站用直流系统充电机状态评价研究

崔涛

摘要：我国电力行业最近几年随着我国整体经济建设的快速发展而发现迅速，为我国基础建设贡献力量。由于高压直流输电容量大，损耗低等优点，在近年来的电网建设中直流输电工程规模的不断扩大。作为直流输电工程核心的换流站由于场地大，控制保护设备多，需要配置的低压直流系统数量大，设备多。

关键词：站用直流系统;充电机状态评价

引言

我国经济建设的快速发展，人们生活水平不断提高，对于能源的需求与日俱增。尤其是电能。随着社会的不断发展和进步，人类对于电力的需求不断增多，特别是大型移动高端设备的引进，急剧增加了电网的负担。而直流系统作为变电站的备用电源，其稳定性对于整个电力系统的安全、稳定运营起着主导性的作用。国家电网颁布和落实的安全生产管理规定中明确指出直流系统的维护放在重要位置。

1直流充电机的评价指标

充电机作为直流系统中重要的组成部分，可以按照一定的功率和电压随时为系统补充电能。究其本质，可以将充电机作为一种特殊电源，而作为电源需要充分考虑和测量其相关的参数，包括电流大小、电压输出的均方误差、电压波动情况、输出电流的稳定情况、电路中电流的幅值大小等。除此之外，还应当从充电机自身的特性出发，包括安全性、老化性等，进行综合考虑;其次，应当考虑充电机自身的充电效率、充电时间及充电的噪声等。因此可以将充电机的状态参数大致分为三类，包括充电机的电气性能、经济性能及安全性能。每一个部分所包含的状态均不相同，因此对于充电机的状态评价可以从上述三部分进行综合考虑。建立系统的模型，自动优化系统各个部分的权重系数，从而当系统出现新的充电机状态变量时，系统可以自动进行评分，减少了人类对于充电机的评价。由于BP神经网络具备多项式拟合的能力，将系统中充电机的状态参数作为节点进行学习，最终得到训练模型。

2单体调试

1.两路交流电切换测试。切断一路交流输入，系统在数秒后自动切换到交流二路。恢复一路供电后，系统又会在数秒后自动切换到一路供电。2.均/浮充功能测试。手动均/浮充，在任何状态下，可通过监控设置功能强行转入均充（或浮充）状态。但是，在电池容量充满状态，即使手动强行转入均充，也会立即退出均充，转入浮充状态;同样，在电池容量亏损状态，即使手动强行转入浮充，也会立即退出浮充，转入均充状态。3.其它功能测试。对每块充电模块和2-5块充电模块组合进行稳流精度测试、稳压精度试验、纹波系数测量、均流度测试。最后进行显示﹑测量功能检查及带电测试、交流断电控制试验、保护及报警功能试验。

3充电机模块的原理结构

目前换流站运行的各个厂家的充电机模块均为智能化高频开关电源，具有体积小、重量轻、效率高，技术指标优越，模块化设计等优点，输出标称电压为直流220V或110V，配有标准RS—485接口，易于与自动化系统对接。以ATC系列智能高频开关充电模块为例，原边检测控制电路监视交流输入电网的电压，实现输入过压、欠压、缺相保护功能及软启动的控制;辅助电源为整个模块的控制电路及监控电路提供工作电源;EMI输入滤波电路实现对输入电源作净化处理，滤除高频干扰及吸收瞬态冲击;软启动部分用作消除开机浪涌电流;三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流，全桥变换电路再将直流变换为高频交流，高频交流经主变压器隔离、全桥整流、滤波转换成稳定的直流输出;信号调节、PWM控制电路实现输出电压、电流的控制及调节，确保输出电源的稳定及可调整性;输出测量、故障保护及微机管理部分负责监测输出电压、电流及系统的工作状况，并将电源的输出电压、电流显示到前面板，实现故障判断及保护，协调管理模块的各项操作，并跟系统通信，实现电源模块的高度智能化。

4BP神经网络样本处理

就直流系统充电机的状态评价而言，由于BP神经网络自身的特性和要求，需要BP网络在不断地拟合过程中将系统的参数样本以及评价得分等进行归一化处理。由于充电机状态参数无法参与到系统的计算中，需要将充电机所有的状态参数用数学化的方式进行描述和表达。因此，在充电机的状态研究中，假定直流系统充电机的状态共存在、电流输出的误差大小、充电机的稳定效果、充电机的不平衡功率因数、充电机所使用的年限时间，充电机维修所花费的总价钱、充电机输出电压电流的稳定性、承受短路电流的大小、所适应的工作温度范围等，共计12种状态参数，将这12種状态参数作为神经网络的输入值，然后将最后的得分情况作为直流系统充电机状态评价的输出。

5综合分值

设定各层指标重要程度由大到小的排序为：安全性能、电气性能、经济性能;安全性能的指标重要程度排序由大到小为短路保护、输入保护与输出保护同样重要、绝缘性能、平均故障间隔、充电机温度与工作环境同样重要;电气性能的指标重要程度排序由大到小为电压输出误差、稳压精度、电流输出误差与稳流精度同样重要、波纹系数与均流不平衡度同样重要;经济性能的指标重要程度排序由大到小为维护成本、使用年限、充电效率、功率因数。

6充电机模块中长期运维策略

除了日常的巡视及定检外，要确保充电机模块的安全稳定运行，还需要采取以下运行维护措施。1.中期措施：针对充电机模块输出电流电压异常的情况，应对于交流电源输入加装电压监视继电器，确保模块输入电压保持恒定，在交流电压波动情况下不会造成模块因电压冲击而导致的模块输出电流电压异常故障;选用的充电机模块应具备模块输出欠压过压告警功能和模块输出电流不平横告警，在模块输出电流电压异常时及时将故障信息上送至后台SER，确保在故障发生时及时发现并处理。针对充电机模块易损坏，维修成本高的情况，应修编充电机模块备品定额，并储备足够数量的充电机模块备品，在故障发生时能够及时进行处理。2.长期措施：对各个场站、各个厂家的充电机模块进行横向和纵向对比，对于运行状况差，问题频繁的充电机模块厂家，及时与厂家联系反馈，提出改进优化措施，对于有批次性缺陷的厂家模块，及时申报大修技改项目改造;对于问题频繁且不提出改进优化措施的厂家开展供应商评价，并及时反馈至物资管理部门;在充电机模块更换等低压直流相关大修技改项目申报前要对充电机模块的技术要求和中标厂家业绩资质等提出更高的标准，从源头上控制好需采购的充电机模块的质量。

结语

针对直流系统充电机的状态评价研究，利用神经网络进行归纳预测，将电压、电流、输出功率等作为状态量，将最终的状态情况作为输出，根据误差曲线表明，所构建的网络可以较好地预测充电机的状态。

参考文献

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