电池组是变电站直流系统的备用电源。当变电站交流失电时，直流母线迅速反供，为站内重要设备提供电能，确保继电保护装置和断路器的可靠运行，达到故障切除的目的。《国家电网有限公司18项重大电网反事故措施（2018年修订版）》（以下简称《国家电网18项反措施》）要求，站直流电源系统运行时，禁止电池组脱离直流母线。虽然电池组脱离直流母线的概率很小，但一旦发生，将是灾难性事故，造成极其重大的经济损失和社会影响。

1、变电站电池组管理面临的新问题

1.电池的特性决定了其不能应用其他备件备件的库存方式

一般来说，当变电站设备出现故障时，库存设备可用于快速更换。但电池组中的个别电池损坏，不能随意更换，需要与厂家、同型号、同批次电池相同，内阻相同，否则新旧电池一起使用，会加速整组电池的损坏。因此，当电池组中的电池损坏时，不能简单地用其他电池更换，只能拆除；当一组电池组中损坏的电池达到一定数量，使电池组电压不能满足DC系统的要求时，必须更换整组。此外，由于电池自放电现象，任何电池的容量在一段时间内自然会下降，如果时间足够长，电池会因容量消失而损坏。因此，必须配备DC充电装置，对电池进行长期充电维护。

2.东郊变GZDW11A直流系统电压异常报警

2000年11月，东郊变直流屏报警。现场检查发现，电压异常报警，合闸母线电压约280V。此时，两个模块的输出电压也异常上升到280V左右。监控单元的故障灯报警，“丝”过充电气泡的声音可以在封闭的电池中听到。立即停止充电模块，用电池带直流负荷，停止监测模块，此时直流母线电压恢复正常。首先采取以下措施，断开充电屏的交流电源，使充电设备断电。几分钟后，给上交流电，投入监控模块和充电模块，故障依然存在。初步判断是监测模块内部故障引起的电压异常。此时，停止故障监控、充电模块，将系统内备用模块投入运行。备用模块直接在直流控制母线上，为控制母线供电，带有常规直流负荷，开关闭合电流由蓄电池供电。厂家检查后发现监控模块出现故障，监控芯片损坏，导致输出模块电压异常升高，更换芯片后消除故障。这里需要注意的是，当设备出现故障时，当故障无法处理时，应及时投入备用模块带出DC负荷，以确保电池不能过放电。还应尽快联系厂家处理。

基本发明的目的和基本方案

目前，变电站采用的电池供电方式一旦交流输入异常，电池就需要在车站带来负荷，以确保继电保护装置的有效动作切除故障。由于电池容量验证非常重要，目前110kV及以下变电站仅配备一套电池，验证时存在短路风险和保护装置失电风险。因此，迫切需要开发一种特殊的工具来解决这个问题，以保护变电站保护室的电池组运行和维护，以防止短路和失电。

背景技术

变电站保护机房电池组运行维护，防止短路和失电。快速更换专用工具具有防止控制母体失压的专用直流旁路电路。110kV和35kV站多为充电屏和电池组(俗称一电一充)。放电时，充电机和电池应脱离。此时，一旦交流失电，控制母体就会失压。采用“直流屏电池检测专用在线装置，防止短路和失电快速接入”，可安全高效地实现电池接入和退出。

该装置可防止电池短路，由以下内容组成：（1）在电池屏幕上安装放电接口，中间有直流断路器过载和短路保护；（2）将放电电池输入线接头转换为插头端子，放电前只需将正负极插头连接到电池防短路接入装置；（3）关闭装置上的开关连接到电池组，实现短路保护。由于放电器本身具有正负连接和断路保护，实现了双重保护。（4）采用直流屏幕电池检测防短路、防失电快速接入技术。一旦交流失电电池没有时间间隔，同时给控制母电源功能，充分保证运行安全。

本发明技术方案的详细阐述

目前，云南电网有限公司变电站更换故障电池一般断开DC电源，将备用电池放在充电机上，然后退出待更换电池，大大降低了更换速度，影响了DC系统运行的安全。在110kV及以下变电站仅配备一套电池组的情况下，电池组不能开路或短路，故障电池更换非常困难。因此，本项目研究了一种专用的DC屏幕电池检测，以防止短路和失电快速接入，可以解决上述问题。该装置可在以下三种状态下进行：

1.电池组不与充电机断开，电池组在浮充状态下，直接更换故障电池。

2.在更换过程中，充电机输入端停电或充电机故障，可直接更换故障电池。

3.在更换过程中，遇到大功率重合闸装置的动作，可直接更换故障电池。

1.将一个端子插入要更换的电池正极，将两个端子插入要更换的电池负极。同时，六盏灯亮着，表示正负极已被识别。如果六盏灯不亮，则交换一个端子和两个端子以确认其极性。

2、将三个端子插入要更换的电池负极中。

3、将两个端子插入待更换的电池正极，五个数字管显示电压，表示接线正确。

4.将一个端子插入电池正极进行更换。7盏灯亮，表示电池固定牢固后可以更换。如果8盏灯亮，则表示连接不牢固。检查连接点并重新更换。

5、4处为电源开关，工作前连接，5处有数字ON表示运行正常。

本发明的优点

1.当110kV及以下变电站只有一组电池运行时，可在线更换单一劣化电池，无需退出运行中的电池组。

2.该设备安全可靠，具有电池方向自动识别分析功能。

3.该设备重量轻，携带方便，操作简单，仅一人即可实现电池更换。

4.该设备配备了更换电池的安全工具，不需要使用其他设备。

本发明构思的关键点

本技术方案的关键在于：

在电池屏幕上安装放电接口，中间有直流断路器过载和短路保护，将放电电池输入线接头转换为插头端子，放电前只需将正负极插头连接到电池防短路接入装置，关闭装置可连接到电池组，实现短路保护，由于放电器本身具有正负连接和断路保护，实现双重保护。

结束语

综上所述，基于电压比较法的监测原理，本文开发的变电站直流系统电池组自动投入装置可以监测电池组脱离直流母线，确保电池组错误脱离直流母线时能够及时投入，避免交流故障导致直流系统失电的重大风险，消除安全隐患，满足变电站自动化设备、通信设备不断电的评价指标和保护装置设备可靠性的要求。