摘要：由于目前直流電源設(shè)備缺乏現(xiàn)場檢測技術(shù)手段，對安全運行構(gòu)成威脅。文章分析了直流電源現(xiàn)場檢測的必要性，介紹一種移動式直流電源微機檢測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：直流電源；現(xiàn)場檢測；開發(fā)應(yīng)用
1直流電源設(shè)備現(xiàn)場檢測工作現(xiàn)狀
在DL/T724-2000《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程》第5.3條中，對充電裝置的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)3項技術(shù)指標(biāo)（以下簡稱3項指標(biāo)）的現(xiàn)場交接試驗有明確的規(guī)定及技術(shù)要求。試驗內(nèi)容主要是通過調(diào)壓裝置（如變壓器）將充電機交流輸入電壓在額定電壓±10%內(nèi)變化，通過負(fù)載調(diào)整裝置（如放電電阻），使充電機的直流輸出電壓及輸出電流在規(guī)定范圍內(nèi)變化（電壓調(diào)整范圍為額定值的90%～145%，電流調(diào)整范圍為額定值的0～100%），在調(diào)整范圍內(nèi)測量電壓、電流及紋波值，通過計算，得到充電機的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)3個參數(shù)（以下簡稱3個參數(shù)）。
但目前電力系統(tǒng)中運行的直流電源設(shè)備達到的技術(shù)指標(biāo)，都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠試驗時提供的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場檢修維護人員因不具備相應(yīng)的測試手段，難以確認(rèn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。而且運行實踐證明，隨著運行時間的推移，特別是投運1～3a內(nèi)，設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)會發(fā)生偏移，典型的后果是因充電機指標(biāo)下降，3個參數(shù)超標(biāo)，同樣因現(xiàn)場不具備相應(yīng)的測試手段，無法及時發(fā)現(xiàn)、調(diào)整。所造成的后果就是蓄電池提前失效或損壞，直接威脅電網(wǎng)的安全運行。
特別是對于廣泛采用的閥控密封鉛酸蓄電池，雖具有不需加酸加水、維護量小的優(yōu)點，但對于充電設(shè)備的3項指標(biāo)具有嚴(yán)格的要求，如不滿足要求則會發(fā)生干涸、熱失控等故障，很快失效報廢。如1999年,石家莊供電公司220kV大河站、王里站2組GFM-300Ah閥控密封鉛酸蓄電池投運，因充電機技術(shù)指標(biāo)不滿足要求，僅運行了1a和3a即報廢，對變電站乃至電網(wǎng)的安全運行造成了重大威脅。
另外，目前變電站多采用綜合自動化技術(shù)，蓄電池采用柜式安裝，與自動化設(shè)備同裝一室，充電機性能出現(xiàn)問題會造成蓄電池發(fā)熱、溢酸等問題，嚴(yán)重者甚至發(fā)生爆炸。
國內(nèi)進行直流電源性能檢測的機構(gòu)以及生產(chǎn)廠家用于直流電源檢測的設(shè)備均為固定式設(shè)備，如固定式調(diào)壓器、負(fù)載箱，體積、重量大，無法移動、檢測，分析儀器儀表均為常規(guī)設(shè)備如電壓表、電流表、示波器等，接線復(fù)雜，使用不便，不適合在各變電站移動使用。
目前，對于直流電源的檢測不具備調(diào)整交流輸入電壓設(shè)備，只能采用市電交流，因此不能檢驗交流輸入電壓變化情況下的3個參數(shù)，而充電機往往在輸入交流電壓變化時穩(wěn)壓，穩(wěn)壓精度不能滿足要求；而且現(xiàn)場一般通過電爐絲調(diào)節(jié)充電機輸出電壓、電流，但輸出容量往往過小，達不到規(guī)定范圍。造成的后果就是現(xiàn)場人員不能按照規(guī)定進行全部測試點的檢測，特別是一些易發(fā)現(xiàn)問題的極限點的檢測，如交流輸入電壓+10%、輸出空載情況下的穩(wěn)壓精度。本文介紹一種自行研制的、適合變電站使用的移動式直流電源微機檢測系統(tǒng)。 來源:http://tede.cn
2系統(tǒng)組成及功能
該系統(tǒng)采用的檢測方法嚴(yán)格按DL/T459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定執(zhí)行，實現(xiàn)對充電機3項指標(biāo)的檢測，避免由于檢測方法的爭議造成用戶與生產(chǎn)廠商對檢測結(jié)果的爭議。
系統(tǒng)可實現(xiàn)的三相交流輸入電壓調(diào)整范圍為380V±15%；檢測數(shù)據(jù)精度≤0.5%，額定檢測容量50A，可實現(xiàn)50A及以下容量充電機的檢測，以及500A·h及以下蓄電池組容量試驗。系統(tǒng)可自動檢測；漢化液晶顯示，可打印測試結(jié)果；且人機對話方便。
該系統(tǒng)在設(shè)計上采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，2人即可搬動，方便車載運輸及在各變電站移動檢測。
系統(tǒng)由參數(shù)測試裝置（系統(tǒng)主機）、交流電壓調(diào)整裝置、直流輸出負(fù)載調(diào)整裝置組成，見圖1。采用微型計算機控制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)被試充電機的交流輸入電壓及輸出負(fù)載，同時系統(tǒng)主機自動進行采樣計算，實現(xiàn)對充電機3項技術(shù)指標(biāo)的檢測。
2.1交流電壓調(diào)整裝置
由三相可調(diào)變壓器及其控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)以輔助單片機為控制核心,接收系統(tǒng)主機指令，通過伺服電機控制三相可調(diào)變壓器調(diào)節(jié)輸出電壓大校為降低體積與重量，從設(shè)計角度考慮，充分利用調(diào)整電壓范圍不大（20%）的特點進行了專門設(shè)計。
2.2直流輸出負(fù)載調(diào)整裝置
由發(fā)熱元件及其控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)以輔助單片機為控制核心,接收主機指令，控制負(fù)載調(diào)整裝置以控制充電機輸出電壓或電流的大校為降低體積與重量，發(fā)熱元件采用PTC發(fā)熱陶瓷元件，采用8421排列組合方式并配合可調(diào)電阻，實現(xiàn)對輸出負(fù)載的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。
2.3參數(shù)測試裝置
該部分是整體設(shè)備的測量控制中心，它控制電動調(diào)壓器以及負(fù)載調(diào)整裝置，使充電機達到測試所需狀態(tài)；測量被試充電機的有關(guān)輸出量，并對結(jié)果實施分析計算，最終得出3個參數(shù)。
2.3.1主機電路板
采用89C52單片機作為智能控制的核心，輔以A/D轉(zhuǎn)換7109及鍵盤電路、通訊電路、報警電路等外圍電路，使整機實現(xiàn)智能化。由傳感器反饋回的電壓信號和電流信號同時也通過7109轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進入單片機，通過單片機調(diào)整后，顯示輸出；采用液晶顯示器、微型打印機、薄膜按鍵作為人機界面，漢化方式。
2.3.2A/D轉(zhuǎn)換部分
來自傳感器的電壓、電流信號經(jīng)同相放大、有源濾波、模擬開關(guān)（4051）選擇后，送至12位A/D轉(zhuǎn)換器AD7109，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量由數(shù)據(jù)總線送入89C52。由于A/D的時鐘為工頻整倍數(shù)，所以能抑制工頻干擾。AD7109與89C52采用典型的總線擴展接法。
紋波電壓信號經(jīng)帶通濾波、峰值保持等處理后到高速AD進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量由數(shù)據(jù)總線送入89C52。
2.3.3工藝參量存貯部分
EEPROMX25045與89C52、P17～P14接口，構(gòu)成工藝參量存貯器，通過軟件控制，可將需要記憶的參量寫入X25045，這些數(shù)據(jù)停電后仍可保持10a之久。
2.3.4串行口通道
采用模擬開關(guān)CD4052擴展通訊口實現(xiàn)與輔機的交互式通訊。一路與觸摸屏通訊,一路與三相輸入交流電壓調(diào)整裝置通訊,一路與直流輸出負(fù)載調(diào)整裝置通訊。該通信方式為全雙工異步串行通信，波特率為9600，每幀由1位起始位（0）、8位數(shù)據(jù)位（低位在先）、1位停止位（1）構(gòu)成。
2.3.5控制軟件
控制軟件包括主程序、中斷服務(wù)程序及若干子程序，全部軟件約5Ｋ字節(jié)。主程序主要執(zhí)行初始化程序，接受工作狀態(tài)設(shè)置，進行鍵盤處理和刷新顯示等功能。中斷服務(wù)程序主要執(zhí)行采樣信號處理，包括浮點運算子程序、定點運算子程序、Ｅ2ＰＲＯＭ讀寫子程序等若干子程序。其核心是采樣信號處理，因為電壓、電流的反饋信號是一切控制的基礎(chǔ)，采樣信號的穩(wěn)定性和誤差度直接影響著控制精度。在設(shè)計上通過啟動A/D轉(zhuǎn)換器進行連續(xù)多次采樣，將采樣結(jié)果累加起來，經(jīng)抗干擾去極值處理后，除以有效采樣次數(shù)，即得到穩(wěn)定的采樣信號。
3 現(xiàn)場應(yīng)用情況
2002年9月，石家莊供電公司檢修工區(qū)某班組裝備該套設(shè)備，首次應(yīng)用于新投設(shè)備的交接驗收工作中。結(jié)合某110kV變電站直流電源改造投運工作，檢修人員將該套系統(tǒng)運至變電站，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，對該站新裝充電機進行3項指標(biāo)的全自動檢測，并對蓄電池組進行了容量試驗。檢測結(jié)果顯示，#1充電機穩(wěn)壓精度低于國標(biāo)規(guī)定，充電機生產(chǎn)廠方對充電機控制回路重新進行了調(diào)整，使指標(biāo)達到了要求，保證了設(shè)備的投運質(zhì)量。
該班組于2002年10月，首次實現(xiàn)對直流電源系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測，并將該項檢測納入定期維護工作內(nèi)容，并先后進行了中華、大河等站充電機的3項指標(biāo)測試，有效地保障了直流系統(tǒng)的安全可靠運行。
4結(jié)論
移動式直流電源設(shè)備微機檢測系統(tǒng)成功地解決了直流電源的現(xiàn)場檢測問題，可以定期驗證和發(fā)現(xiàn)設(shè)備技術(shù)性能問題，杜絕事故隱患，便于變電站、發(fā)電廠直流電源設(shè)備進行現(xiàn)場整機技術(shù)性能的檢測，確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行。
