直流系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)的理論及應(yīng)用研究.pdf

1、直流操作電源系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱直流系統(tǒng)，DC system)是電力系統(tǒng)中斷路器電磁機(jī)構(gòu)、繼電保護(hù)裝置、信號(hào)裝置、照明裝置等重要負(fù)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(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)容量的日益增大和電網(wǎng)電壓運(yùn)行等級(jí)的不斷提高，對(duì)直流系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。本文主要對(duì)直流系統(tǒng)的蓄電池故障預(yù)測(cè)、接地故障監(jiān)測(cè)、蓄電池運(yùn)行參數(shù)在線監(jiān)測(cè)以及蓄電池的并網(wǎng)放電進(jìn)行了比較深入的研究。 蓄電池作為直流系統(tǒng)交流停電時(shí)的后備電

2、源，其非正常失效嚴(yán)重影響了直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文在對(duì)現(xiàn)有灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)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(yù)測(cè)改進(jìn)模型，進(jìn)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(yàn)帶來(lái)的弊端。該方法可實(shí)現(xiàn)蓄電池故障的早期預(yù)測(cè)，減少傳統(tǒng)的電池容量放電試驗(yàn)次數(shù)，從而延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。預(yù)測(cè)實(shí)例表明，本文提出的基于遺傳算法的蓄電池故障灰色預(yù)測(cè)改進(jìn)模型比傳

3、統(tǒng)的GM(1,1)預(yù)測(cè)模型具有更高的模型精度，能夠滿足工程需要。 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)十分嚴(yán)重的潛在危害。通常直流系統(tǒng)的絕緣情況主要是通過(guò)對(duì)稱電橋的不平衡程度來(lái)反映的，但當(dāng)正負(fù)母線絕緣均按同等比例下降時(shí)這種方法就會(huì)失效。本文采用了一種常態(tài)下利用雙不對(duì)稱電橋?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣的方法，解決了上述問(wèn)題。目前廣泛使用的低頻信號(hào)注入法容易受到直流系統(tǒng)支路中存在的對(duì)地分

4、布電容的影響。為解決這一問(wèn)題，本文在低頻信號(hào)注入法的基礎(chǔ)上提出了雙變頻測(cè)量法。目前所采用的集中式絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線多，施工復(fù)雜，易受干擾，可靠性難以保證。本研究提出了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式接地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)功能。實(shí)際運(yùn)行表明該系統(tǒng)可靠性高，布線少，配置靈活，測(cè)量精度高，支路接地故障定位的準(zhǔn)確率高以及抗干擾能力強(qiáng)。 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(duì)蓄電池運(yùn)行

5、參數(shù)進(jìn)行全面的在線監(jiān)測(cè)。其中單體電池電壓和容量在線測(cè)量是其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)單體電池電壓在線測(cè)量，提出了基于耐高共模電壓差分放大器的檢測(cè)方法；針對(duì)單體電池容量在線測(cè)量，提出了交流測(cè)量法，并對(duì)相移的檢測(cè)做了新的改進(jìn)：考慮到當(dāng)前集中監(jiān)測(cè)方式的缺點(diǎn)，提出了基于現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)的直流系統(tǒng)蓄電池運(yùn)行參數(shù)的分布式監(jiān)測(cè)方法，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。 在蓄電池使用和維護(hù)過(guò)程中，為了活化蓄電池和測(cè)量蓄電池的容量，必須定期對(duì)蓄電池進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)

6、。本文提出并實(shí)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(diǎn)。該方法采用了移相控制全橋零電壓開(kāi)關(guān)PWM 變換、高頻 SPWM 逆變及混合型模糊PID控制算法等數(shù)項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了蓄電池的恒流放電，既能精確計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有輸出功率因數(shù)高、對(duì)電網(wǎng)諧波污染小以及恒流放電精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于220V或 110V 直流系統(tǒng)蓄電池的