电网机房逆变核容工程实践

龚主前，李林彬

（广东机电职业技术学院人工智能学院，广州 510550）

为了保障变电站机房通信，应对机房的突发状况，南网超高压输电公司对多个变电站机房进行环境改造。在机房安装远程逆变核容等系统，通过通信传输的方式监控蓄电池的状态及电压电流等的正常运行，同时也能远程控制电池的充放电。随着我国用电量的逐渐增大，电力的供应也越来越紧张，在未来逆变核容装置也会越来越受到电网公司的重视。

1 远程逆变核容结构

随着科技的发展，逆变核容在近几年也开始了大规模的建设。远程逆变核容设备近两年已经在广东、广西两省各变电站大量地投入建设与使用。逆变核容有新型智能化监测、核容技术，具有安全、稳定和智能的特点，对调度生产运行及管理起着重要的支撑保障作用。获得南网极大的青睐，能缓解甚至是解决当下许多变电站通信机房内部短暂性供电问题，远程逆变核容设备总共有7 个模块，分别为：告警模块、电源模块、监控模块、控制主机、逆变模块、充电模块和切换模块，如图1所示。每个模块都有不同的功能，同时也紧密相扣。

图1 核容设备结构图

告警模块。在发生通信故障、电压阈值超出或低于正常数据范围及蓄电池故障等问题时会发出告警，警示灯从正常跳至异常。

监控模块。也称站端监视模块，能查看蓄电池每个单体的单体电压、单体温度和单体内阻等数值，同时也需设置电池名称、标称电压、标称容量和电池数等，这些也都是根据现场的实况进行数值的设置。其最主要的作用便是现场读取数据进行数据分析，同时能检测单块电池的异常和电池的正常运行，并能以图表的方式进行展示。

控制主机是站端通信控制模块，也是这套系统设备的核心所在。其最主要的功能是能通过内网上传整套设备数据至南网平台，并能远程操控蓄电池充放电功能。同时在设备投入使用时也需进行参数的调试，如单组节数、单体电压、标称容量、IP 地址和浮充电流的设置等。

逆变模块的作用是将输入模块的直流电压通过其内部的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的开关作用转变成驱动电机的三相交流电源。变频器运转频率的高低完全由功率模块所输出的工作电压的高低来控制，功率模块输出的电压越高，变频器运转频率及输出功率越大，反之变频器运转频率及输出功率越低。

充电模块主要负责辅助蓄电池的充放电功能。切换模块则负责切换蓄电池的供电模式等。此外还包括电源模块。

2 逆变核容的连接和监控

蓄电池的使用与保障都由逆变核容的系统设备进行时刻在线监控。设备的连接和监测，如图2所示。

图2 逆变核容的连接

在设备与设备之间的信息传输主要由RS485 连接方式进行数据传输，RS485 接口组成的半双工网络，如在逆变模块与预充放电模块中采用的是两线制，简单地用一对绞线将接口“A”“B”端连接起来达到简单通信效果。所有设备的信息都汇集至主控模块，再通过以太网的方式上传至检测的服务器中，江门逆变核容是通过南方电网内网的方式上传，最后供由用户平台进行远程在线监控及远程控制。平台的用户共设有11 个账户，1 个管理员账号和10 个用户账号。使用内部专用网络，独立服务器，严格的安全设计，不会对现有平台产生影响，可有效防止入侵，同时专人负责操作，各电池组的充放电参数预置在系统内部，由专业人员设置，修改等级为最高权限，且放电测试可进行批量设定启动时间，由系统自动执行，进一步防止误操作情况发生。

3 蓄电池单体模块和组端模块

蓄电池方面也有独自的单体模块和组端模块（汇集模块），如图3所示。单体模块主要是检测单块蓄电池的电压、内阻和温度等数值。由每个单体模块上传至组端模块，再由组端模块汇集数据上传至监控主机。

图3 蓄电池模块

一个电池上面接一根采集线，接线时注意单体采集线U 型端子需要紧固在铜排上面，平垫下面，极柱螺丝要旋紧，保证电池极柱和铜排连接条直接连接，同时检查U 型端子与测试线的连接牢固可靠。一个蓄电池对应一个单体模块，然后将标准网线，从第一个单体（连接蓄电池组端正极默认为第一节）的OUT 开始，到第二个单体的IN，再从第二个单体的OUT 到第三个单体的IN，依次往后面连接，直到最后一个单体的IN。第一个模块的IN 接到汇集模块的RS485 口。

4 逆变核容站点施工

站前需要做足准备工作。拿到江门外海站逆变核容的项目后，厂方派工作人员对外海站通信机房进行现场勘察。勘察时，需要进入站点通信机房进行设备与位置的勘察，记录相关设备的型号与位置，设备是否正常使用及接入的装置，为后面制定计划规范书做准备。然后制订计划方案交由供电局进行审批。在设备送达站方所提供的位置之后，厂家需要现场进行货物的清点并告知站方人员进行确认。

进站前站方负责人需要对江门供电局报计划，并填写工作票上交审核，同时厂方对进站工作人员名单上交至站方工作负责人进行报备。在此之前外来单位进站前都需要进行南网安规考试，只有考试通过的人员持有90 分以上的成绩才能进站，在进站时需要提前穿好特质的衣服等。

项目第一次进站施工是在2021年8月底，历经2 d仅将设备安装在机柜上。安装设备需要考虑布线、逆变器的电流导入及蓄电池与切换模块的连接，最重要的是一个机柜无法完全安装上所有设备，因此站方提供了2个机柜的位置，但机柜的位置并非相邻的左右贴合，而是分隔了一条走廊的前后相隔的位置，这不得不考虑到设备本身所提供的线缆是否足够长。在外海站没有底板线缆层，而是直接隔着一层楼，通信机房在2 楼，线缆层在1 楼，在布线时需要通过厚厚的水泥层，这无疑为相关工作人员的工作增加了一个难题。经过一次又一次的测试，由于机柜位置的偏差导致自备线缆不够长，以及在安装机柜的过程中遇到零件缺乏的问题，到9月中旬，江门外海站逆变核容项目暂告一段落。

第二次进站施工是在2022年3月初，经过长时间的准备所缺的零件及线缆都准备完毕，再次进站进行设备的接线工作。但是逆变模块地线太短，无法接至指定地线排的位置。最后的解决方法是，利用外接地线直接连接原有的地线铜鼻子，用电工胶布将连接处严层包裹，并将外接的地线的另一头用液压钳做出铜鼻子后接入地线排，这个方法虽然得不到美观的效果，但实实在在解决了逆变模块接线的问题。

施工过程中遇到的另一个问题是智能电量变送器（图4）的接线问题。发现电压只有输入没有输出，不能在此形成回路。这个设备是在施工图纸之外后添加的设备。最后经研究与讨论才得出解决方案，从2、4、6口导出。

图4 智能电量变送器

完成了所有设备的接线，而后进行调试。调试前需要上电逐步开启设备，逐个查看每台设备是否能正常运行。但是由于蓄电池的单体模块无法安装导致设备无法从蓄电池取点，因此需要外接电源的接入。

外接电源上电前要用万用表检测切换箱1 组端线缆对端是否有短路及确保线缆处于断开状态，确定安全以后在切换箱（组端+、-）或（在线端+、-）分别接入同级别直流电压+、-极（如220 kV 外海站接入220 V直流电）。

外接电源通电后用万用表检测外接线端电压是否正常，随后开启切换箱电源。再用万用表检测48 V 的1、2 端子上的电压，以及对端的电压。确保主控模块端子头电压正常后开启电源，以及开启显示屏电源。

显示屏与主控模块正常开启后，交流屏上电通入逆变模块，开启逆变模块。

完成了蓄电池单体模块的安装后，便开始了调试。调试工作进行得十分顺利，最终达到了工作计划中所要达到的效果，并通过了验收。

5 结束语

在通信机房里，面对多种突发情况，在发生断电停电等突发状况时，逆变核容装置就非常能体现出其价值。为了对变电站机房通信进行保障及应对机房的突发状况，南网超高压输电公司对多个变电站机房进行环境改造，在机房安装远程逆变核容等系统。本文以江门外海站逆变核容项目为例，探讨了逆变核容在电网建设中的工程实践。在施工建设和调试过程中，针对远程核容设备安装、接线和调试过程中遇到的问题，提出了详细的解决方案，以供同行借鉴和参考。