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摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，本文针对无人值班变电站直流系统构成和运行特点，归纳总结了变电站直流系统远方监视中主要问题和风险，提出从设计采购、监控信息接入验收、监控日常监视和运维检修维护全过程风险管控手段，并以实际变电站直流系统风险防范为例进行说明。
关键词：无人值班变电站;直流系统;风险防范;全过程管控;远方监视
引言
变电站直流系统由蓄电池、充电机、监控装置和保护电器组成。在电力系统中，直流系统为控制负荷和动力负荷供电，是继电保护、自动装置和断路器等正确动作的基本保证。近几年，国内连续发生了几起由于变电站直流系统故障导致的电网故障扩大事故，如2014年甘肃嘉峪关330kV变电站110kV系统全停事故及2016年陕西南郊330kV变电站主变压器烧毁事故。直流系统对于变电站稳定运行的重要性越来越受到关注。从工程设计角度出发，如何实现直流保护电器的级差配合，确保不发生由于越级跳闸造成的直流停电范围扩大事故，是一切问题中最突出也是最难解决的问题。决定直流系统运行安全性和可靠性的不仅在于某一个元件的性能，更在于全部元件的协同配合，这就与变电站直流系统的网络结构密切相关.
1变电站直流系统构成与特点
1）电模块将站用变或外接站用电提供的交流电整流成直流电，主要实现正常负荷供电及蓄电池的均/浮充电，常采用高频开关电源，一般由多组充电单元并列运行，采取N+1模式，1个模块作为备用。2）蓄电池组作为直流系统的储能元件，现常采用多组阀控式密封铅酸蓄电池串联组成，将电能与化学能相互转化，平时处于浮充电备用状态，在交流失电/事故状态、大电流启动等情况下，蓄电池是负荷的唯一直流电源供给，一般要求事故情况下能独立为变电站直流设备供电2h。3）馈线及网络直流馈线指直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆，由于变电站直流用电设备多、分布广泛，直流馈线及网络复杂，主要有环形供电方式和辐射供电方式。4）监控单元对直流系统进行监控管理，负责对直流电源充电装置的交直流电压、直流输出电流和蓄电池电压等电气参数进行测量、显示和控制的装置，负责采集监测各直流模块运行情况，及时将故障异常情况报警及上传远方监控中心。
2变电站直流系统风险防控措施
2.1三、四级微型直流断路器的级差配合
当前变电站内三、四级保护电器一般均采用二段式微型直流断路器。在末级直流系统故障时，容易造成三、四级直流断路器均进入瞬时动作区，造成越级跳闸。一般情况下，第三级直流断路器如采用三段式，可以较容易实现三、四级直流断路器的级差配合，即瞬时脱扣电流（18±20%）In躲过下级出口短路电流即可。但实际上，由于受采购方式的限制，设计单位不能对此提出要求。此外，二次屏柜上的直流空开由各设备厂家提供，类型繁多，在配合上存在多种方案，具有一定的不确定性，不能仅仅通过级差进行选择。对于三、四级直流断路器的级差配合问题，笔者认为，国内大部分文献都集中研究了三、四级直流断路器如何实现级差配合，而未研究级差配合的必要性问题。举例来说，对于户外布置的220kV智能控制柜，柜内的二次设备主要为双重化配置的合并单元及智能终端。对应于同一套保护装置的合并单元、智能终端由同一直流电源供电，柜内通过不同微型直流断路器引接。该合并单元与智能终端在功能上属于关联型设备，及任何一台设备失电，均会对另一台设备的正常运行造成影响。此时，实现三、四级断路器级差配合的必要性就不大了，上级微型直流断路器可不按躲过下级断路器出口处短路电流整定，上下级直流微型断路器保证4级级差即可。然而，对于非关联型负荷来说，则必须保证上下级直流断路器的动作选择性。如110kV线路保护屏，屏内设备为单间隔的线路保护测控装置及过程层交换机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当过程层交换机的直流分支回路发生故障时，不应该造成线路保护测控装置的直流回路失电。当2个110kV线路间隔共同组屏时更应保证动作选择性，单间隔内的直流故障不应扩大至其它间隔。
2.2强化监控信息接入与验收管理
监控应积极参与前期直流设计图纸审查和变电站直流系统监控信号审核，严格按照《国网湖南电力关于印发站用直流电源系统全过程管理重点措施的通知》和《变电站设备监控信息规范》要求，审查装置模块和接线方式的规范性，审核监控信号的全面性与规范性，对于重要异常信号应采用硬接点采集方式，对于直流遥测数据建议采用专用的直流遥测板。审查或验收时发现设计或厂家设备不能满足相关要求时，要求设计单位联合厂家研发人员协同进行整改，不满足相关接线和信号要求的直流设备未整改到位不允许投运。监控验收时，直流遥测重点验收正负极电压、蓄电池电压以及越限报警等情况，遥信信号验收时注意异常信号触发条件、直流监控单元和模块异常信号是否能正常上传。
2.3二、三级直流断路器的级差配合
直流馈线屏断路器如选用三段式，瞬时脱扣电流为（18±20%）In。此时，若实现级差配合，断路器额定电流应为250A以上，不仅断路器本身安装尺寸过大，占用较多直流馈线屏屏面空间，更在于对上级蓄电池出口熔断器的选型将造成一定的困难。根据规程要求，熔断器额定电流应为直流馈线屏断路器最大额定电流的2～３倍。为保证选择性，工程中一般按3倍额定电流选择，此时蓄电池出口熔断器额定电流将达到750A以上，不仅提高了工程造价，同时也降低了保护电器的灵敏性。二、三级直流断路器的级差配合问题广泛存在于已投运的变电站内，具有较大的潜在运行风险。针对此种问题，仅靠设备选型极难消除，需对原有直流系统网络进行优化。通过取消二次设备室内直流分电屏，将室内直流负荷统一改由直流馈线屏供电，可从根本上避免了二、三级直流断路器的越级误动的可能。对于就地直流分电屏，出口处直流短路电流一般在1500A以内，选择额定电流为100A三段式直流断路器即可实现级差配合。
2.4合理安排日常维护与检修
对于运维单位，运维人员日常应加强对直流设备的现场巡视，保持对直流设备的高度敏感性，预防直流设备缺陷的发生，重点加强对运行年限较久设备、充电模块运行状态、蓄电池组电压与电流情况的特巡。巡视时应注意:①发现异常信号和异常情况及时与监控值班员核对，发现直流接地、直流异常等不发信站点，立即报送严重或危急缺陷，督促检修尽快处理。②直流长期遥测不刷新站点(变化较慢)，监控无法及时掌握站内直流母线电压情况。需运维结合巡视，及时与监控核对直流母线电压，定期重启直流测控装置。③对于老旧站点和直流设备，运维缩短现场巡视周期，及时做好相关设备维护，发现缺陷异常时及时督促检修单位消缺。
结语
本文对无人值班变电站直流系统运行问题和风险进行了分析，从设计采购、监控信息接入验收、监控日常监视分析、日常运维检修等各环节，提出了直流系统全过程风险管控手段。只有严控设备接入关，加强监控与运维检修协同，建立直流系统故障异常应急响应和联动机制，主动进行风险分析与防范，根据状态评价结果合理安排巡视缩短检修更换周期，才能更好地控制和降低变电站直流系统风险，从而为变电站安全稳定运行奠定可靠的直流电源基础。
参考文献:
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〔3〕莫靖．变电站直流系统存在问题研究及其对策〔D〕．广州:华南理工大学，2013．
论文作者:刘建新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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