摘要：蓄电池组是后备电源，在脱离直流母线后，一旦变电站交流电源失压，就导致直流系统失电，进而造成变电站保护系统失灵、控制设备拒动。本文阐述了蓄电池组未投入直流母线报警的必要性和现状，重点介绍了一种防蓄电池组未投入直流母线的报警解决方案。
关键词：蓄电池组；直流系统；失电；未投入；报警
一、概述
2016年6月18日凌晨，陕西西安330千伏南郊变（110千伏韦曲变）发生主变烧损事故。事故造成330千伏南郊变及110千伏韦曲变、锦业路变、文体变、瓦胡同变、长安西变、兰川变、葛牌变、尧柏变（用户变）8座110千伏变电站失压，共计损失负荷24.3万千瓦，占西安地区总负荷的7.34%；停电用户8.65万户，占西安地区总用户数的4.32%。国网公司领导高度重视，在初步了解事故情况后，决定成立事故调查组，迅速开展事故调查工作。
根据《西安南郊变爆炸事故分析报告》在直流系统失压分析中提到直流系统失电的原因——由于330千伏南郊变（110千伏韦曲变）站外35千伏韦里III线故障，韦曲变35千伏、10千伏母线电压降低，#1、#2、#0站用变低压侧脱扣跳闸，直流系统失去交流电源。改造更换后的两组新蓄电池未与直流母线导通，原因为该两组蓄电池至两段母线之间的刀闸在断开位置（该刀闸原用于均/浮充方式转换，改造过渡期用于新蓄电池连接直流母线）。正常运行时由站用交流通过充电模块向直流母线供电，直流系统改造后，有4块充电（整流）模块接至直流母线，充电屏交流电源失去后，造成充电（整流）模块不工作。由于直流系统失去交流电源后，蓄电池和直流母线未导通，蓄电池无法向直流系统供电，导致直流系统失压，监控系统未报警。
二、现状
直流电源是发电厂、变电站必备的操作和控制电源，同时也是事故停电时的备用工作电源。蓄电池组是直流电源的储能设备，尤其是在事故停电情况下，蓄电池组在保障发电厂、变电站运行中，发挥了极其重要的作用。其主要对象是站内的保护和控制设备。如高压断路器、综保装置、备自投装置、事故油泵等。电池组没有投入直流系统，在事故停电时，将直接导致保护和控制设备拒动或误动，影响发电厂、变电站的正常运行，甚至损坏设备，造成大面积停电事故。
目前，直流电源系统对电池组的监视，一般是通过电池组的熔断器熔丝断开，给出报警信号。这是对电池组已投入运行中的监视，并不能反眏电池组未投入的状态，报警方式存在不足之处。DL/T459《电力系统直流电源柜订货技术条件》中虽有“重要位置的熔断器、断路器应装有辅助报警触点，如蓄电池组、交流进线处等”的相关描述。这是对蓄电池组电流过大引起的跳闸（熔断）进行监视，但对蓄电池组的监视，存在蓄电池组脱离直流母线或蓄电池组开路，但运行人员不知晓的风险。针对国网十六项防全停措施的相关要求，应从技术角度早发现早处理，尽早排除电池组可能未投入运行的隐患，保障变电站运行安全。
三、方案介绍
为了克服现有直流电源系统中的不足之处，现提出一种及时准确、能提醒值班人员电池组未投入的监测报警装置。所采用的解决方案为：防电池组未投入的监测报警装置，其包括直流系统的直流母线电压和电池组电压和电流的采集，电池开关的辅助接点和（或）熔断器熔丝断开的信号的采集。对这些信号的采集和处理，及时输出报警信号给变电站后台综合监控系统。
该防电池组未投入的监测报警装置（如下图所示），包括直流母线（1）及其上连接电压传感器（4）和电流传感器（7），直流母线（1）通过熔断器（5）与蓄电池组（3）连接，及电池组的电压传感器（6），与三只传感器的输出侧电连接的数字信号处理器（2）。其中：
母线电压传感器（4），电池电压传感器（6）和充放电电流传感器（7），均为霍尔元件。其输出侧与数字信号处理器（2）电连接，数字信号处理器（2）的输出端连接综合监控系统，用于提供触发报警信号。当电池组脱离直流母线时，数字信号处理器（2）就会动作，发出报警信号，及时提醒值班人员尽早处理。
特别是：
所述的直流母线电压和电池组电压和电流的采样，电池组熔断器辅助点和（或）电池开关的辅助点信号都通过数字信号处理器控制输出。并且装置有2路开关量输出硬接点，为遥信信号；通讯接口为RS485接口，遵从MODBUS-RTU规约。
所述的直流母线电压和电池组电压和电流的采样，经A/D转换后，用于数字信号处理器的输入。一旦两者电压数值偏差超过2V，就触发报警信号。只要蓄电池组开路，数字信号处理器因通过充放电电流传感器感知电池组电流，一旦电流信号小于200mA，就触发报警信号。
四、方案优点分析
本方案与一般直流系统监控单元对蓄电池组监测方案相比较，作为防电池组未投入的报警装置的进一步改进：
1.该报警装置可以完全独立于直流屏的监控系统，不影响原有直流系统的正常运行。
2.采集直流母线电压和电池组电压，进行比较判断。一旦电池组脱离直流母线，就会产生压差。
3.不需要更换原有直流屏的监控单元，可以进行不停电改造直流系统，大大降低运维成本。
4. 该报警装置采用模块化结构，安装接线十分方便，特别是适合老旧变电站的直流系统改造。
五、小结
本文提出了一种蓄电池组未投入直流母线的报警解决方案。无论是电池开关未投入还是电池组熔断器熔丝断或蓄电池开路，都能实时监测到并发出报警信号传送至变电站综合监控系统。在直流设备加装该报警装置后，消除了蓄电池组未投入直流母线无人知晓的隐患，从而极大地提高了直流电源系统的运行可靠性。
论文作者:蒋冬1,邓亚伟2,国伟辉3,赵小军4
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/3
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