​变电站直流系统被称为变电站的动力心脏，为变电站的开关电源、继电保护装置及自动化设备等提供电源，其运行状况直接影响着变电站运行的安全性与可靠性，因此，直流系统的运行与维护工作至关重要。 本文围绕变电站直流系统的组成结构及检修维护标准，简单介绍直流系统的运维技术与试验方法。

 

直流电源系统组成：

交流配电单元： 对直流柜内交流进线电源进行检测，并实现自投或自复的电气/机械连锁装置。

充电装置： 承担对蓄电池组的充电任务，将交流电源转换成直流电源，保证输出的直流电压在要求范围内，并对充电装置进行必要的保护，保证直流电源的技术性能指标满足运行要求，为日常的直流负荷、蓄电池组的浮充电等提供安全可靠的直流电源。

监控装置： 用于管理被控设备各种参数和工作状态，用于系统管理，实现充电模块控制、电池管理和后台远程监控功能。

绝缘监测装置： 对控制母线电压和各支路对地绝缘电阻进行测量判断，超出电压正常范围时发出报警。

直流馈线单元： 用于全站直流电源的调整、分配和检测，将直流输出电源分配到每一路输出。

蓄电池： 存储直流电能的一种设备，电能转换成化学能储存起来，使用时再把化学能转换成电能，供给直流负荷。

蓄电池巡检装置： 监测运行蓄电池组中单只蓄电池端电压的装置，也可以测量环境温度和蓄电池电流、单只蓄电池内阻，及时发现电池异常情况，有效避免极端状况的发生，如蓄电池开路、接触不良导致的放电电压降低等。

 

直流系统主要试验项目：

充电机特性试验、蓄电池充放电试验、蓄电池内阻测试、直流系统级差配合特性测试、直流断路器安秒特性测试等。

蓄电池充放电试验：

直流系统检修规程规定每年要对蓄电池进行充放电试验，通常变电管理所站用电源班人手不多，负责多个变电站的日常检修和维护，试验时需要人员长期值守，任务繁重。

MDC-2000 变电站蓄电池综合监测及远程自动维护系统 为变电站蓄电池组提供一套带有多状态监控和远程在线自动充放电的多功能模块化综合监测管理系统，实现变电站无人值守自动运维，大幅节约人力物力，工作人员无需频繁往返于各个变电站现场。 系统按照技术规范中离线式充放电方案技术进行实施，即模拟人工充放电流程，将母线并联后再将蓄电池完全脱离母线进行放电核容和充电，完全替代人工维护模式，实现远程在线核容性放电维护。

△ MDC-2000 变电站蓄电池综合监测及远程自动维护系统

正常运行时MDC-2000 变电站蓄电池综合监测及远程自动维护系统对直流屏的交流、直流参数以及蓄电池的全部参数（电压、电流、内阻、温度等）进行实时监测，全面了解蓄电池的性能状态，及时发现落后单体电池，并在有扰动时进行故障录波，同时将监测数据远传至后台。 在本地及后台进行长期监视和分析诊断，在出现电源事故后可将录波波形调出进行事故分析。

• 可单独组网，也可以连接远程运维平台。

• 监视蓄电池组运行状态、组端电压、交直流电压电流、充放电电流、各开关状态、环境温度、单体电池电压、内阻、电池温度等。

• 远程控制各开关切换放电状态，实现母线并联，一组蓄电池为母线充电，另一组蓄电池隔离离线放电。

• 实时记录运行数据、充放电数据、历史数据，可以远程传至后台，实现长期大数据的管理和分析，后台实时监控充放电过程。

• 实时分析，及时发现电池和交直流故障并告警，智能分析提前预警。

 

级差配合校验：

目前变电站的直流馈电网络多采用树状结构，从蓄电池组到站内用电设备，一般经过三级配电，每级配电大多采用直流断路器作为保护电器。 DL/T 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》规定，变电站直流系统中的直流断路器的级差配合方案应满足选择性保护的要求。 《直流电源系统运行规范》第十二条第八款规定“直流熔断器和空气断路器应采用质量合格的产品，其熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定，并定期进行核对，防止因其不正确动作而扩大事故”。 保护电器如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合问题，直接关系到能否把直流电源的故障限制在最小范围内，对防止事故扩大和设备严重损坏至关重要。 发电厂、变电站的直流电源系统按照相关标准设计，保证2～4个级差，但现场运行的直流断路器级差配合是否满足选择性保护的要求，检修维护人员因不具备相应的测试手段和工具，无法进行试验验证，给电力系统安全运行留下了隐患。 MDJ-800 直流系统级差配合特性测试仪是一款适合变电站现场使用、携带方便、自动化程度高的直流电源保护级差配合测试系统，通过对直流保护电器级差配合进行校验，提高直流系统运行的可靠性，保证电网安全可靠运行。

△ MDJ-800 直流系统级差配合特性测试仪

该设备采用上下位机结合形式，下位机与测试仪集成一体，上位机软件运行于电脑，通过百兆网线与测试仪通信，作为测试过程的主控制系统。

1）高精度高性能数据采集卡，多通道并行采集存储。

2）可通过带载小电流预估支路的短路电流。

3）可查表计算级差配合概率预估值。

4）可显示短路动作电流、弧前时间、灭弧时间及开关分断特性曲线。

5）负载调节采用大功率纯电阻负载，线性度好、精度高。 输出控制采用多级高电压大电流直流接触器，灭弧能力强，安全性高。

6）具有自动“短通”软件延时和人工急停两种保护模式，安全可靠。

 

充电机特性试验：

直流充电机的特性试验是变电所直流班组交接试验和后期运维中不可或缺的试验项目。 FDT-220/110 直流系统综合测试仪包含测试主机、三相电子自动调压器、无线单节电池监测系统和负载扩展箱，可实现蓄电池放电、充电机纹波系数/稳压稳流精度特性测试，支持110kV-500kV变电站内直流系统、2/6/12V电池，负载扩展箱可满足放电总电流达180A。

△  FDT-220/110 直流系统综合测试仪

• 蓄电池组放电测试，兼容测试DC220V和110V蓄电池组。

• 蓄电池组充电监视，测试整组和单节电池的充电曲线。

• 可以直观显示稳压稳流调节过程及电压电流变化曲线图，示波器方式显示纹波波形图。

 

蓄电池内阻测试：

△ FR-3 蓄电池内阻测试仪

蓄电池的内阻值随蓄电池容量的降低而升高，即随着蓄电池不断老化、容量的不断降低，蓄电池的内阻会不断加大。 FR-3 蓄电池内阻测试仪采用交流注入法，对单节电池或整组电池进行逐节连续测试，快速完成蓄电池内阻、电压、容量等测试，可以永久存储999组电池参数，测试数据记录通过U盘读取，并生成电池的检测报告。