摘要：蓄电池开路监测装置可以及时检测到蓄电池组开路情况，并且能够在最短的时间内解决开路问题，保证直流系统在交流停电的情况得以正常运行，也保证充电机能够给蓄电池进行能源补给，让蓄电池保持健康的状态安全可靠的运行。故此，本文将以黄家山变等11座220kV变电站为例阐述220kV变电站直流系统监测完善技术。
关键词：220kV变电站；蓄电池开路；直流系统；技术措施
直流系统在正常情况下，蓄电池浮充电流为“0.0013A”左右，目前所有运行直流系统因厂家技术或测量精度不高等原因，调度自动化后台监控及现场后台监控不能检测到直流系统浮充电流和均充电流，电流值显示为“0A”，如果蓄电池实际处于开路状态而不能告警提示相关运检人员准确判断并及时处理，则会出现蓄电池提供的直流电压过低的现象，此时若电网发生故障或需进行倒闸操作，由于直流电压过低极可能造成设备拒动，进而引起事故越级等重大事故事件的发生。
1、蓄电池开路的原因及危害
1.1造成蓄电池开路的原因
第一，接触问题。因为安装的时候没有拧紧连接线的螺丝，使电阻增大，时间久了蓄电池便会烧坏连接线，造成开路。
第二，环境问题。蓄电池所处的环境造成蓄电池连接线被腐蚀，时间一长便会造成开路。
第三，老化问题。长期为对蓄电池接线进行检查，连接线老化断开。
第四，蓄电池损坏：因为蓄电池损坏造成整个蓄电池组无法串联，造成蓄电池的开路存在。
1.2蓄电池开路的危害
首先，一旦蓄电池存在开路，蓄电池组将无法实现充电和放电过程；其次，若蓄电池存在开路，当保护系统的交流供电断开时，作为保护系统的第二电源的蓄电池将无法给保护系统提供其运行所需的能量，造成保护系统瘫痪。
2、技术方案
2.1 结构及功能介绍
图1 结构模型
如图1所示，蓄电池组开路检测装置由处理器（MCU）、分组放电模块，蓄电池组分段电压采样模块、蓄电池组充放电电流检测模块、人机交互界面、告警输出模块及负责数据上传的通信模块组成。
蓄电池组电流采样模块由两个高精度电流传感器及两路独立24位AD采样电路组成，一方面对蓄电池的充放电电流进行实时检测，另一方面与分组放电模块配合实现蓄电池开路的检测；蓄电池组分段电压采样模块对蓄电池组端电压、前端电压，后端电压进行实时监测；人机界面部分采用彩色液晶屏配以优质按键，为用户提供直观、舒适的界面显示及快速的参数设置；告警输出模块包括声光报警及无源输出触点报警接点，当蓄电池组电压过高、过低或开路时均可发出告警信息；通信模块提供了RS232与RS485接口，可以通过该接口将蓄电池组的端电压、充放电电流及开断路状态上传给上位机系统。
蓄电池开路监测装置采用实时监测蓄电池的连接状态，并能够由人工设定开路时间的检测门限值，大大提高了蓄电池组在直流系统中的稳定、可靠性。
2.2 具体技术参数
2.2.1使用环境
a)工作电源：DC45—300V
b)环境温度：-20℃—45℃
c)相对湿度：0—90%
2.2.2直流电压测量
a)电压测量通道：3
b)电压测量范围：0—300V
c)直流电压测量分辨率：0.1V
d)电压测量精度：≤0.2%
2.2.3直流电流测量
a)电流测量范围：-100A—+100A
b)直流电流测量分辨率：0.1A
c)电流测量精度：≤1%
2.2.4开路电流判断门限
≤0.3A
2.2.5开路电压判断门限
可设置。
2.2.6可检测开路故障类型
前段，后段， 两端， 两点。
2.2.7显示屏参数
显示屏尺寸：2.8寸TFT
显示屏分辨率：65536色，320x240
3、现场调试内容
220kV黄家山变等11座220kV变电站调试分为国网电力科学研究院入网测试和工程现场调试两大部分。第一部分由国网电力科学研究院实验验证中心负责实验，确保其性能达到实际要求；第二部分由项目实施单位六盘水供电局负责现场试验，并出具现场工程调试报告。具体工程现场调试内容包括分为三部分：
第一部分是采样精度性能试验，包括：电压采集精度试验、电流采集精度试验以及频率采集精度试验。
第二部分是开关量功能试验，包括：开入功能试验以及开出功能试验。
第三部分是通讯功能试验。
4、解决的关键技术问题
在保证供电可靠性的前提下，探索先进的检修管理模式，减少过度检修，建设一套满足通信及电力系统行业的蓄电池开路在线监控信息系统，使之能够直观、科学、准确、实时地反映蓄电池连接的信息数据，为蓄电池的维护管理提供决策依据，增强经济效益和提高现代化管理水平，从而全面提升变电站的数字化建设水平。
蓄电池开路监测装置采用实时监测蓄电池的连接状态，并能够由人工设定开路时间的检测门限值，大大提高了蓄电池组在直流系统中的稳定、可靠性，其功能如下所示：
第一，持续的在线监测：信息及时、有效、准确，加强分析、预测，提高管理计划的准确性，确保蓄电池系统稳定可靠。
第二，用户自主设定门限值：用户可自行设定计时的时间，有效预防了瞬时的开路造成误报所带来的麻烦和损失。
第三，电池组分段检测技术：将蓄电池组分成前段和后段进行检测，接线简单灵活，且具有蓄电池组开路范围定位功能。
第四，将蓄电池状态监测由传统装置的充放电两种状态监测提升为充放电状态及开路状态三种状态的监测，监测更加全面。
第五，图形界面显示：能够实时的显示蓄电池的连接状态、有无开路、即开路故障点所处位置。
第六，告警功能：当蓄电池存在开路并验证检测无误后发出告警信号和声音。
通过检测蓄电池自放电与直流系统浮充过程所产生的电流来进行对比判断的方法，从而达到检测蓄电池是否开路的在线监测分析目的。有效地为蓄电池开路产生的连锁问题事前预防、事后分析提供了依据。
5、案例及具体实施效果
本项目成果已在六盘水下辖500kV六盘水变、220kV黄家山变、220kV双龙变、220kV滥坝变、220kV台沙变、220kV水城变、220kV明湖变、220kV、北郊变、220kV高峰变、220kV红果变、220kV香田变、220kV练池塘变、220kV六枝变落地实施，应用效果良好。有效地为蓄电池开路问题事前预防、事后分析提供了依据，为六盘水电网安全稳定运行奠定了基础。
图2 蓄电池组开路检测装置
6、结束语
220kV黄家山变等11座220kV变电站具备蓄电池浮充电流检测的设计、安装、调试、运行的成功经验，为其它有需求的兄弟单位提供了有价值的参考，该运行模式可移植到各发电厂和变电站，具有较高的推广价值。
参考文献：
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[3] 陈海登.变电站阀控式蓄电池直流电源装置的运行与维护[J].电力安全技术2009(08).
论文作者:荣新智
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
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