集成式直流絕緣檢測裝置測試儀的研制*

摘要：在實(shí)際推廣應用中，極大地提高運檢人員的工作效率，保障了電網(wǎng)的安全運行。

*基金項目：2020年國家電網(wǎng)公司研究開(kāi)發(fā)費項目計劃（群創(chuàng )和技術(shù)標準）(5211JX20000F)資助

0   引言

隨著(zhù)我國經(jīng)濟社會(huì )高速發(fā)展，對電網(wǎng)建設的要求不斷增強，變電站作為電網(wǎng)支撐節點(diǎn)其重要性和數量都逐年提升。直流電是變電站的“血液”，為變電站的控制、監測、保護等各項功能提供動(dòng)力，是變電站不可或缺的一部分。直流電源是電力系統中非常重要的部分，在電網(wǎng)正常運行中，承擔著(zhù)極為重要的任務(wù)，而且隨著(zhù)變電站智能化的加深，保護微機化的廣泛應用，進(jìn)一步突顯出直流系統在變電站日常維護中的重要性，而直流電在系統中的作用較特殊，主要是為系統相關(guān)設備供電，特別是能直接對變電站保護、控制、監測、通信等眾多設備提供直流電源，保證供電連續性。當系統出現問(wèn)題時(shí)，檢修照明也來(lái)自于直流電源的供給，直流電源在電力系統具有巨大的重要性。只有確保直流系統穩定運行，才能從根本上維護電力系統變電站穩定有效運行。

直流系統出現對地絕緣不良等故障，整個(gè)變電站的控制保護裝置將存在誤動(dòng)甚至癱瘓的風(fēng)險，因此，直流系統“血液”的實(shí)時(shí)準確監測就顯得尤為重要。直流絕緣檢測裝置可以實(shí)時(shí)監測“血液”是否正常，各項指標是否完善^[1-5]。

直流絕緣檢測裝置的性能指標在公司層面尚無(wú)統一的校驗規范，現場(chǎng)通常采用試驗線(xiàn)直接接地方式進(jìn)行試驗，只能依靠經(jīng)驗校驗單一性能指標，甚至無(wú)法保證工作人員的安全，因此標準化作業(yè)時(shí)間長(cháng)、效率低、人力資源利用率低等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足未來(lái)堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。立足堅強智能電網(wǎng)建設要求，提升電網(wǎng)工作標準化水平，進(jìn)一步提升工作效率，精益化管理生產(chǎn)隊伍，提高供電服務(wù)質(zhì)量，本文開(kāi)展了集成式直流絕緣檢測裝置測試儀的研究。

本文的創(chuàng )新點(diǎn)為：針對變電站直流絕緣監察裝置調試手段落后，制作了集成式直流絕緣檢測裝置測試儀，能夠模擬直流單極接地/兩極接地、母線(xiàn)欠壓/過(guò)壓、模擬實(shí)際工作雜散電容提高調試準確性，大大提高了調試檢修效率。

作者簡(jiǎn)介：吳立文（1981-至今），男，浙江嘉興人，工程師，從事變電運檢工作。

1   現狀分析

傳統直流絕緣監測裝置的檢修周期為2年/次，也就意味著(zhù)需要在2年時(shí)間內完成所有的直流絕緣監測裝置校驗工作。為繼續提升變電設備狀態(tài)管理水平，增強變電站各類(lèi)保供電任務(wù)能力，公司要求每年迎峰度夏前完成所有成所有變電站的直流絕緣監測裝置的調試工作，也就意味著(zhù)將直流絕緣監測裝置的檢修周期從2年縮短為1年。

對嘉興地區所有變電所調研如下：220 kV變電站33座、110 kV變電站141座、35 kV變電站26座。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，對電能供應提出了更高的要求；嘉興公司加快電網(wǎng)建設的需求，對電網(wǎng)的運維管理水平的提升需求，要求縮短運維檢修周期；而隨著(zhù)變電站數量增加，員工數量不變，對運維檢修工作效率提出更高的需求。

目前，直流絕緣檢測裝置僅在投產(chǎn)階段由廠(chǎng)家人員對其參數和基本功能進(jìn)行簡(jiǎn)單測試，公司層面尚無(wú)統一規范的定期校驗規范?，F場(chǎng)通常采用試驗線(xiàn)直接接地方式進(jìn)行試驗，無(wú)法保證工作人員的安全；現有直流接地試驗裝置功能單一，無(wú)法檢測直流絕緣檢測裝置的各項性能指標，對發(fā)電廠(chǎng)/變電站安全運行是一個(gè)嚴重隱患。針對現有的直流接地試驗裝置功能單一、安全性不足等問(wèn)題，根據現場(chǎng)工作需要設計了一種多功能直流接地試驗裝置，校驗直流絕緣檢測裝置的各項參數是否滿(mǎn)足設計要求，方便直流絕緣檢測裝置的性能測試實(shí)驗、直流接地的檢測和排查，應用前景廣泛。

2   制定方案

從直流絕緣檢測檢測裝置的功能入手，確定測試儀的基本模塊。一般而言，變電站直流絕緣檢測裝置應具備：①直流接地報警；②絕緣能力降低報警；③交流竄入報警；④過(guò)壓/欠壓報警等功能?；谝陨瞎δ?，測試儀應具備固定電阻和可變電阻模塊（共同組成平衡橋）、直流調壓模塊、交流電源模塊。此外為了更好模擬實(shí)際運行狀態(tài)（即雜散電容干擾），考慮配備電容模塊；為了提高效率，增加可視化模塊，即各種測量?jì)x表，便于對比參數是否一致。

根據絕緣檢測裝置的實(shí)際功能設定，對應的測試儀應具備以下幾個(gè)模塊調壓、電源、固定電阻、可調電阻、電容以及測量共6大模塊（如圖1），應實(shí)現直流接地模擬電阻、可調直流電源輸出、電容輸出等功能，實(shí)現對直流絕緣監測裝置的調試。

圖1 集成式直流絕緣檢測裝置測試儀模塊劃分

通過(guò)將各個(gè)功能模塊集成實(shí)現一次接線(xiàn)完成多項功能校驗，減少拆接線(xiàn)次數（1個(gè)間隔只裝拆1次接線(xiàn)），大幅縮短調試時(shí)間，提高了工作效率。

3   方案實(shí)施

通過(guò)對方案的細化分解，通過(guò)對相關(guān)參數及優(yōu)缺點(diǎn)對比分析最終確定細化后方案如圖2所示。

圖2 方案細化分解圖

步驟1依據目標：①調壓器輸出穩定，誤差不超過(guò)5%；②輸出電壓可調可控，完成交流模塊的選擇，查詢(xún)相關(guān)自耦調壓器型號，選型采購調壓模塊，確保滿(mǎn)足要求。

步驟2依據目標：①電源供電穩定；②各種工況均能適應，完成電源模塊選擇，對比直流電池供電和交流逆變調壓確定采用直流電池供電，進(jìn)一步選?、匐姵剡B續供電時(shí)間；②使用壽命長(cháng)，選型采購電源模塊，確保滿(mǎn)足要求。

步驟3依據目標：①電阻阻值穩定；②使用壽命③阻值輸出可控，調節誤差小，選型采購固定電阻模塊和可調電阻模塊，確保滿(mǎn)足要求。

4   效果檢查

通過(guò)接入測試儀不同的端口，能夠實(shí)現交流輸出、直流電阻輸出（單極接地、兩極接地）、直流輸出（母線(xiàn)過(guò)壓/欠壓）、電容輸出等，從而校驗直流絕緣檢測裝置各項定值：①過(guò)壓、欠壓告警定值；②預告警電阻定值校驗；③整定電阻定值校驗；④交流竄入定值校驗；⑤正或負接地告警定值校驗；⑥不同饋線(xiàn)正負兩點(diǎn)平衡接地/不平衡接地定值；⑦不同饋線(xiàn)兩點(diǎn)接地告警定值等。

1）在安全方面。為保證成果安全、可靠投入使用，對各裝置的各項數據進(jìn)行檢測，各項數據合格100%。在多處現場(chǎng)實(shí)踐應用的過(guò)程中，效果良好，經(jīng)相關(guān)部門(mén)認證，測試儀在安全、質(zhì)量、管理、成本等方面均無(wú)負面影響。

2）在效率方面。采用集成式直流絕緣檢測裝置測試儀后，使得調試工作時(shí)間大大縮短，由350 min縮短至152.6 min，較使用前節省197.4 min，效率提升56.4 %。

通過(guò)編寫(xiě)編制《集成式直流絕緣檢測裝置測試儀作業(yè)指導書(shū)》、《集成式直流絕緣檢測裝置測試儀使用說(shuō)明書(shū)》、圖紙歸檔、裝置培訓對檢修工作人員開(kāi)展專(zhuān)項培訓等方法進(jìn)行成果鞏固。并通過(guò)培訓使得調試人員熟悉裝置使用操作流程，提升工作效率。

目前已受理發(fā)明專(zhuān)利3項：CN201910630587.7《一種多功能直流接地試驗裝置及直流接地故障檢測方法》，CN201910630598.5《一種高安全性的直流接地試驗裝置》，CN201910631620.8《一種直流接地的過(guò)流保護裝置》。

5   結論

本文以減少單個(gè)110 kV變電站的直流絕緣監測裝置調試時(shí)間、提高工作效率、提高供電服務(wù)質(zhì)量為目的，通過(guò)調查研究，設計研制出集成式直流絕緣檢測裝置測試儀，實(shí)現絕緣檢測裝置參數有效檢驗，大大提高了調試檢修效率，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1] 國家能源局.中華人民共和國電力行業(yè)標準直流電源系統監測技術(shù)條件(DL/T1392.2014)[M].北京:中國電力出版社,2014.

[2] 國家能源局.中華人民共和國電力行業(yè)標準直流電流系統用測試設備通用技術(shù)條件(DL/T 1397.2014).北京:中國電力出版社,2014.

[ 3 ] 國家能源局. 國家能源局關(guān)于印發(fā)防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求通知[ M ] . 北京: 中國電力出版社,2014.

[4] 國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準直流電流系統用測試設備通用技術(shù)條件(Q/GDW 1901.2013) [M].北京:中國電力出版社,2014.

[5] 戴春怡.交直流電源與測量表計[M].北京:中國電力出版社,2005.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年8月期）