往往又是由其他蓄电池组监控厂家来补充实现，二者在技术上的创新与结合应是今后研究和发展的一个新方向。

对于智能变电站而言，未来发展趋势是需要通过网络方式来实现对蓄电池组进行全面维护管理的一体化高频开关直流电源柜，该系统能够整合电压电流远程监控、内阻测试、在线充放电测试、在线活化等一系列功能，同时通过以太网，维护人员可轻松实现远程监控各变电站所内各个蓄电池组的运行数据和状态，下达远程控制命令完成各种空气开关分合与日常巡视维护工作，以便及时掌握蓄电池组的运行情况及其性能变化趋势。系统可轻松实现对蓄电池的全面维护，实时了解电池的性能变化，同时具备智能故障报警功能，可以设置蓄电池整体或单体电压、内阻、过压、过流的各项限值。若超出设定的限值，系统会及时发出报警提示，方便运行人员第一时间发现有问题的蓄电池，对相关故障进行处理，杜绝由蓄电池组隐患引发的直流系统故障，确保蓄电池组的整体寿命。系统采用在线充放电技术，彻底解决蓄电池组充放电测试中存在的安全隐患问题，如拆线短路问题、接线打火问题、高压操作危险等安全问题。系统采用远程在线自动维护技术，成百倍提高维护人员的工作效率，有效降低运营管理维护成本。改变了传统蓄电池模式因人少事多，工作强度大而导致蓄电池维护不到位的状况。总而言之，智能化的高频开关直流电源柜应在实现原有功能的基础上，与蓄电池组监控维护系统的优点相结合并优化，以实现蓄电池组远程化、集中化、智能化的在线维护模式，提升蓄电池组的维护水平（见图1）。

图1 智能变电站高频开关直流电源柜具备的优点

蓄电池组是许多场合中动力电源提供的最后一道保障。一旦蓄电池组发生故障，所有的工作将无法继续，整个系统将陷于瘫痪状态，所以蓄电池组也是最薄弱的环节。铅酸蓄电池的使用寿命受温度与充电状态等相关因素的影响，当前在技术方面已经遇到了瓶颈，而如何通过其他手段对其进行有效的检测与维护，最大限度地延长蓄电池组使用寿命，是当前技术上能够实现的目标。智能化电网是未来发展的主要趋势，因此提高变电站所内的蓄电池组维护管理智能化水平刻不容缓，新型一体化高频开关直流电源柜的研制对提高电网生产效率及保证安全有着积极作用。■

[1]罗晓卫.变电站阀控式密封铅酸蓄电池的维护[J].价值工程,2011（26）：42-43.

[2]范大伟.关于提高变电所直流系统供电安全性的分析研究[J].研究报告,2012（3）：12-13.

[3]（澳）兰德.阀控式铅酸蓄电池[M].北京：机械工业出版社,2007.

[4]保承家，文俊.简析电力直流控制电源的缺陷与改进方法[J].工业技术,2012（17）：70.