发电厂直流系统远程诊断技术研究

2017-11-29包震洲吴建新王泽伟

水电站机电技术 2017年11期

关键词：误操作蓄电池直流

包震洲，吴建新，王泽伟

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

发电厂直流系统远程诊断技术研究

包震洲，吴建新，王泽伟

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

发电厂直流系统设备多、分布广，运维巡视十分不便。当直流系统故障时，无法及时获取装置或支路故障的具体信息，需要到现地查看装置信息才能进行判断和处理。针对于此，我们通过分析直流系统运维中存在的问题，利用网络技术收集系统设备故障信息，实现对直流系统的远程巡检诊断、动态评价、智能预警及防误操作预演功能，使运维人员更好的掌握设备状况。

直流系统；远程；诊断技术

1 前言

直流系统是一个独立的电源系统，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源——蓄电池继续提供直流电源的重要设备。它担负着电力系统继电保护及自动装置、断路器及隔离闸刀的操作机构、事故照明等设备的供电任务，其可靠性是保障电力系统安全运行的重要条件之一。在系统发生故障，厂用电中断的情况下，如果直流电源系统不能为运行设备提供可靠的工作电源，将会产生不可估计的损失。随着装备技术、网络化信息化的发展，如何实现远程对直流设备进行科学有效的管理，直流系统远程诊断技术是我们研究的方向。

2 直流系统故障的危害

（1）直流母线电压异常：技术监督规定发电厂、变电站蓄电池直流母线电压允许波动范围为额定电压的±10%，直流母线电压异常，会导致控制、保护及信号装置和自动装置故障、失灵。

（2）直流系统接地故障：直流系统一点接地不及时处理，发展成两点接地时，可能造成保护及自动装置误动或者拒动，可能导致继电器不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。甚至还可能造成直流熔丝熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。

（3）蓄电池性能下降：正常方式下蓄电池处于浮充电备用状态，在交流电失电或其他事故状态下，蓄电池是直流负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其他重大运行事故。

3 直流系统运维中存在的问题

3.1 直流系统的基本构成

主要包括充电装置、蓄电池组、直流母线及其所带负荷。典型接线方式为单母分段接线，基本配置3台充电装置，2组蓄电池组。同时还配置有交流配电单元、充电监测、蓄电池单体监测和绝缘监测等装置。

直流系统结构示意图见图1。

3.2 运维中存在的问题

（1）直流系统巡检和故障处理时间长：由于直流系统设备多、分布广，使得人员巡视十分不便。当直流系统故障时，运行人员无法实时获取装置或支路的具体信息，需要由检修人员到实地查看装置信息才能进行判断和处理。当直流系统发生接地故障时，不仅影响故障支路负荷的供电，也带来了两点接地造成设备事故的威胁。因此，为了缩短故障时间，必须有快速检查诊断手段。

（2）蓄电池的性能变化缺少预见性诊断：蓄电池组是直流系统的心脏，对蓄电池进行科学的维护是直流系统的重要工作。蓄电池只数多，单体蓄电池性能下降趋势在正常浮充方式下无法判断，需要人员定期测量收集数据并绘制性能曲线后才能掌握蓄电池的性能变化，诊断分析极为不便。

图1

（3）直流系统缺少防误操作功能：防误操作功能在电力系统中应用广泛，而在直流系统中却应用较少。对直流系统运行方式进行倒闸操作时，通常是看着图纸进行拟票，人为审核后直接进行现场操作。直流系统亦需要进行防误逻辑判断，以避免因人为失误造成的直流系统失压及其他安全事故。

4 设计思路

针对上述直流系统运维中存在的问题，设计开发“发电厂直流系统远程诊断系统”。系统将充电机管理模块、蓄电池巡检模块、绝缘检测模块、蓄电池室环境信息模块等数据通过RS485串口汇集至串口服务器上，然后通过以太网交换机与近地工业计算机连接。在该计算机上建立统一数据库，实现信息的整合。通过将计算机接入局域网，实现远程监测与诊断。同时在终端软件中实现蓄电池性能的智能分析；在直流系统电子模板图中嵌入直流系统防误操作逻辑，实现直流系统倒闸操作的核对性模拟预演功能。

使用软件编程实现其核心功能，充分利用了直流系统的现有设备，只需添加所需的传输介质及信息集中设备。系统拓扑图如图2。

图2远程诊断系统拓扑图

5 远程诊断及防误操作功能实现

5.1 远程巡检诊断

通过远程获取直流系统全部运行信息，包括充电机、绝缘监测和蓄电池单体及环境信息，从而实现远程巡视直流系统，极大节省了巡检人力和时间。

通过获取的直流系统故障信息和数据，实现直流系统故障的快速判断，提高故障处理效率，缩短故障存在时间。通过定期采集单体蓄电池的电压、内阻测试数据，在终端软件中生成单体蓄电池的性能变化趋势曲线，对其健康水平进行预见性诊断，实现对蓄电池组的动态评价、预测预警。

5.2 防误操作预演功能

防止直流母线失电，直流系统的任何倒换操作均不应使直流母线失电，为防止操作顺序错误导致直流母线失压，操作时应遵循 “先合后拉”的原则；两段直流母线短时联络，操作前应检查两段母线压差，避免因压差过大出现的冲击电流；两套绝缘监测装置和两台充电机不允许长期并列运行；防止蓄电池漏投，直流系统不得在无蓄电池情况下投入运行，当蓄电池输出熔丝漏投时应发告警信号。

图3

直流系统电子模拟图板（图3）使运维人员更直观的看到当前直流系统的运行方式。同时将防误操作逻辑策略嵌入其中，实现直流系统倒闸操作的核对性模拟预演功能。运行人员通过图形开票模拟操作步骤，出现误操作项时，防误操作系统根据防误逻辑做出禁止操作和相关提醒，以保证倒闸操作的正确性，从而有效避免因操作失误造成的直流系统失压及其他安全事故。