摘要：本文介绍变电站直流系统典型结构，指出直流系统倒闸操作存在的误操作等问题，并提出一种基于电压电流检测的变电站直流系统防误操作方法，该方法对直流系统隔离开关电压电流及位置状态进行检测，确认开关分合到位，并预设典型操作流程，通过模拟图和语音提示等指导和提示操作人员开展下一步操作，当操作条件不满足或存在误操作时，则告警提醒禁止下一步操作，避免造成直流母线失压等严重事件的发生，提升直流系统倒闸操作安全性及可靠性。
关键字：直流系统、倒闸操作、防误操作、电压电流、检测
Research on Anti-misoperation of DC System in Power Plant and Transformer substation Based on Voltage and Current Detection
Huang Xiaorong, Li Xiaosha, Li Chongren
Dongguan Power Supply Bureau,Dongguan,Guangdong,523000
Abstract: This paper introduces the typical structure of transformer substation DC system,points out the problems in switching operation of DC system such as misoperation,and puts forward a method of preventing misoperation of substation DC system based on voltage and current detection. This method detects the voltage, current and position status of disconnector in DC system,confirms that the switch is in place, preset typical operation process instruct and prompt operators to carry out the next operation through analog diagrams and voice prompts. When the operation conditions are not satisfied or there are misoperations,the alarm warning prohibits the next operation, avoids the occurrence of serious events such as DC bus voltage loss,and improves the safety and reliability of switching operation of DC system.
Keywords: DC system,switching operation,anti-misoperation,voltage and current,detection
1 引言
在发电厂和变电站，直流电源系统为厂站继电保护、控制回路、监控及通信设备等提供可靠的工作电源，对电力基础设施安全稳定运行，起着非常重要的作用。根据电力系统厂站直流电源的有关规程，为核实直流电源系统的蓄电池组容量，应进行核对性放电试验[1]，以确定蓄电池是否满足直流电源系统的运行要求。蓄电池组在进行核对性放电试验前，需要进行繁杂的倒闸操作，将蓄电池组与负荷完全脱离，且必须保证操作过程中，直流电源系统的负荷不失压，因此，需要按照正确的操作流程分合相关隔离开关，核容结束恢复正常运行模式。
厂站直流系统在进行蓄电池核对性放电测试、故障处理处理时，需要进行倒闸操作，倒闸操作必须依据一定的流程要求进行，且需要检查隔离开关等开关器件是否合闸到位，而直流系统监控器不具备倒闸操作提醒功能，缺乏有效的技术手段进行指导提示，倒闸操作完全依赖人工进行，由于直流电源系统倒闸操作过程复杂、作业人员技术技能水平存在差异，常出现效率低下、甚至误操作的情况。
2 双电双充典型结构及运行操作风险
厂站直流系统双电双充典型结构如图1所示，
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图1 直流系统双电双充典型结构
其中：
1ZK为#1充电机输出开关；
2ZK为#1蓄电池输出开关；
3ZK为#2充电机输出开关；
4ZK为#2蓄电池输出开关；
5ZK为母线联络开关。
根据电力相关标准规程[2-4]，以I段母线进行#1蓄电池组核容或检修为例，装置内部预置直流电源系统倒闸操作流程，其中倒闸启动操作为：
合5ZK（母线并列运行）->退2ZK（1#蓄电池退出）->退1ZK（1#充电机退出）；
倒闸恢复操作流程为：
合1ZK（1#充电机恢复）->合2ZK（1#蓄电池投入）->退5ZK（母线恢复独立运行）。
在进行倒闸操作时，一般操作人员按典型操作票的流程进行操作，并通过检查隔离开关分合闸状态、直流系统电压电流是否正常来确认隔离开关是否操作到位，但由于隔离开关分闸指示不直观，双电双充及以上多电多充系统结构复杂，电压电流表配置显示不足等问题，导致操作人员无法快速有效确认开关实际位置情况，进一步造成母线联络开关未合闸到位断开充电机、蓄电池输入开关，或是蓄电池组退出母线运行的情况，存在极大的运行风险。如果母线联络开关5ZK未合到位，断开#1充电机输出开关1ZK及#1蓄电池输出开关2ZK，将导致I段直流母线失压，造成保护、自动装置失去电源，此时若电网发生故障，则开关无法正常跳闸，造成电力设备烧毁，甚至电网解列等严重后果。
3 直流系统防误操作方法
由于直流系统操作的复杂性以及直流监控器倒闸操作的提醒指示的缺失性，造成作业效率低下、甚至误操作情况频发。此处提出一种直流系统防误操作方法，通过开关通过电流、输出电压采样以及开关辅助触点检测组合的方法，判断开关位置，实现开关位置检测及直流系统倒闸操作指示，提醒操作人员按规定的操作流程进行倒闸操作，降低操作风险，提高运行可靠性。
通过以下方法确定开关位置，进而判断操作条件是否满足、是否存在误操作，方法如下：
（1）开关闭合的判断：通过流过开关的电流阀值+辅助触点信号的组合方式判断是否闭合；
（2）开关断开的判断：通过开关输出的电压阀值+辅助触点信号的组合方式判断是否断开；
（3）开关逻辑的判断：由装置对这些信号与预置流程进行对比计算，从而判断开关位置是否正常。
判断逻辑如下表1所示：
表1 开关检测逻辑关系表
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通过对以上隔离开关通过电流、输出电压及分合闸位置辅助触点检测，可确认开关位置状态及是否存在误操作。
4 直流系统防误操作指示装置
根据上述防误操作检测指示方法，研发出一种直流系统防误操作指示装置，装置面板指示如图所示
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图2 直流系统防误操作指示装置
如图2所示，上半部分为隔离开关指示灯，绿灯亮起代表隔离开关断开，红等亮起代表隔离开关闭合，其中：
左下部分为监控显示器，用于显示隔离开关合闸/合闸状态，以及操作提醒信息；
右下部分为直流系统Ⅰ段/Ⅱ段操作选择，按下按键选择需要进行倒闸操作的Ⅰ段/Ⅱ段直流母线，按下按键时，对应的指示灯亮起。再次按下该按键，退出倒闸操作。
当操作条件满足时，通过模拟图及显示信息提示作业人员进行下一步操作，当操作条件不满足或存在误操作时，则禁止下一步操作，同时进行提示告警，避免误操作。通过对倒闸操作及系统运行风险进行评估，可有效预防不可预知故障的发生概率，从而规避电力误操作，并根据分析发现的问题，及时提示或提醒操作人员发现和处理问题，直至系统恢复正常。
5 结语
直流系统操作复杂，由于设备老旧、操作人员技术差异，作业效率低下，存在着误操作风险，直流系统倒闸操作指示方法，可确认开关位置状态，直观显示直流系统各开关器件分合情况，通过自动化监测及智能化分析，对直流电源系统的倒闸操作进行实时跟踪、判断和验证，可自动、快速并有效监测倒闸操作过程中的逻辑关系是否有误，减少因人为失误导致的错漏情况，从而预防直流母线失压等隐患，提高直流电源系统运行的安全可靠性。根据装置内部预置的倒闸操作规程，对倒闸操作的操作人员进行语音或声光的指导和提示，使其严格按照操作规程执行相应操作，避免操作人员违规操作的情况发生，提醒作业人员按规定的操作步骤进行倒闸操作，避免误操作情况发生，提高作业效率及作业安全。
参考文献
[1] GB/T 19638.2-2005固定型阀控密封式铅酸蓄电池[S].
[2] DL/T5044-2014，电力工程直流电源系统设计技术规程[S].
[3] Q/CSG1203003-2013，南方电网变电站直流电源系统技术规范[S].
[4] QGDW11310-2014，国家电网公司变电站直流电源系统技术标准[S].
基金项目：直流电源系统倒闸操作指示装置的研制
项目编号：031900KK52190021
论文作者:黄小荣
论文发表刊物:《中国电业》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/4
标签：操作论文; 系统论文; 母线论文; 蓄电池论文; 直流电源论文; 作业论文; 指示论文; 《中国电业》2019年 19期论文;