摘要：直流母线电压是保障变电站一二次设备保护、控制、操作等工作电源的可靠用电，也是变电站安全可靠运行的重要指标。确保直流母线电压可靠运行，是电源专业维护作业的核心。因此，提高直流母线电压的稳定和可靠运行显得尤为重要。本文提出在运直流电源系统因直流母线降压装置退出运行，转为热备用状态后，依从电力行业标准，110V直流电源系统蓄电池组从54节减少到52节运行方式，重点阐述对退出的2节蓄电池进行单体充电的回路和原理。
关键词：降压装置；单节蓄电池充电模块
一、有降压装置直流电源系统现状
有降压装置的直流电源系统蓄电池组是由108节蓄电池或54节蓄电池装设成220V或110V蓄电池组。本文以110V蓄电池组为例展开论述，54节蓄电池组的浮充电压在蓄电池室内温度25℃时，充电装置输出浮充电压设定为121.5V（2.25V×54节）、输出均充电压设定为127V（2.35V×54节）。依据电力行业技术规范的要求，有降压装置的直流控制母线电压运行范围是±10%，即是直流控制母线电压过高报警值为121V、过低报警值为99V，因此需要降压装置对直流控制母线电压调节在99～121V范围内，使继电保护装置、开关控制等电源运行安全可靠。近几年，由于大部分变电站的直流控制母线降压装置的故障较多，导致变电站直流控制母线存在安全隐患，原因如下：
1）直流控制母线降压硅链的运行温度达到90℃及以上，引起硅链接线线缆绝缘破坏，甚至导致线缆铜芯氧化断裂，造成直流控制母线失压；
2）直流控制母线降压硅链降的核心元件二极管短路，降压幅值小，直流控制母线电压过高，导致继电保护装置电源板烧毁，造成变电站高压设备保护故障；
3）直流控制母线降压装置投入开关容量偏小，一旦发生直流控制母线馈线支路短路，引起降压装置投入开关跳闸，造成直流控制母线失压；
4）降压装置控制板故障多，降压装置降压失灵，往返动作，引起直流母线电压过高或过低，电压值频繁升降，导致继电保护装置电源板烧毁，造成变电站高压设备保护故障。
以上4点直流控制母线运行安全隐患，轻者增加消缺工作量、重者导致继电保护装置闭锁，甚至影响到变电站核心设备的运行安全和可靠性。因此，退出直流电源系统降压装置，转为热备用运行迫在眉睫。
如图1所示，合上8ZK、9ZK短接硅开关后，直流控制母线与合闸母线电压一致，由充电装置输出浮充电压121.5V或输出均充电压127V直接供电，两个运行方式的输出电压都高过直流控制母线的电压报警值。因此，必须把54节蓄电池组减少到52节蓄电池组运行，由于蓄电池是固定资产，不能直接退掉，所以保留#53、#54两节蓄电池单独运行，并研发了单节阀控式铅酸蓄电池充电模块对#53、#54两节蓄电池进行充电，同时，蓄电池电压监测功能和内阻测试功能与在运的蓄电池在线监测采集模块兼容，不影响整套蓄电池组的数据采集和监测。
二、单节蓄电池充电模块原理和应用
单节蓄电池充电模块主要是对阀控式铅酸蓄电池自放电的在线补充电，避免蓄电池长期开路本体自放电引起蓄电池过放电，导致蓄电池容量失效。采用恒压限流方式对蓄电池进行在线充电，充电电压2.25V，充电电流不大于3A，并随着蓄电池的电压升高而线性地降低充电电流，确保蓄电池不会过充电。
1单节蓄电池充电模块原理
如图2，单节蓄电池充电模块由浮充电路、驱动电路、差分放大电路、电压测量电路、温度测量电路、MCU单片机电路等6个部分组成。充电模块输入直流工作电源24V，输出直流充电电压2.25V，最大输出电流3A，单节蓄电池电压采集范围0～6V，单节蓄电池内阻测试范围0～1000mΩ。
（1）充电电路，从变电站直流馈线屏上取电110V电压，经电源装置转换为直流24V电压作为充电模块的工作电源。在MCX主控制器上设定单节蓄电池充电模块的充电电压2.25V，通过模块通信接口485通迅网线，启动单节蓄电池充电模块MCU单片机控制回路，输出脉冲信号去控制充电电路的硅控器件进行电压调节，再经过A6、A7电子集成模块降压、滤波和电位器调节输出稳定的2.25V直流电压对蓄电池进行在线充电，其中6号线RD容量3A，是充电过流保护熔断器，起到过流充电保护作用。
（2）驱动电路、差分放大电路、电压测量电路、温度测量电路等原理与单体蓄电池采集模块一致，单体蓄电池采集模块没有充电电压，不会干扰到充电装置的输出电压。对退出的#53、#54两节蓄电池进行充电、电压监测、内阻测试，同时，又能对投入直流电源系统运行的52节蓄电池进行电压监测和内阻测试。
2单节蓄电池充电模块的应用
单节蓄电池充电模块已应用于深圳局部分变电站直流电源系统蓄电池组中运行，在对应用的变电站蓄电池组进行电压测量、内阻测试等数据，都能满足变电站安全运行要求，对在线充电的#53、#54两节蓄电池的容量检验数据也能满足变电站80%及以上蓄电池标称容量安全运行要求，结合直流电源系统降压装置转为热备用运行，也彻底解决了直流控制母线的安全隐患，具有良好应用效果。
三、结束语
本文主要就单节蓄电池充电模块在变电站有降压装置直流电源系统的应用课题，通过从可靠性、实用性、资产性、安全性等方面阐述了单节蓄电池充电模块原理和应用的实效性。该单节蓄电池充电模块的应用，能够很好的解决了变电站直流电源系统的安全隐患，确保了蓄电池的长期可用。在日后的应用中，持续推进单节蓄电池充电模块的应用，具有良好的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]高志祥，模拟电子技术（第二版），北京，电子工业出版社，2017.1。
论文作者:刘惠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
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