直流系統(tǒng)故障監(jiān)測的理論及應用研究.pdf

1、直流操作電源系統(tǒng)(簡稱直流系統(tǒng)，DC system)是電力系統(tǒng)中斷路器電磁機構、繼電保護裝置、信號裝置、照明裝置等重要負載的不停電供電電源，其供電的可靠性直接影響發(fā)電廠和變電站的安全運行。隨著電力系統(tǒng)容量的日益增大和電網(wǎng)電壓運行等級的不斷提高，對直流系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。本文主要對直流系統(tǒng)的蓄電池故障預測、接地故障監(jiān)測、蓄電池運行參數(shù)在線監(jiān)測以及蓄電池的并網(wǎng)放電進行了比較深入的研究。 蓄電池作為直流系統(tǒng)交流停電時的后備電

2、源，其非正常失效嚴重影響了直流系統(tǒng)的安全運行。本文在對現(xiàn)有灰色預測模型進行深入研究的基礎上，提出了一種以蓄電池容量為特征量的基于遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)的蓄電池故障灰色預測改進模型，進而為判斷蓄電池是否存在故障提供依據(jù)，避免了傳統(tǒng)的容量試驗帶來的弊端。該方法可實現(xiàn)蓄電池故障的早期預測，減少傳統(tǒng)的電池容量放電試驗次數(shù)，從而延長蓄電池的使用壽命。預測實例表明，本文提出的基于遺傳算法的蓄電池故障灰色預測改進模型比傳

3、統(tǒng)的GM(1,1)預測模型具有更高的模型精度，能夠滿足工程需要。 現(xiàn)場運行表明，直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生率一直排在電氣故障率的首位，它對電力系統(tǒng)的安全運行帶來十分嚴重的潛在危害。通常直流系統(tǒng)的絕緣情況主要是通過對稱電橋的不平衡程度來反映的，但當正負母線絕緣均按同等比例下降時這種方法就會失效。本文采用了一種常態(tài)下利用雙不對稱電橋實時監(jiān)測直流系統(tǒng)絕緣的方法，解決了上述問題。目前廣泛使用的低頻信號注入法容易受到直流系統(tǒng)支路中存在的對地分

4、布電容的影響。為解決這一問題，本文在低頻信號注入法的基礎上提出了雙變頻測量法。目前所采用的集中式絕緣監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場布線多，施工復雜，易受干擾，可靠性難以保證。本研究提出了基于現(xiàn)場總線的分布式接地監(jiān)測系統(tǒng)方案，詳細介紹了該系統(tǒng)的實現(xiàn)方法、系統(tǒng)結構以及系統(tǒng)功能。實際運行表明該系統(tǒng)可靠性高，布線少，配置靈活，測量精度高，支路接地故障定位的準確率高以及抗干擾能力強。 直流系統(tǒng)的后備電源一般采用蓄電池，為保證其供電的可靠性，必須對蓄電池運行

5、參數(shù)進行全面的在線監(jiān)測。其中單體電池電壓和容量在線測量是其中的重點和難點。針對單體電池電壓在線測量，提出了基于耐高共模電壓差分放大器的檢測方法；針對單體電池容量在線測量，提出了交流測量法，并對相移的檢測做了新的改進：考慮到當前集中監(jiān)測方式的缺點，提出了基于現(xiàn)場總線結構的直流系統(tǒng)蓄電池運行參數(shù)的分布式監(jiān)測方法，并詳細介紹了系統(tǒng)硬件和軟件設計。 在蓄電池使用和維護過程中，為了活化蓄電池和測量蓄電池的容量，必須定期對蓄電池進行放電實驗

6、。本文提出并實現(xiàn)了一種新型的蓄電池并網(wǎng)放電方法，完全克服了常規(guī)方法的缺點。該方法采用了移相控制全橋零電壓開關PWM 變換、高頻 SPWM 逆變及混合型模糊PID控制算法等數(shù)項新技術，實現(xiàn)了蓄電池的恒流放電，既能精確計算蓄電池的容量，又能將蓄電池釋放的能量以正弦波電流回饋給電網(wǎng)，從而減少能源消耗，改善工作環(huán)境。實驗結果表明，該方法具有輸出功率因數(shù)高、對電網(wǎng)諧波污染小以及恒流放電精度高等優(yōu)點，非常適合于220V或 110V 直流系統(tǒng)蓄電池的