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(yīng)用中，極大地提高運(yùn)檢人員的工作效率，保障了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

*基金項(xiàng)目：2020年國家電網(wǎng)公司研究開發(fā)費(fèi)項(xiàng)目計(jì)劃（群創(chuàng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）(5211JX20000F)資助

0   引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展，對電網(wǎng)建設(shè)的要求不斷增強(qiáng)，變電站作為電網(wǎng)支撐節(jié)點(diǎn)其重要性和數(shù)量都逐年提升。直流電是變電站的“血液”，為變電站的控制、監(jiān)測、保護(hù)等各項(xiàng)功能提供動力，是變電站不可或缺的一部分。直流電源是電力系統(tǒng)中非常重要的部分，在電網(wǎng)正常運(yùn)行中，承擔(dān)著極為重要的任務(wù)，而且隨著變電站智能化的加深，保護(hù)微機(jī)化的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步突顯出直流系統(tǒng)在變電站日常維護(hù)中的重要性，而直流電在系統(tǒng)中的作用較特殊，主要是為系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備供電，特別是能直接對變電站保護(hù)、控制、監(jiān)測、通信等眾多設(shè)備提供直流電源，保證供電連續(xù)性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，檢修照明也來自于直流電源的供給，直流電源在電力系統(tǒng)具有巨大的重要性。只有確保直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，才能從根本上維護(hù)電力系統(tǒng)變電站穩(wěn)定有效運(yùn)行。

直流系統(tǒng)出現(xiàn)對地絕緣不良等故障，整個變電站的控制保護(hù)裝置將存在誤動甚至癱瘓的風(fēng)險，因此，直流系統(tǒng)“血液”的實(shí)時準(zhǔn)確監(jiān)測就顯得尤為重要。直流絕緣檢測裝置可以實(shí)時監(jiān)測“血液”是否正常，各項(xiàng)指標(biāo)是否完善^[1-5]。

直流絕緣檢測裝置的性能指標(biāo)在公司層面尚無統(tǒng)一的校驗(yàn)規(guī)范，現(xiàn)場通常采用試驗(yàn)線直接接地方式進(jìn)行試驗(yàn)，只能依靠經(jīng)驗(yàn)校驗(yàn)單一性能指標(biāo)，甚至無法保證工作人員的安全，因此標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)時間長、效率低、人力資源利用率低等問題，難以滿足未來堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。立足堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)要求，提升電網(wǎng)工作標(biāo)準(zhǔn)化水平，進(jìn)一步提升工作效率，精益化管理生產(chǎn)隊(duì)伍，提高供電服務(wù)質(zhì)量，本文開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(jiān)察裝置調(diào)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、母線欠壓/過壓、模擬實(shí)際工作雜散電容提高調(diào)試準(zhǔn)確性，大大提高了調(diào)試檢修效率。

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

1   現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)直流絕緣監(jiān)測裝置的檢修周期為2年/次，也就意味著需要在2年時間內(nèi)完成所有的直流絕緣監(jiān)測裝置校驗(yàn)工作。為繼續(xù)提升變電設(shè)備狀態(tài)管理水平，增強(qiáng)變電站各類保供電任務(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(jiān)測裝置的調(diào)試工作，也就意味著將直流絕緣監(jiān)測裝置的檢修周期從2年縮短為1年。

對嘉興地區(qū)所有變電所調(diào)研如下：220 kV變電站33座、110 kV變電站141座、35 kV變電站26座。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能供應(yīng)提出了更高的要求；嘉興公司加快電網(wǎng)建設(shè)的需求，對電網(wǎng)的運(yùn)維管理水平的提升需求，要求縮短運(yùn)維檢修周期；而隨著變電站數(shù)量增加，員工數(shù)量不變，對運(yùn)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)階段由廠家人員對其參數(shù)和基本功能進(jìn)行簡單測試，公司層面尚無統(tǒng)一規(guī)范的定期校驗(yàn)規(guī)范?，F(xiàn)場通常采用試驗(yàn)線直接接地方式進(jìn)行試驗(yàn)，無法保證工作人員的安全；現(xiàn)有直流接地試驗(yàn)裝置功能單一，無法檢測直流絕緣檢測裝置的各項(xiàng)性能指標(biāo)，對發(fā)電廠/變電站安全運(yùn)行是一個嚴(yán)重隱患。針對現(xiàn)有的直流接地試驗(yàn)裝置功能單一、安全性不足等問題，根據(jù)現(xiàn)場工作需要設(shè)計(jì)了一種多功能直流接地試驗(yàn)裝置，校驗(yàn)直流絕緣檢測裝置的各項(xiàng)參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求，方便直流絕緣檢測裝置的性能測試實(shí)驗(yàn)、直流接地的檢測和排查，應(yīng)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(yīng)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過壓/欠壓報警等功能?；谝陨瞎δ埽瑴y試儀應(yīng)具備固定電阻和可變電阻模塊（共同組成平衡橋）、直流調(diào)壓模塊、交流電源模塊。此外為了更好模擬實(shí)際運(yùn)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，即各種測量儀表，便于對比參數(shù)是否一致。

根據(jù)絕緣檢測裝置的實(shí)際功能設(shè)定，對應(yīng)的測試儀應(yīng)具備以下幾個模塊調(diào)壓、電源、固定電阻、可調(diào)電阻、電容以及測量共6大模塊（如圖1），應(yīng)實(shí)現(xiàn)直流接地模擬電阻、可調(diào)直流電源輸出、電容輸出等功能，實(shí)現(xiàn)對直流絕緣監(jiān)測裝置的調(diào)試。

圖1 集成式直流絕緣檢測裝置測試儀模塊劃分

通過將各個功能模塊集成實(shí)現(xiàn)一次接線完成多項(xiàng)功能校驗(yàn)，減少拆接線次數(shù)（1個間隔只裝拆1次接線），大幅縮短調(diào)試時間，提高了工作效率。

3   方案實(shí)施

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

圖2 方案細(xì)化分解圖

步驟1依據(jù)目標(biāo)：①調(diào)壓器輸出穩(wěn)定，誤差不超過5%；②輸出電壓可調(diào)可控，完成交流模塊的選擇，查詢相關(guān)自耦調(diào)壓器型號，選型采購調(diào)壓模塊，確保滿足要求。

步驟2依據(jù)目標(biāo)：①電源供電穩(wěn)定；②各種工況均能適應(yīng)，完成電源模塊選擇，對比直流電池供電和交流逆變調(diào)壓確定采用直流電池供電，進(jìn)一步選?、匐姵剡B續(xù)供電時間；②使用壽命長，選型采購電源模塊，確保滿足要求。

步驟3依據(jù)目標(biāo)：①電阻阻值穩(wěn)定；②使用壽命③阻值輸出可控，調(diào)節(jié)誤差小，選型采購固定電阻模塊和可調(diào)電阻模塊，確保滿足要求。

4   效果檢查

通過接入測試儀不同的端口，能夠?qū)崿F(xiàn)交流輸出、直流電阻輸出（單極接地、兩極接地）、直流輸出（母線過壓/欠壓）、電容輸出等，從而校驗(yàn)直流絕緣檢測裝置各項(xiàng)定值：①過壓、欠壓告警定值；②預(yù)告警電阻定值校驗(yàn)；③整定電阻定值校驗(yàn)；④交流竄入定值校驗(yàn)；⑤正或負(fù)接地告警定值校驗(yàn)；⑥不同饋線正負(fù)兩點(diǎn)平衡接地/不平衡接地定值；⑦不同饋線兩點(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(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格100%。在多處現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用的過程中，效果良好，經(jīng)相關(guān)部門認(rèn)證，測試儀在安全、質(zhì)量、管理、成本等方面均無負(fù)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(diào)試工作時間大大縮短，由350 min縮短至152.6 min，較使用前節(jié)省197.4 min，效率提升56.4 %。

通過編寫編制《集成式直流絕緣檢測裝置測試儀作業(yè)指導(dǎo)書》、《集成式直流絕緣檢測裝置測試儀使用說明書》、圖紙歸檔、裝置培訓(xùn)對檢修工作人員開展專項(xiàng)培訓(xùn)等方法進(jìn)行成果鞏固。并通過培訓(xùn)使得調(diào)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)明專利3項(xiàng)：CN201910630587.7《一種多功能直流接地試驗(yàn)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(yàn)裝置》，CN201910631620.8《一種直流接地的過流保護(hù)裝置》。

5   結(jié)論

本文以減少單個110 kV變電站的直流絕緣監(jiān)測裝置調(diào)試時間、提高工作效率、提高供電服務(wù)質(zhì)量為目的，通過調(diào)查研究，設(shè)計(jì)研制出集成式直流絕緣檢測裝置測試儀，實(shí)現(xiàn)絕緣檢測裝置參數(shù)有效檢驗(yàn)，大大提高了調(diào)試檢修效率，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家能源局.中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)直流電源系統(tǒng)監(jiān)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(biāo)準(zhǔn)直流電流系統(tǒng)用測試設(shè)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(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)直流電流系統(tǒng)用測試設(shè)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(jì)[M].北京:中國電力出版社,2005.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年8月期）