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以蓄電池組為中心的傳統(tǒng)變電站直流屏系統(tǒng)，在核容放電進(jìn)程中會(huì)呈現(xiàn)蓄電池組并聯(lián)的情況，此操作難度大，簡(jiǎn)略導(dǎo)致環(huán)流和誤操作的危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)。

針對(duì)這一缺點(diǎn)，國網(wǎng)浙江省建德市供電有限公司的研究人員蔣國臻、王嘉斌、王森、毛榮、徐澤政，在2020年第5期《電氣技能》雜志上撰文，提出用蓄電池并聯(lián)保護(hù)器對(duì)蓄電池組進(jìn)行獨(dú)立的充放電處理，支撐變電站直流屏系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)用，并提出了其在變電站直流屏系統(tǒng)的運(yùn)用方案。若該技能得到大力推廣，則可以增強(qiáng)變電站蓄電池組的安全性，簡(jiǎn)化蓄電池保護(hù)作業(yè)程序，下降變電站的保護(hù)成本，具有廣大的運(yùn)用前景。

變電站的直流屏系統(tǒng)在電力、通信、信息領(lǐng)域均具有非常重要的效果，可以為操控信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事端照明等供應(yīng)牢靠的穩(wěn)定直流電源，為操作系統(tǒng)供應(yīng)牢靠的操作。現(xiàn)在，變電站的蓄電池是按必定的規(guī)范進(jìn)行配備的：一般220kV變電站配備兩組蓄電池，接線辦法是一組蓄電池接一段母線，母線之間由開關(guān)操控，互為后備電源；一般110kV及以下等級(jí)變電站僅配備一組蓄電池。

關(guān)于變電站，不管是配備一組蓄電池仍是兩組蓄電池，在核容放電進(jìn)程中都需求接入備用電池，呈現(xiàn)兩組蓄電池直接并聯(lián)的情況。變電站直流屏系統(tǒng)操作規(guī)程中明確規(guī)定，兩組電池壓差小于2V時(shí)才華進(jìn)行短時(shí)刻并聯(lián)切換，操作難度較大，對(duì)操作人員的要求和依賴性較高，存在誤操作的危險(xiǎn)。

本文經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)變電站直流屏系統(tǒng)并聯(lián)辦法的剖析，提出了用變電站直流屏系統(tǒng)并聯(lián)保護(hù)器支撐變電站直流屏系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)用，然后簡(jiǎn)化了直流屏系統(tǒng)之間備用切換的流程，下降了變電站的電力失效的危險(xiǎn)，提高了電力系統(tǒng)的安全性。

1傳統(tǒng)變電站直流屏系統(tǒng)的并聯(lián)辦法及存在的危險(xiǎn)

以220kV變電站直流屏系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)的配備為直流屏1#接蓄電池組1#，直流屏2#接蓄電池組2#，直流母線之間由開關(guān)操控，在呈現(xiàn)異常或保護(hù)進(jìn)程中互為后備電源，其配備如圖1所示。

在將直流屏系統(tǒng)2切換為直流屏系統(tǒng)1備用時(shí)，為了防止蓄電池組1#放電后與直流屏1#或蓄電池組2#回路壓差，構(gòu)成大電流對(duì)直流屏系統(tǒng)構(gòu)成的損害，需求操控母線合閘，直流屏1#退出，蓄電池組1#退出，由直流屏2#承當(dāng)直流屏系統(tǒng)1的后備電源供電的效果。

放電完畢后，需求人工調(diào)理直流屏1#下降充電電壓，逐步提高直流屏的輸出電壓，對(duì)蓄電池組1#充電，充滿電后直流屏1#和蓄電池組1#從頭接入系統(tǒng)，使操控母線和電源母線斷開，恢復(fù)放電前原有系統(tǒng)的聯(lián)接。

圖1220kV變電站直流屏系統(tǒng)傳統(tǒng)配置圖

在備用接入和備用退出時(shí)均會(huì)呈現(xiàn)蓄電池直接并聯(lián)的情況，操作人員有必要保證直流屏系統(tǒng)的壓差小于2V時(shí)再進(jìn)行短時(shí)并聯(lián)。當(dāng)兩組直接并聯(lián)的電池端電壓存在壓差時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)高電壓電池組向低電壓電池組放電，發(fā)生一個(gè)環(huán)流。蓄電池組內(nèi)阻差異越大，電壓差異越大，環(huán)流也越大。即使只是短時(shí)刻的環(huán)流進(jìn)程，也會(huì)嚴(yán)峻影響到蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)，乃至或許導(dǎo)致電池?fù)p壞。

2直流屏系統(tǒng)蓄電池組并聯(lián)保護(hù)器及安全性剖析

為消除傳統(tǒng)直流屏系統(tǒng)并聯(lián)時(shí)蓄電池組之間的環(huán)流問題，本文規(guī)劃一個(gè)并聯(lián)保護(hù)器對(duì)兩組電池進(jìn)行徹底獨(dú)立的充電管理系統(tǒng)，其完結(jié)原理如圖2所示。

圖2直流屏系統(tǒng)并聯(lián)技能完結(jié)原理圖

將并聯(lián)保護(hù)器銜接至直流屏及蓄電池組之間，由直流屏提供直流輸入，由并聯(lián)保護(hù)器操控蓄電池組的充電電壓及充電電流。每組電池配備相應(yīng)的操控系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立的充放電管理。為保證在外部溝通供電異常時(shí)，使蓄電池組可以及時(shí)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，在蓄電池與直流母線之間的銜接選用單向器材直接銜接，以防止放電環(huán)流的影響。

并聯(lián)保護(hù)器是由CPU模塊作為中心處理器，外圍電路功能模塊包含充電功能模塊、放電功能模塊、接口模塊和電壓電流收集模塊。CPU模塊可以經(jīng)過接口模塊輸入的電池信息，選用脈寬調(diào)制（PWM）電路智能調(diào)理充電模塊對(duì)電池的充電電壓和充電電流，CPU模塊可以對(duì)電壓電流收集模塊所收集的電流、電壓等信號(hào)進(jìn)行處理，完結(jié)對(duì)電池充電電壓和充電電流的準(zhǔn)確操控。

1充電通道安全性剖析

在并聯(lián)保護(hù)器中的直流屏與蓄電池組之間接入IGBT，經(jīng)過PWM電路操控充電電壓和充電電流巨細(xì)，對(duì)充電電流進(jìn)行約束。兩組蓄電池經(jīng)過并聯(lián)保護(hù)器并聯(lián)銜接時(shí)，其充電通道并聯(lián)等效電路如圖3所示。

當(dāng)端電壓較低的蓄電池組充電電流較大時(shí)，操控系統(tǒng)會(huì)智能調(diào)理PWM1或PWM2的脈沖頻率，降低對(duì)蓄電池組的電流輸入，阻止充電電流進(jìn)一步增大，防止大電流充電對(duì)蓄電池形成損害。

圖3充電通道并聯(lián)等效電路圖

在進(jìn)行充電約束之后，不論在何種條件下進(jìn)行長期并聯(lián)，均不會(huì)呈現(xiàn)電池組大電流充電的情況。

2放電通道安全性剖析

在外部溝通供電異常時(shí)，蓄電池組由銜接在直流屏正極與蓄電池組正極之間的大功率二極管VD1/VD2無縫對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。放電通道并聯(lián)等效電路如圖4所示。在電池組并聯(lián)時(shí)，即使兩組電池存在電壓差，高電壓蓄電池組與低電壓蓄電池組之間也不導(dǎo)通，不存在充電回路，故防止了環(huán)流現(xiàn)象的發(fā)生。

3保護(hù)進(jìn)程安全性剖析

依據(jù)上述直流屏系統(tǒng)并聯(lián)技能，在變電站進(jìn)行蓄電池保護(hù)進(jìn)程中，可在直接進(jìn)行母聯(lián)合閘后，將待保護(hù)直流屏系統(tǒng)中并聯(lián)保護(hù)器的充電回路斷開，使蓄電池在線進(jìn)行放電。放電完結(jié)后再將電池組主動(dòng)轉(zhuǎn)入充電情況，由并聯(lián)保護(hù)器操控系統(tǒng)對(duì)充電電壓和充電電流進(jìn)行有用的調(diào)理。

例如：對(duì)測(cè)試蓄電池組進(jìn)行0.1C的恒流充電，在蓄電池組充電達(dá)80%后再轉(zhuǎn)為恒壓充電，終究進(jìn)入涓流充電情況，防止了大電流充電對(duì)蓄電池組的損害；電池充滿電后直接斷開母聯(lián)，恢復(fù)正常銜接。本文介紹的并聯(lián)技能保證了蓄電池組在保護(hù)進(jìn)程中直流屏系統(tǒng)的供電安全性，簡(jiǎn)化了蓄電池組放電保護(hù)作業(yè)流程。

圖4放電通道并聯(lián)等效電路圖

3直流屏系統(tǒng)并聯(lián)保護(hù)器的運(yùn)用

1單組蓄電池的改善

在僅配備單組蓄電池的變電站中，可以將原有的蓄電池組與直流母線之間接入1套并聯(lián)保護(hù)器，當(dāng)需求對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)時(shí)，斷開并聯(lián)保護(hù)器的充電回路即可進(jìn)行在線核容放電實(shí)驗(yàn)，放電過程中電池仍可作為直流屏系統(tǒng)的備用電池。關(guān)于單組電池變電站，可以運(yùn)用本文并聯(lián)技能，別的增加1套并聯(lián)保護(hù)器和1組與原有蓄電池組電壓等級(jí)相同的蓄電池組接入直流母線。特別是關(guān)于面臨退役的蓄電池組，在蓄電池組更換過程中，可以由此新增蓄電池組作為后備電源，如圖5所示。一起，還可以一定程度上滿足變電站容量擴(kuò)展的需求，或延伸變電站的供電時(shí)刻，為溝通供電的搶修爭(zhēng)奪更多的時(shí)刻。

2雙組蓄電池的改善

關(guān)于配備了兩組蓄電池的變電站，將原有的兩組蓄電池各增加1套并聯(lián)保護(hù)器。改善后的直流屏系統(tǒng)在互為備用、母線刀閘閉合時(shí)，直流母線的壓差即使超越2V也不會(huì)形成蓄電池組的損害，然后簡(jiǎn)化了蓄電池組放電保護(hù)作業(yè)的過程，也增強(qiáng)了直流屏系統(tǒng)的安全性，如圖6所示。

3擬擴(kuò)容變電站的改善

跟著社會(huì)的展開和電力需求的改變，變電站擴(kuò)容，變壓器臺(tái)數(shù)隨之增加，變電站內(nèi)的二次繼電保護(hù)和操控回路相應(yīng)增加，對(duì)直流屏系統(tǒng)的容量需求不斷加大，蓄電池的容量也需求進(jìn)行相應(yīng)的增加。

關(guān)于220kV的變電站，假如將原有的兩組蓄電池直接全部更換為更大容量的蓄電池組，將會(huì)形成蓄電池的巨大糟蹋。本文蓄電池并聯(lián)保護(hù)器的運(yùn)用在完結(jié)擴(kuò)容的一起充分運(yùn)用了原有的蓄電池資源。變電站擴(kuò)容改造方案如圖7所示。

圖5雙組電池并聯(lián)應(yīng)用方案

圖6兩套直流屏系統(tǒng)備用并聯(lián)方案

圖7變電站擴(kuò)容改造方案

將原有的兩組蓄電池經(jīng)過本文辦法進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)用，形成容量更大的蓄電池系統(tǒng)接入直流母線1將另一個(gè)大容量的新蓄電池組及相應(yīng)的操控系統(tǒng)接入直流母線2。在運(yùn)轉(zhuǎn)幾年后，待原有的兩組蓄電池到了運(yùn)用壽數(shù)后，再更換成新的大容量的蓄電池組，將提高蓄電池組的利用率，降低電池收購成本。

本文提出了對(duì)直流屏蓄電池并聯(lián)保護(hù)器的應(yīng)用，將蓄電池經(jīng)過大功率二極管無縫向直流母線供電，一起防止兩組電池并聯(lián)發(fā)生環(huán)流對(duì)蓄電池組形成損害；經(jīng)過IGBT器材對(duì)蓄電池的充電電壓和充電電流進(jìn)行操控，防止了蓄電池的大電流充電，在保護(hù)蓄電池充電安全的一起簡(jiǎn)化了蓄電池保護(hù)過程，增強(qiáng)了變電站直流屏系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的安全性與牢靠性。

本文所闡述的辦法可以在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)不同等級(jí)的變電站進(jìn)行簡(jiǎn)略的升級(jí)改善，而不需求耗費(fèi)大量的人力物力，改造成本很低，安全性能更高。該應(yīng)用假如在電力系統(tǒng)中得以推廣，將可以增強(qiáng)蓄電池的安全性，簡(jiǎn)化蓄電池保護(hù)作業(yè)程序，降低變電站的直流屏保護(hù)成本，故而具有寬廣的應(yīng)用前景。