变电站直流系统并联蓄电池组核容技术研究.pdf
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1、Telecom Power Technology 124 Aug.25,2023,Vol.40 No.16 2023 年 8 月 25 日第 40 卷第 16 期电源与节能技术DOI:10.19399/ki.tpt.2023.16.039变电站直流系统并联蓄电池组核容技术研究徐峥(国网镇江供电公司,江苏 镇江 212000)摘要:为实现变电站的高质量运行,针对直流系统并联蓄电池组核容技术的应用展开分析。介绍变电站直流系统结构,阐述并联蓄电池组的运行原理,分别从核容系统、模块、运行 3 个维度探讨核容技术的应用,明确核容技术在直流系统并联蓄电池组中的应用价值,以期为变电站直流系统的高质量运行提供
2、技术支持。关键词:变电站;直流系统;并联蓄电池组;核容技术Research on the Nuclear Capacity Technology of Parallel Battery Banks in Substation Direct Current SystemXU Zheng(State Grid Zhenjiang Power Supply Company,Zhenjiang 212000,China)Abstract:To achieve high-quality operation of substations,an analysis is conducted on the ap
3、plication of parallel battery pack nuclear capacity technology in direct current systems.Introduce the structure of the substation direct current system,explain the operating principle of parallel battery packs,and explore the application of nuclear capacity technology from three dimensions:nuclear
4、capacity system,module,and operation.Clarify the application value of nuclear capacity technology in parallel battery packs of the direct current system,in order to provide technical support for the high-quality operation of the substation direct current system in the future.Keywords:substation;dire
5、ct current system;parallel battery pack;nuclear capacity technology0引言直流电源系统在变电站中具有重要作用,是保证变电站内部各项设备稳定运行的重点。变电站设备的直流供电一般通过直流系统转化为交流电。当系统处于正常运行状态时,蓄电池组为充电状态,即不带负载。一旦出现事故且造成变电站交流系统失电时,蓄电池组可以作为变电站的应急电源,为设备的运行提供直流电。可见,蓄电池组供电不仅能够应对事故的处理,还可以使电网快速恢复正常运行。考虑技术的限制,固有电力运行管控方法缺乏有效性,智能监控系统的覆盖面积也较小,系统维护依然存在人工巡视与核
6、对蓄电池容量的现象,效率较低。由于蓄电池容量核对需要花费较长的时间,必然会导致人力资源的浪费。如果变电站与蓄电池的数量持续增多,而运维人员人数并未增多,则将难以支持各组蓄电池的维护。本文将核容技术应用于并联蓄电池组,可有效处理交流系统面临的故障,保证变电站内部设备的稳定运行。1变电站直流系统结构根据变电站直流系统的维护经验,它的工作电压以 220 V、110 V、48 V 为主。在不考虑交流配电的情况下,直流系统内部主要包括蓄电池、电池管理系统、直流充电模块以及直流负载等1。蓄电池作为直流系统的重要组成部分,有防酸式蓄电池、阀控密封铅酸蓄电池以及镉镍蓄电池3种,其中以阀控密封铅酸蓄电池最为常见
7、。直流系统的充电模块包括工频交流整流器和微机模块化充电机。直流回路在直流母线的作用下,为所有直流负荷中间环节提供电能,并按照负荷形式与供电路径划分为独立分支,具体包括断路器合闸供电分支和事故照明供电分支2。对于直流负载,按照功能分类,可以分为控制负荷和动力负荷。若按照形式分类,则可以分为经常性负荷、事故负荷以及冲击负荷 3 种。具体的直流系统结构如图 1 所示。LOAD1LOAD2LOAD3LOADnQLnQL3低压负载低压直流母线CLIMITDCDCDCDC直流限流器直流变压器高压直流母线AB储能设备QL2QL1图 1直流系统2并联蓄电池组的应用原理蓄电池串联不仅会降低单节蓄电池的质量,而收
8、稿日期:2023-07-05作者简介:徐峥(1997),男,江苏镇江人,本科,主要从事变电一次检修工作。2023 年 8 月 25 日第 40 卷第 16 期 125 Telecom Power TechnologyAug.25,2023,Vol.40 No.16 徐峥:变电站直流系统并联 蓄电池组核容技术研究且连接线会降低整组电池的稳定性。此外,串联蓄电池还有可能面临无法在线更换、新旧电池不匹配以及冗余配置投入成本高等问题。蓄电池并联技术受到从业者的极大关注,但考虑技术条件难以满足需求,一直未达到理想的应用效果。随着电力电子技术水平的不断提升,交流转直流技术、直流转直流技术、通信协议以及模块
9、设计技术等愈发成熟,使得蓄电池并联的应用更为广泛3-5。并联蓄电池组如图 2 所示。蓄电池组1#VD1VD2蓄电池组2#图 2并联蓄电池组设计研发并联蓄电池模块,其中电压原理、电流原理以及容量原理分别如下。2.1电压原理每节蓄电池需要独立配置交流转直流充电模块、直流升压模块以及中央处理器(Central Processing Unit,CPU)智能回路控制模块,从而构成智能蓄电池模块。蓄电池的电压为12 V,需要应用升压装置使各模块均能够独立输出直流电压(220 V或110 V)。2.2电流原理110 kV 变电站的设备常规直流负荷在 10 A 以下,因此前期设置参数以 10 A 为基准,按照
10、 2 倍负荷加以配置。配置 220 V 输出电压、2 A 输出电流,获得10 组智能蓄电池模块,将其并联后,确定与 20 A 负荷要求相符。2.3容量原理当变电站的交流系统失电时,蓄电池组为设备提供直流负荷。由于存在应急负荷,假设蓄电池组持续放电 4 h 且放电电流为 20 A,在该条件下进行计算,得出单节蓄电池在持续放电4 h的放电电流为2 A,遵循能量守恒定律,与实际要求相符,可以确定单节蓄电池的容量为 200 Ah。智能蓄电池模块并联后,可以组成并联蓄电池模块组。利用该并联模式代替固有设计的多块蓄电池串联模式,能够满足额定电压要求。同时,充电模块采用蓄电池组整体充电形式,使得蓄电池可以更
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