并联智能蓄电池模块技术的应用研究.docVIP

采用并联智能蓄电池模块的直流系统设计研究 龚丽1、杨运国2、杨运有2 （1.金华电力设计院有限公司；2金华电业局） 【摘 要】对常规变电站蓄电池运行存在的问题进行了分析，介绍了采用并联智能蓄电池模块进行直流系统设计的实施方案，并与常规方案进行了技术经济比较，采用并联智能蓄电池模块进行直流系统设计具有很大优势，是直流系统设计应用的主流方向。 【关键词】直流系统；智能；维护 1.常规变电站蓄电池运行存在的问题 1.1变电站蓄电池组可靠性不容乐观 变电站蓄电池组作为变电站应急电源，在全站交流系统失电情况下，提供保护测控、开关操作、通信设备、事故照明等应急电源。在正常运行时，蓄电池组处于浮充状态，并没有带载机会。每年全国变电站蓄电池组因全站交流系统失电，而发挥应急电源作用的蓄电池组数量仅为极少部分。但即使是这些极少部分蓄电池组，每年的事故仍时有发生。从这个角度讲，蓄电池组目前并不安全。 分析相关蓄电池组事故原因，常有： a) 单只蓄电池内部质量问题，造成整组蓄电池不能正常带载。 b) 单只蓄电池连接线问题，造成整组蓄电池不能正常带载。 c) 蓄电池组中最差1只蓄电池容量决定整组蓄电池容量，使在全站交流系统失电情况下蓄电池组不能发挥应有作用。 d) 新更换蓄电池与原运行电池性能不匹配，造成整组电池性能迅速下降。 并联用智能电池模块技术实现的基本方法如下： 1） AC/DC实现 原理框图如图2所示。 2） DC/DC升压实现 传统设计直流母线电压采用2V蓄电池串联方式获得220V或110V输出。本文推荐选用移相控制全桥零电压开关PWM变换器作为DC-DC升压环节 3） 单蓄电池电压、容量选择 a) 电压选择 模块内单蓄电池如选择2V蓄电池，在抗干扰、功率变换效率方面均有难度。而12V蓄电池为成熟产品，各种容量产品较丰富。 b) 容量选择 一般常规变电站正常直流负荷不超过10A，推荐“并联用智能蓄电池模块”选择DC220V/1A作为基本模块参数。按2n配置，只需配置输出为DC220V/1A并联式智能蓄电池模块20只。 4）在线蓄电池充放电管理实现 a) 正常运行时 充电模块与蓄电池并联，对其浮充电。 b) 在线充放电实现方法 整定均充曲线相关参数； 停止充电模块输出； 监测并存储蓄电池放电电压、电流、时间等状态参数，累加放电量，通信上传信息； 控制充电模块按均充曲线进行充电，监测并存储蓄电池放电电压、电流、时间等状态参数，通信上传信息； 产生相应事件记录，通信上传信息。 3．并联智能蓄电池模块组实施方案 以某变电站为例，介绍并联智能蓄电池模块组实施方案如下。 3.1变电站（远景）概况 a) 220千伏出线6回，采用双母线接线； b) 110千伏出线10回，采用双母线接线； c)10千伏出线24回，采用单母三分段接线； d) 配置12×0.8万千乏电容器； e) 按智能变电站设计，220kV和主变保护双重化配置，110kV保护测控一体化装置单套配置，10kV安装在开关柜上，合并单元和智能终端一体化装置场地智能小室组屏安装，220kV和110kV均采用户外GIS。 3.2 负荷分析 根据计算，负荷情况如下： 1） 二次设备室：15kW 其中：a)综自装置功率统计：1.5kW b）UPS功率统计： 6kW c）事故照明负荷统计：7.5kW 2）220kV智能小室：0.8kW 3）110kV智能小室：0.6kW 4） 10kV配电室：1.7kW 3.3 并联智能蓄电池组件数量计算 1） 二次设备室 由于直流电源需分为2段，可将负荷平衡分配于2段直流母线。 1段直流母线负荷：综自装置+UPS+事故照明；配置500W智能电池组件20个。 2段直流母线负荷：综自装置+UPS+事故照明；配置500W智能电池组件20个。 直流母线间设置联络刀闸。 2） 220kV智能小室 1段直流母线配置500W智能电池组件2个，2段直流母线配置500W智能电池组件2个。直流母线间设置联络刀闸。 3）110kV智能小室 1段直流母线配置500W智能电池组件2个，2段直流母线配置500W智能电池组件2个。直流母线间设置联络刀闸。 4） 10kV配电室 1段直流母线配置500W智能电池组件4个，2段直流母线配置500W智能电池组件4个。直流母线间设置联络刀闸。 4． 技术经济比较 4.1 技术比较 比较内容 传统串联蓄电池组设计 并联用智能电池模块 获得母线电压方式 电池串联后电压叠加 DC/DC升压 电池连接方式 串联 通过DC/DC间接并联 带负荷方式 所有负荷集中在同一直流母线 可按负荷类型分段 冗余配置方式 整组蓄电池冗余配置 多模块并联冗余 直流系统组成 充电模块+蓄电池组+蓄电池巡检+绝缘检测+直流监控+馈线 多并联用智能电池模块+绝缘检测+馈线