直流电源系统

项目研制国内首套全自动直流电阻测试仪，在保证传统直流电阻测试精度的基础上，增加了远程调档控制、高低压绕组测试线自动切换控制、测试数据智能分析处理等功能，实现测试与数据处理的全自动、智能化。同时，为保证远程调档信号接入的快速性，准确性，安全性，项目研发了通用型试验转接装置。 全自动直流电阻测试仪的使用从根本上解决了110kV、220kV有载调压主变压器直流电阻测试中工作效率低、统筹难度大、智能化程度低的问题，通过专用接入端于接线、远程调档、智能数据分析可使工作效率显著提高，带来良好的经济效益和社会效益。

首先介绍了直流电源系统设备运行现状，重点对加强标准化建设提高行业质量、直流电源系统设备运行情况进行分析，最后探讨了直流电源系统新技术应用与发展。

介绍了变电站操作、保护和监测用直流电源系统是电网安全的关键设备，基于电力电子技术的并联智能型变电站直流电源系统，具有电池利用率高、自动在线核容、便于运维检修和供电可靠性优等特点，近年来随其技术的完善和技术标准的建立已在不同类型变电站得到成功应用。

结合现场案例进行分析，分析站用直流电源运维中存在的主要难点包括：（1）蓄电池寿命短、频现单体开路，装置整定不规范、直流异常信息反馈不及时，给电网的安全运行带来极大的风险；（2）直流系统级差配合缺乏试验标准和验收规范，馈线空开运行年限长，更换困难；（3）落实反措要求滞后；（4）非典型接地难查找。并从从装置定值管理、交接验收、大修技改原则、新技术应用几方面探讨站用直流电源系统运维管理和新技术应用。最后分享了山西公司针对上述问题的做法和几起典型案例。

通过国网总部科技项目（2018-2019） “变电站直流电源智能化技术研究”，对目前站用直流电源系统诸多问题进行总结及研究，提出站用直流电源系统智能监控、保护及运维方案，实现绝缘降低、交流窜电、直流互窜及不稳定接地准确报警与精确定位，实现支路故障主动式保护和快速隔离；提出蓄电池状态参数在线检测和精准估算方法，及时获得电池及系统的运行状态；通过对电池的主动式均衡和精细化管控，有效改善蓄电池组的系统性能，实现单体层次电池运行状态的在线诊断及故障电池的及时隔离，提高蓄电池组运行的安全性和可靠性；采用先进传感技术、数字化技术、嵌入式计算机技术、物联网技术，研制站用智能化直流电源及其运维系统，对站用直流电源系统的运行状态实时感知、监视、分析和故障诊断，对直流电源设备进行分散测控和集中管理，实现直流电源系统的全景化监测、远程控制和维护。

本项目通过对直流电源系统框架、蓄电池全状态多变量监测方法及在线核容放电方法进行研究分析，首次提出新型直流电源系统中两段直流母线互为备用策略、蓄电池远程在线核容放电的控制策略和关键技术，形成一套远程在线核容放电的变电站智能直流系统，由蓄电池全状态智能监测、在线核容成套设备、DC-DC直流智能母联和智能高频开关充电模块及站用电源监控系统组成，可实现功能：1以DC-DC智能母联搭建出两段直流系统的在线热备用框架，当发生直流母线失压或欠压时，能自动保持直流母线的连续供电特性，保证直流系统供电可靠性；2.不脱离直流系统下蓄电池远程在线核容放电（所放电的电能回馈电网）和蓄电池全状态多变量数据的远程实时监测、维护，替代原有静态、离线、人工的蓄电池运维模式，及时发现蓄电池隐患，提高运维效率；3.实现直流充电机对交流输入低电压和缺相的适应性的措施，进一步保证电网故障初期直流系统的运行稳定性；4.搭建一套完整的蓄电池远程后台维护系统，可管理500个变电站的蓄电池系统，可实现站用电源系统的实时监测、蓄电池自动在线养护、历史数据保存及分析、蓄电池性能综合评估、蓄电池劣化的提前预警等，提高蓄电池维护效率、节约人工成本。

铅酸蓄电池能量比较低，电池重量重，占地面积大。 铅酸蓄电池对运行环境温度要求高，电池使用寿命受环境温度影响大。 阀控式铅酸蓄电池易出现热失控、电解液干枯、容量不足等。 铅酸蓄电池组失效模式为开路，会造成电池组无容量输出或发生容量短时间内“跳水”崩溃。 铅酸蓄电池组现场充放电时间长，造成运维人员工作量大。 铅酸电池使用重金属铅，对人体和大气环境造成危害和污染。

直流电源系统

随着电网智能化、自动化需求程度的提高，直流电源系统在线监测、在线检测和远程维护相关技术研究势在必行，2017年，国网公司直流电源系统新技术应用方面主要体现在在线监测和带电检测柜关技术的研究和应用。 >北京、冀北、四川等公司分别进行直流电源系统远程监控功能研究及应用，实现电源系统在线监测功能集成，完善远程监控。 >河北、江苏、湖北等公司开发蓄电池容量及内阻分析评估系统，减轻班组人员的劳动强度，提高了工作效率。 >安徽、湖南、青海等公司对在线更换单体电池方面进行了探索研究及试点应用，研究成果的应用缩短了现场检修时间、减轻了检修人员劳动强度，并且降低了现场检修人员误操作的安全风险。

介绍了智慧站发展状况，分析了传统站用直流电源系统存在的监测体系分散、蓄电池维护方式落后以及远程操控功能较弱等问题，针对这些问题以及智慧站特点，提出了具有全面监测、一键顺控、主动预警、智能决策、全景展示功能的智能直流电源系统解决方案，从功能定义、网络架构及智能测控等方面，开展智能站用直流电源技术研究、装置研制、样机试制及技术规范编制。达到站用直流电源标准、可靠、智能、便利的工程应用目的。