技术解析变电站直流系统远程自动维护技术.pdf

变电站直流系统主要由蓄电池组、整流器、直流变换器和直流配电屏等组成，

正常运行时充电机为负荷供电的同时对蓄电池组进行浮充。当交流失电时,蓄

电池组转为放电状态，由直流系统为事故照明、交流不停电电源和事故润滑油泵

等提供不间断供电。但如果直流系统也出现故障，失去直流电源供电的断路器

无法自动跳闸，造成保护拒动事故范围扩大，将给电力系统带来巨大损失。

△220kV直流系统典型接线图

蓄电池组是变电站的动力来源，负责为电力系统运行提供电能，作为直流系

统的核心组成部分，其稳定可靠运行为变电站的运行提供了安全保障。由于蓄

电池组维护工作量大，自动化程度不高，尤其是核容维护时需依赖移动维护设备

人工核容，存在设备多且重、接线繁多，操作复杂，风险性大等问题，蓄电池组

的维护一直是困扰运维人员的难题。

1）阀控铅酸蓄电池寿命短、开路后果严重。

阀控式铅酸蓄电池组长期处于浮充状态，充放电电流小，电压长期稳定不变，

难以察觉蓄电池组故障隐患，可能在关键时刻因容量不足等电池性能下降问题，

导致电网事故扩大。

2016年6月18日，某省330kV变电站在电缆沟着火后，由于直流系统异

常导致事故扩大，最终3台主变烧毁，8座110kV变电站失压，直接损失负荷

28万千瓦。

2）通过测试单体电池电压的方法，对蓄电池组浮充电流状况掌握不够充分。

2015年某省供电公司投运的一组500Ah电池，2018年核容测试合格，

2019年5月在线内阻监测装置监测到2只单体内阻接近1.5mΩ，随后检修人

员将其拆除，实测2只电池已经开路。

某110kV变电站2组蓄电池分别于2012、2013年投运，2017年核容测

试均合格，列入2019年技改储备但未能出库，2019年9月连续开路。

3）核容试验周期内可能存在开路风险，工作量大，人手严重不足。

《2018国家电网公司十八项电网重大反事故措施》5.3.3.4中要求新装电池

2年一次核容放电试验，4年后每年一次核容放电试验。在实际执行过程中，

充放电1次至少需要两天测试时间，时间跨度长，周期内蓄电池组的稳定性无法

保证。核容放电试验由专业技术人员携带放电仪到现场操作，耗费大量人力物

力财力，并且存在人为操作失误等潜在危险。

针对以上运维难点，广泛收集站用直流系统运行经验和意见，根据直流行业

相关标准，设计研发了MDC-2000变电站蓄电池综合监测及远程自动维护系统，

取代了传统人工维护模式，实现蓄电池组的实时在线监测与远程在线核容性放电

维护。

△MDC-2000蓄电池综合监测及远程自动维护系统

1）在线状态监测：

系统监测部分通过将单体电池监测模块、跨接模块、交直流监测单元、蓄电

池组监测单元等功能模块接入直流系统，实现直流系统状态的在线监测，其中单

体电池监测模块加装在每个单体电池表面用于监控电池内阻、电压、温度等重要

数据。单体电池跨接模块加装在单体电池极柱上用于将单体电压异常的电池从

直流系统隔离。交直流监测单元与蓄电池组监测单元分别监控充电机与蓄电池

组的状态。系统通过站内通讯线路将监控数据传输给远方管理。

2）远程回馈式核容维护：

系统远程核容部分由综合主机、放电切换装置、逆变回馈放电模块及其他辅

助单元组成。正常情况直流屏充电装置给直流负载供电，同时给蓄电池组浮充

电，蓄电池组处于备用状态。通过在直流母线和蓄电池组间串接蓄电池在线放

电切换装置，对蓄电池组进行状态切换。放电时，蓄电池通过二极管与直流母

线连接，此时蓄电池不能充电，但可以在交流失电时给直流负载紧急供电。主

控单元控制源逆变器将蓄电池的直流电能逆变成380V交流电反馈回交流电网

用（注入电网的电流谐波、功率因素等满足GB/T30427要求）。通过设定放

电过程中的电流值，实现蓄电池组的核容（半核容/全核容）放电试验。

△蓄电池组远程自动维护系统

系统特点：

在线浅放电均衡维护：蓄电池长期浮充对蓄电池的寿命影响很大，可