摘要：直流系统在电力系统运行过程中起到极为重要的作用，能够满足相应重要负载的电力供应需求，如果直流系统产生故障问题，会对电力供应系统的有效运行产生影响，因此本文谨在信息时代的大背景下，就直流系统绝缘在线监测进行分析与阐述，并且探讨蓄电池故障的预测机制。
关键词：直流系统；绝缘监测；蓄电池故障
前言：
在信息时代，电力系统对于社会不断发展起到了重要的支撑作用，而在电力系统建设发展的同时，也转向大范围、特高压、大容量与高智能的方向发展，而在这个过程中，就需要对直流系统的安全稳定运行采取适当保障措施，避免直流系统故障问题影响电力系统的安全有效运行。在这个过程中，对于直流系统绝缘进行在线监测，并且有效分析蓄电池故障现象就是一种极为有效的技术措施。
1.直流系统绝缘在线监测
1.1平衡电桥法
对于直流系统绝缘在线监测而言，平衡电桥法是一项常用监测方法之一，技术的应用需要以正负母线为基础，建立相应的等值电阻电桥，电桥的中点经过电流继电器而连接到系统保护地。为了更好地描述平衡电桥法的应用原理，绘制了技术原理图，图中，如果直流系统的绝缘效果较好，则拥有较大的绝缘电阻，这种情况下为平衡电桥，在电流继电器中运行的电流较小；如果绝缘效果出现问题，两个等值电阻开始出现不对等的情况，其中某一电阻较小，则在电流继电器中通过的电流会快速增强，这种情况下会与报警回路相吸合。平衡电桥法的应用较为简单，但功能性较为薄弱，只能够简单地直流系统绝缘进行判断，明确是否存在接地故障，但无法有效确定对地绝缘电阻大小。并且，如果两个等值电阻等值下降，则电桥依旧平衡，会产生监测盲区。
图1 平衡电桥法技术原理
1.2切换电桥法
切换电桥法是对开关进行依次切换，会产生两种状态，对这两种状态下的对地电压进行监测，就可以确定对地绝缘电阻。在这个过程中，该技术可以监测不同母线情况下接地效果。但同时，在监测过程中，由于对电桥的切换有可能会导致对地电压影响下的母线偏离情况，致使继电保护装置跳闸，出现系统运行故障问题。另外，切换电桥法在应用时，如何确保切换电阻的合理性也是极为重要的，如果选用的切换电阻较大，则在技术应用中可以进一步提高电桥的灵敏性，但同时也会进一步导致对地电压的偏移现象，因此相对来说，其实用性较差。
1.3直流漏电流监测法
直流漏电流电测法是一种较为有效的差流监测方法，如果在电流中并不具备相应的节点之路，则在该支路中，流入电流与流出电流是相等的。如果直流系统中，馈线没有接地，则差流为0；馈线接地，则属于一种节点增加的情况，差流不等于0。在馈线接入端的穿心式直流漏电流传感器对于差流大小与方向的监测，可以实现对于馈线绝缘情况的有效监测。
常用的差流测量方法包括震荡频率监测与相位差磁调制式监测等，后者的应用相较于前者更加具有技术上的优势，因此在直流漏电流监测中是主流监测方法。磁调制式漏电流传感器可以通过对于感应电压相位偏移的情况来实现对于直流漏电流的有效测量，并且随着差流的变化而产生相位位移量的变化。相位差磁调制式监测方法的应用无需注入相应信号，并且可以有效减少不必要的对地寄生电容干扰，可以有效实现直流漏电流的精确隔离与监测[1]。
2.蓄电池故障预测
2.1灰色预测模型的构建
为了对蓄电池失效故障进行故障预测，以更好地判断直流系统安全可靠运行的影响移速，采用蓄电池故障灰色预测模型。首先需要进行模型的构建，采用GM（1,1）微分预测模型，对模型进行解析，以确定最终的预测序列。
假设，如果非零原始数据序列
，对该序列进行累计加成计算，并且形成全新序列：
，而
采用与均值相邻生成运算构造模型的背景值序列，为
，而
在这个过程中，发展系数为a，灰作用量为u，存在
，
，对灰微分方程参数列进行估算为
确定预测模型的白化微分方程
，并且计算当
情况下的白化微分方程离散解，为
一次累减之后，实现离散解的还原预测序列为
2.2灰色预测模型的优化
在确定灰色预测模型的基础上，基于该预测模型的变化趋势与导致蓄电池故障的主要因素进行分析，出于进一步提高灰色预测模型预测精度的考量，探讨模型的优化与改进措施。首先需要采取合理措施对其原始数据进行预处理，进一步消减原始数据中的随机性，以更加真实科学的变化规律来提高模型的预测精度。就原始数据下的预测序列进行弱化缓冲算子D的调整，以起到随机性的弱化效果，在这个过程中，如果缓冲算子D所起到的效果不理想，则可以采用二阶弱化缓冲D2。
另外，可以使用遗传算法工具箱来实现对于灰色预测模型的改进，首先可以采用crtbp函数进行初始二进制种群的创建，进而实现二进制与十进制之间的转换，并且调用灰色预测模型来实现对初始种群的目标函数值的计算，通过对目标函数值的科学排序，实现对相应个体适应度的生成效果，采用高级选择函数select随机抽样个体，对单点交叉过的种群个体加以重组与改变，以十进制取代二进制进行族群的转换，并且根据模型优化的实际需求进行上述流程的不断重复。
2.3灰色预测模型的验证
对优化后的灰色预测模型进行精准性与有效性的验证，以便于更好地预测蓄电池内部容量与内阻数据。一般来说，变电站通用蓄电池是固定型阀控式密封铅酸蓄电池，其容量在100~500Ah左右。经过实际预测与有效性检验可以得知，经过优化之后的灰色预测模型，可以实现对于蓄电池容量与内阻数据的有效预测，可以在实验测试之前而提前预知蓄电池的实际情况与故障状态。如果蓄电池自身的容量较小，则在进行故障预测时，很难实现精准有效的预测，容易产生蓄电池容量就内阻预测出冲突，此时就需要更多地从容量层面上进行判断。检验模型预测结果，采用增加预测值相对误差、平均相对误差、均方差等，并对其进行关联度预测，以便于更好地实现对于蓄电池失效故障的有效预测[2]。
结语：对于直流系统绝缘在线监测，可以采用直流漏电流监测法的方式加以实现，而对于蓄电池失效故障预测，则可以采用灰色预测模型，并且基于实际的技术应用需求而加以优化，进一步提高直流系统运行的稳定性与可靠性，减少系统安全隐患与故障问题。
参考文献：
[1]金宇飞. 变电站二次侧直流系统蓄电池在线监测系统研究[D]. 东北大学, 2013.
[2]邓晨华. 直流系统绝缘在线监测与蓄电池故障预测[D]. 哈尔滨工业大学, 2013.
论文作者:彭贻飞,王新晶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/13
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