一、概述（SZDCS-8000電力每日要聞“直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)”技術(shù)先進(jìn),價(jià)格合理）

直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)造和提升。提高了裝置的測(cè)量精度和抗電容干擾的能力。在性能指標(biāo)的適應(yīng)性、調(diào)試的方便性及運(yùn)行的可靠性方面均處于國(guó)內(nèi)優(yōu)越水平。裝置利用了信號(hào)相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結(jié)構(gòu)等技術(shù)，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、選線(xiàn)不準(zhǔn)等弊病。且根據(jù)11年12月國(guó)家電網(wǎng)公司制定的《十八項(xiàng)國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中的第五項(xiàng)“防止變電站全停及重要客戶(hù)停電事故”中明確提出了原有的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，要求增加交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。本裝置采用實(shí)時(shí)跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號(hào)竄入直流故障的測(cè)記和報(bào)警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想設(shè)備。廣泛適用于電力、石化、冶金、郵電、鐵路等行業(yè)發(fā)電廠及變電站。是一種提高電網(wǎng)自動(dòng)化管理水平、確保可靠運(yùn)行及故障準(zhǔn)確定位的理想智能儀器。

二、整機(jī)測(cè)量原理說(shuō)明（SZDCS-8000電力每日要聞“直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)”技術(shù)先進(jìn),價(jià)格合理）

根據(jù)直流系統(tǒng)的特殊性，本裝置的測(cè)量從測(cè)量?jī)?nèi)容區(qū)分，可分為四大部分，一是母線(xiàn)監(jiān)測(cè)，二是分支回路查巡，三是交流竄直流監(jiān)與報(bào)警，直流系統(tǒng)交流成份紋波的監(jiān)測(cè)。

2.1直流母線(xiàn)監(jiān)測(cè)

2.1.1 在直流系統(tǒng)中，分別從橋網(wǎng)絡(luò)A和橋網(wǎng)絡(luò)B讀取X和Y兩個(gè)直流中心對(duì)地電壓值。

見(jiàn)圖－

◎ U 為直流系統(tǒng)母線(xiàn)電壓            ◎ U+為直流系統(tǒng)母線(xiàn)正極對(duì)地電壓

◎ U－為直流系統(tǒng)母線(xiàn)負(fù)極對(duì)地電壓   ◎ R+為直流系統(tǒng)母線(xiàn)正極對(duì)地電阻

◎ R－為直流系統(tǒng)母線(xiàn)負(fù)極對(duì)地電阻   ◎ X為電橋網(wǎng)絡(luò)A直流中點(diǎn)對(duì)地電壓

◎ Y為電橋網(wǎng)絡(luò)B直流中點(diǎn)對(duì)地電壓

2.1.2根據(jù)電路基本原理分析，要準(zhǔn)確求出正對(duì)地電阻R+和負(fù)對(duì)地電阻R－，必建立兩組獨(dú)立的電橋網(wǎng)絡(luò)方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個(gè)電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網(wǎng)絡(luò)，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個(gè)不平衡橋網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)橋B。可以導(dǎo)出絕緣電阻R+和R－僅與母線(xiàn)電壓及測(cè)量值“X”與“Y”有關(guān)。經(jīng)電腦編程分別計(jì)算出R+與R－的數(shù)值，同時(shí)也可以計(jì)算出母線(xiàn)正端對(duì)地電壓U+與母線(xiàn)對(duì)地電壓U－值。結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。

2.2支回路查巡，故障定位，報(bào)警。

主機(jī)中配有大功率電阻做為電橋，檢測(cè)支路時(shí)定時(shí)啟動(dòng)電橋電阻信號(hào)接至直流系統(tǒng)的正負(fù)極與地之間。利用電阻電橋之間的轉(zhuǎn)換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產(chǎn)生不同對(duì)地電壓，產(chǎn)生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測(cè)每個(gè)支路漏電流。工作原理見(jiàn)（圖二）所示。如果支路有電阻接地、交流竄入故障、直流互竄故障的支路信號(hào)、對(duì)于故障回路則該支路上的傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與支路電阻成反比。感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)模擬選擇開(kāi)關(guān)、放大、帶通濾波、相位比較、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、送CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過(guò)RS485接口轉(zhuǎn)入主機(jī)。

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電壓等級(jí)的不斷提高，分支回路也相應(yīng)的增多，有的變電站已多達(dá)500分支回路以上。為了滿(mǎn)足這方面的需求，本裝置利用了總線(xiàn)技術(shù)，采用分層分布式設(shè)計(jì)。將每16回路增加一個(gè)采集模塊，這種分層分布式的分散結(jié)構(gòu)不需改變?cè)械闹鳈C(jī)結(jié)構(gòu)。并可以拓展到512個(gè)回路。采樣模塊和主機(jī)之間利用RS485接口實(shí)現(xiàn)并接。每個(gè)模塊地址碼可以在現(xiàn)場(chǎng)隨意設(shè)定，大大提高了產(chǎn)品的適用性和裝置的可靠性。

2.3 直流系統(tǒng)中交流成份（紋波）的監(jiān)測(cè)。故障報(bào)警。

電路采用耦合、交直流分解等特殊電路處理，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)直流電源紋波含量即紋波電壓值，計(jì)算直流中的紋波系數(shù)，如圖三。

2.4 交流竄直流保護(hù)，故障幅度與錄波與波形分析,竄入支路故障定位。

主機(jī)配置母線(xiàn)交流電壓檢測(cè)電路，母線(xiàn)通過(guò)電容隔直流、差分運(yùn)放、快速整流、濾波、高速AD，實(shí)時(shí)檢測(cè)母線(xiàn)上的交流信號(hào)，并反饋至主芯片，若外部交流竄入電壓大于所設(shè)定的信號(hào)，通過(guò)聲光報(bào)警及干接點(diǎn)輸出報(bào)警相關(guān)信息，并啟動(dòng)了支路巡查電路，巡查電路確定故障支路。并記錄保存本次報(bào)警相關(guān)信息，大大提高系統(tǒng)的方便性和可靠性。如圖四。

2.5 直流互竄檢測(cè)，故障定位與分析。

本機(jī)內(nèi)置快速高精度檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)兩段母線(xiàn)之間的直流互竄故障，并準(zhǔn)確查找互竄支路，大大提高系統(tǒng)的方便性和可靠性。為了保證直流電源對(duì)變電站可靠運(yùn)行需要。常常設(shè)有兩段獨(dú)立的直流電源。同一變電站兩段直流是要求分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行，由于接線(xiàn)錯(cuò)誤，設(shè)備老化通常會(huì)造成兩段母線(xiàn)發(fā)生了電氣上的連接，出現(xiàn)了兩段母線(xiàn)手拉手現(xiàn)象。現(xiàn)有的直流系統(tǒng)是采用兩個(gè)電橋監(jiān)測(cè)各自的母線(xiàn)，兩段母線(xiàn)出現(xiàn)了電氣上的連接也說(shuō)是會(huì)出現(xiàn)我們常說(shuō)的“兩點(diǎn)接地現(xiàn)象”。兩點(diǎn)接地現(xiàn)象常常會(huì)對(duì)變電站的繼電保護(hù)正常運(yùn)行造成一定的危險(xiǎn)。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術(shù)升級(jí)，將電橋電路的智能化技術(shù)與支路巡查電路進(jìn)行充分的結(jié)合，成功解決了直流系統(tǒng)兩段母線(xiàn)出現(xiàn)了電氣上的連接，也就是發(fā)生了手接手的兩點(diǎn)接地進(jìn)行了告警，并通過(guò)支路巡查定位，準(zhǔn)確地查找發(fā)生兩段直流母線(xiàn)互竄的回路。我們將兩臺(tái)獨(dú)立測(cè)量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過(guò)測(cè)量與通迅技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行了定位，有效地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。

發(fā)生直流互竄的主要?dú)w納為有五種工作方式：

現(xiàn)象一、第1段母線(xiàn)負(fù)端與第2段母線(xiàn)負(fù)互竄。

現(xiàn)象二： 第1段母線(xiàn)正和第2段母線(xiàn)正互竄.

現(xiàn)象三：第1段母線(xiàn)正和第2段母線(xiàn)正，第1段母線(xiàn)負(fù)和第2段母線(xiàn)負(fù)同時(shí)互竄

現(xiàn)象四：第1段母線(xiàn)負(fù)端和第2段母線(xiàn)正端互竄，或第1段母線(xiàn)正端和第2段母線(xiàn)負(fù)端互竄。

三、功能特點(diǎn)（SZDCS-8000電力每日要聞“直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)”技術(shù)先進(jìn),價(jià)格合理）

本裝置采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片為主控芯片，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，功耗低。

3.1 操作界面基于菜單式的人性化設(shè)計(jì)。

3.2相關(guān)的所有參數(shù)均可通過(guò)菜單進(jìn)行設(shè)置，相關(guān)的所有報(bào)警均通過(guò)聲光輸出和相應(yīng)的干接點(diǎn)輸出。

3.3準(zhǔn)確檢測(cè)直流電壓、模塊狀態(tài)、直流絕緣及接地選線(xiàn)為；精準(zhǔn)區(qū)分母線(xiàn)接地、支路接地，并顯示接地電阻阻值；自動(dòng)分辨兩條或兩條以上支路同時(shí)接地的故障等。

3.4可隨時(shí)操作界面進(jìn)入全部支路的巡檢操作，以觀察全部支路的接地狀況。

3.5 可隨時(shí)操作界面進(jìn)入全部支路的單檢操作，分全部支路單檢（通過(guò)按鍵循環(huán)檢測(cè)）和選定支路單檢（通過(guò)按鍵選定某一支路檢測(cè)）。

3.6 保存顯示當(dāng)前5次的母線(xiàn)絕緣報(bào)警記錄。

3.7 提供檢測(cè)2段母線(xiàn)的紋波電壓和紋波系數(shù)。

3.8 對(duì)CT極性無(wú)一致性要求、無(wú)方向要求。

3.9 信號(hào)采集數(shù)據(jù)采用RS485接口技術(shù)，使數(shù)據(jù)的有效傳輸距離可達(dá) 1000米。

3.10裝置提供串行數(shù)據(jù)通訊接口（RS－232、RS－485）和外部設(shè)備連系。

3.11 裝置提供100M的以太網(wǎng)接口。

3.12支路檢測(cè)速度快.巡檢16路以后的數(shù)據(jù)時(shí)，平均每路巡檢時(shí)間低于1秒。

3.13 本機(jī)可以通過(guò)參數(shù)設(shè)定設(shè)置交流竄入報(bào)警門(mén)限（交流有效值）。

3.14裝置采用實(shí)時(shí)跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號(hào)竄入直流故障的測(cè)記和報(bào)警。  

3.15采用彩屏液晶顯示、中文界面、顯示直觀明了，并帶有液晶自動(dòng)保護(hù)功能。

3.16本系統(tǒng)可提供簡(jiǎn)單的多機(jī)連接功能，適用于復(fù)雜的多級(jí)直流系統(tǒng)中，不會(huì)出誤報(bào)及拒報(bào)現(xiàn)象。

3.17 紋波測(cè)量：采用實(shí)時(shí)全數(shù)字寬帶測(cè)量、實(shí)時(shí)測(cè)量全范圍的直流電源紋波、電壓值、并計(jì)算紋波系數(shù)值，有效記錄直流電源中的交流含量。

四、技術(shù)性能指標(biāo)（SZDCS-8000電力每日要聞“直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)”技術(shù)先進(jìn),價(jià)格合理）

4.1 適應(yīng)環(huán)境溫度：-10℃～+55℃：濕度≤90％

4.2 大氣壓：80-110KPA；

4.3 直流系統(tǒng)電壓等級(jí)：220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc；

4.4裝置工作電壓：AC/DC 85-265v

4.5 母線(xiàn)段數(shù)：二段

4.6 繼電器接點(diǎn)電流：DC220V/3A

4.7 母線(xiàn)電壓測(cè)量精度：±0.5％

4.8 母線(xiàn)絕緣電阻測(cè)量精度：0-5KΩ誤差0.1KΩ

5-50KΩ偏差≤5％

50-100KΩ偏差≤10％

4.9 繼電器動(dòng)作報(bào)警時(shí)間:    ≤2秒

4.10 支路絕緣電阻測(cè)量精度：0.5-10KΩ誤差≤15％

10-25KΩ偏差≤20％

4.11 交流竄入電壓測(cè)量范圍：0-300V

4.12  交流竄入電壓測(cè)量精度：≤1%

4.13 紋波測(cè)量范圍：0-100V

4.14 紋波測(cè)量精度大于1%

4.15裝置功耗：≤30W

4.16 裝置重量：≤8Kg

4.17 外型尺寸：（長(zhǎng)×高×深）：360×135×280㎜

4.18 采集單元外型：155×95×43㎜

國(guó)家能源領(lǐng)域第1臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備之一的肇慶浪江300兆瓦變速抽水蓄能機(jī)組交流勵(lì)磁系統(tǒng)在江蘇常州通過(guò)工廠試驗(yàn)并正式下線(xiàn)。這標(biāo)志著我國(guó)自主研制的第1臺(tái)大型變速抽蓄機(jī)組正式擁有了“超強(qiáng)新肺”，工程應(yīng)用將由研發(fā)制造進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)安裝新階段，加快助力新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。

新下線(xiàn)的交流勵(lì)磁系統(tǒng)是肇慶300兆瓦國(guó)產(chǎn)變速抽蓄機(jī)組整個(gè)生產(chǎn)流程的攻關(guān)任務(wù)，由南網(wǎng)儲(chǔ)能公司與南瑞繼保歷時(shí)三年聯(lián)合攻關(guān)研制而成。該系統(tǒng)的容量達(dá)到常規(guī)定速抽蓄機(jī)組的10倍以上，可完全滿(mǎn)足變速抽蓄機(jī)組運(yùn)行的控制精度和輸出能力，成功打破國(guó)外長(zhǎng)期技術(shù)壟斷。

抽水蓄能機(jī)組主要由發(fā)電電動(dòng)機(jī)和水泵水輪機(jī)組成，利用山上山下兩個(gè)水庫(kù)，進(jìn)行水能和電能相互轉(zhuǎn)換。在用電低谷時(shí)，用富裕的電能把水抽到山上；在用電高峰時(shí)，再放水發(fā)電。其中，機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)需要維持電壓的穩(wěn)定，相當(dāng)于人維持正常呼吸的“肺部”。

相對(duì)于傳統(tǒng)定速抽蓄機(jī)組，變速抽蓄機(jī)組可通過(guò)改變約7%的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)近50%范圍的抽水、發(fā)電功率調(diào)節(jié)，更高效、穩(wěn)定地把波動(dòng)性、間歇性強(qiáng)的新能源存儲(chǔ)起來(lái)、靈活調(diào)用，需要這個(gè)“肺部”同步具有超強(qiáng)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)功能。定速抽蓄機(jī)組由于轉(zhuǎn)速固定，勵(lì)磁系統(tǒng)采用同樣“靜態(tài)固定”的直流勵(lì)磁技術(shù)即可保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。而變速抽蓄機(jī)組轉(zhuǎn)速變化，勵(lì)磁系統(tǒng)必須采用實(shí)現(xiàn)同步“動(dòng)態(tài)變化”的交流勵(lì)磁技術(shù)。

不同于成熟的直流勵(lì)磁系統(tǒng)，研制全新的交流勵(lì)磁系統(tǒng)意味著要從零開(kāi)始攻克系統(tǒng)輸出電壓電流、調(diào)節(jié)頻率、器件結(jié)構(gòu)等方面的一系列技術(shù)難題。“針對(duì)系統(tǒng)技術(shù)原理的不同，我們采用了全新的‘器件串聯(lián)+支路并聯(lián)’技術(shù)路線(xiàn)，光是輸出電流和電壓，就分別達(dá)到了定速抽蓄機(jī)組的3倍和10倍。”

要實(shí)現(xiàn)與復(fù)雜的運(yùn)行工況精準(zhǔn)匹配，肇慶浪江300兆瓦變速抽蓄機(jī)組交流勵(lì)磁系統(tǒng)需滿(mǎn)足電壓達(dá)到6.6千伏、電流達(dá)到6.1千安、長(zhǎng)期輸出頻率范圍控制在系統(tǒng)頻率的±10%以?xún)?nèi)、短時(shí)連續(xù)輸出頻率范圍覆蓋0至110%的系統(tǒng)頻率等一系列嚴(yán)苛的參數(shù)要求。經(jīng)過(guò)工頻帶載、低頻對(duì)推、回路充放電等全套工廠試驗(yàn)，新系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)合格達(dá)標(biāo)。

據(jù)了解，我國(guó)先后將300兆瓦級(jí)、400兆瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)變速抽蓄機(jī)組成套設(shè)備納入能源領(lǐng)域第1臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備清單，強(qiáng)化能源綠色轉(zhuǎn)型的技術(shù)與裝備保障。“當(dāng)前，我們正以肇慶浪江、惠州中洞兩個(gè)在建抽蓄工程為依托，‘兩步并作一步’地加緊推進(jìn)不同容量等級(jí)的國(guó)產(chǎn)變速機(jī)組工程應(yīng)用。兩個(gè)第1臺(tái)（套）機(jī)組預(yù)計(jì)分別于2026年、2027年投產(chǎn)發(fā)電。”

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