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摘要：介绍采用逆变放电装置的一体化直流操作电源系统，并对蓄电池放电参数进行检测，证明该装置可在线对电池放电并逆变回馈电网。装置有恒流放电，维护方便等特点。
关键词：有源逆变 蓄电池放电 DC/DC DC/AC
0 引言
电力直流操作电源系统通常由蓄电池组、充电器、馈线、检测、监控等组成，作为变电站（所）的控制、信号、操作、保护及自动装置、事故照明等设备的控制和操作电源。是变电站（所）正常运行的重要环节。
蓄电池组作为能量储存及转换的装置，是该系统的核心，因此对蓄电池组的维护及检修成为站内二次工作人员的常规内容。在蓄电池组维护过程中，为活化蓄电池、测量蓄电池容量，须定期（半年或一年）对蓄电池进行充放电试验。目前较多采用的是电阻放电装置，将电能转化为热能，该种放电方式简单，易于操作，造价低。但这种放电方式存在以下弊端：①需要专业人员进行跟踪，劳动强度较大。②放电电流无法保持恒定，对蓄电池测量结果有较大偏差。③装置释放热量较大，对设备环境形成安全隐患。
有源逆变蓄电池放电装置可将直流电转为交流并回馈电网，该装置采用DSP数字控制技术，结合高频开关整流技术及直流监控单元，可设定放电电流及放电终止条件，计算蓄电池容量，具有高可靠、高集成性的特点。
1 有源逆变放电系统的原理及组成
1.1逆变放电装置原理 装置由DC/DC和DC/AC两个功率单元组成，除此之外还有辅助电源、输入输出检测保护电路、切换电路。直流输入经EMI滤波以满足输入电流谐波及EMC标准。DC/DC变换经过高频变压器输出后经整流滤波输出DC，用于后级DC/AC全桥逆变电路工作输出AC220V。可控硅切换作用是可切换逆变模块为逆变输出还是回馈电网。
辅助电源为两种，一种在DC/DC变换之前，利用直流输入产生控制电路所需电源。另一种利用交流电网输入产生控制电路所需电源。输入检测实现输入过欠压检测。DC/DC，DC/AC检测保护电路包括输出电压电流检测，风扇温度检测等，用于对DC/DC、DC/AC进行控制和保护。485通讯用于实现通讯功能。
DC/DC，DC/AC变换控制电路可控制蓄电池恒流放电，并将直流电压变换为整流逆变电路所需的电压。蓄电池放电设置电流与实际电流进行比较，误差信号经过内部调节器送入控制器，控制器产生控制信号，经驱动电路驱动后控制IGBT元件，即可使实际放电电流跟踪给定电流，达到恒流放电的目的。如整流逆变电路故障无法向电网回馈交流电，而此时直流变换控制电路仍处于恒流放电状态，会引起直流侧电压升高。为避免设备过压，在控制电路中引入电压限压控制环，当直流侧电压高于设定值时，电路转换为恒压控制。
1.2 系统配置方案 本文举例在10~110kV变电站（所）应用案例的系统组成：充电器、监控单元、检测单元，逆变放电装置。原理图如下图2所示（图中仅表示各部件间电气联系，省略必要的保护器件）：
配置表：充电器：艾默生ER22010/T；蓄电池：理士DJ200；电池巡检仪：艾默生EBU01；监控单元：艾默生EMU10；检测单元：艾默生EDU01；逆变放电装置：艾默生UBI3KVA-220F；谐波表：斯菲尔PA2000。
2 案例分析
本文举例国内某35kV地面变电站，采用一体化成套电源柜，配置200Ah（10小时放电率）蓄电池一组（104只），40A充电器一组，一台3kVA有源逆变放电装置，一台监控单元及一套检测单元。
该站仅有一组蓄电池，站内常规负荷电流小于10A，蓄电池长期处于浮充电运行状态。采用的放电维护方法是：每年以实际负荷做一次核对性放电，放出额定容量的30-40％（10小时率60Ah~80Ah）；每3年做一次容量试验，放电深度为80％C10(即160Ah)。
采用有源逆变放电装置进行放电试验，由监控单元通过通讯接口（RS485）设定放电电流（10小时放电率电流20A），放电终止电压（2V×104=208V）。监控装置发出关闭直流电源命令，启动有源逆变放电装置。电池巡检仪实时检测每只蓄电池的电压并通过通信口（RS485）上传给监控单元，当电池总电压低于208V时或单只电池电压低于2V时，监控单元发出关闭有源放电装置命令，重新启动直流电源。放完电后立即用20A电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电，反复放充2~3次，蓄电池组容量得到恢复。
放电过程中在监控单元显示屏中观察，蓄电池放电电流上限为20.02A，下限为19.98A，纹波系数不超过0.1%，说明蓄电池放电电流为恒定。输出交流侧采用电力多功能谐波表检测，输出电流波形接近理想正弦波，且与电网电压反向，说明该装置为向电网回馈能量模式运行，谐波表显示交流输出电流谐波总畸变率THD≤3%。
3 结语
本文采用一体化直流操作电源设备，应用逆变电源设备，实现在线控制蓄电池放电并回馈电网，具有以下特点：①将蓄电池放电能量回馈电网，避免采用电阻假负载放电发热造成的各种隐患；②放电装置为恒流放电，更准确计算蓄电池容量，在线侦测蓄电池特性。③整流、逆变装置均可热插拔，维护方便。
参考文献：
[1]易映萍.单相正弦波逆变蓄电池并網放电装置的研制[J].湖南工程学院学报，2003，(4)：11—14.
[2]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社.2007.
[3]孟宪章，罗晓梅.10/0.4kV变配电实用技术[M].北京：机械工业出版社.2007.
关键词：有源逆变 蓄电池放电 DC/DC DC/AC
0 引言
电力直流操作电源系统通常由蓄电池组、充电器、馈线、检测、监控等组成，作为变电站（所）的控制、信号、操作、保护及自动装置、事故照明等设备的控制和操作电源。是变电站（所）正常运行的重要环节。
蓄电池组作为能量储存及转换的装置，是该系统的核心，因此对蓄电池组的维护及检修成为站内二次工作人员的常规内容。在蓄电池组维护过程中，为活化蓄电池、测量蓄电池容量，须定期（半年或一年）对蓄电池进行充放电试验。目前较多采用的是电阻放电装置，将电能转化为热能，该种放电方式简单，易于操作，造价低。但这种放电方式存在以下弊端：①需要专业人员进行跟踪，劳动强度较大。②放电电流无法保持恒定，对蓄电池测量结果有较大偏差。③装置释放热量较大，对设备环境形成安全隐患。
有源逆变蓄电池放电装置可将直流电转为交流并回馈电网，该装置采用DSP数字控制技术，结合高频开关整流技术及直流监控单元，可设定放电电流及放电终止条件，计算蓄电池容量，具有高可靠、高集成性的特点。
1 有源逆变放电系统的原理及组成
1.1逆变放电装置原理 装置由DC/DC和DC/AC两个功率单元组成，除此之外还有辅助电源、输入输出检测保护电路、切换电路。直流输入经EMI滤波以满足输入电流谐波及EMC标准。DC/DC变换经过高频变压器输出后经整流滤波输出DC，用于后级DC/AC全桥逆变电路工作输出AC220V。可控硅切换作用是可切换逆变模块为逆变输出还是回馈电网。
辅助电源为两种，一种在DC/DC变换之前，利用直流输入产生控制电路所需电源。另一种利用交流电网输入产生控制电路所需电源。输入检测实现输入过欠压检测。DC/DC，DC/AC检测保护电路包括输出电压电流检测，风扇温度检测等，用于对DC/DC、DC/AC进行控制和保护。485通讯用于实现通讯功能。
DC/DC，DC/AC变换控制电路可控制蓄电池恒流放电，并将直流电压变换为整流逆变电路所需的电压。蓄电池放电设置电流与实际电流进行比较，误差信号经过内部调节器送入控制器，控制器产生控制信号，经驱动电路驱动后控制IGBT元件，即可使实际放电电流跟踪给定电流，达到恒流放电的目的。如整流逆变电路故障无法向电网回馈交流电，而此时直流变换控制电路仍处于恒流放电状态，会引起直流侧电压升高。为避免设备过压，在控制电路中引入电压限压控制环，当直流侧电压高于设定值时，电路转换为恒压控制。
1.2 系统配置方案 本文举例在10~110kV变电站（所）应用案例的系统组成：充电器、监控单元、检测单元，逆变放电装置。原理图如下图2所示（图中仅表示各部件间电气联系，省略必要的保护器件）：
配置表：充电器：艾默生ER22010/T；蓄电池：理士DJ200；电池巡检仪：艾默生EBU01；监控单元：艾默生EMU10；检测单元：艾默生EDU01；逆变放电装置：艾默生UBI3KVA-220F；谐波表：斯菲尔PA2000。
2 案例分析
本文举例国内某35kV地面变电站，采用一体化成套电源柜，配置200Ah（10小时放电率）蓄电池一组（104只），40A充电器一组，一台3kVA有源逆变放电装置，一台监控单元及一套检测单元。
该站仅有一组蓄电池，站内常规负荷电流小于10A，蓄电池长期处于浮充电运行状态。采用的放电维护方法是：每年以实际负荷做一次核对性放电，放出额定容量的30-40％（10小时率60Ah~80Ah）；每3年做一次容量试验，放电深度为80％C10(即160Ah)。
采用有源逆变放电装置进行放电试验，由监控单元通过通讯接口（RS485）设定放电电流（10小时放电率电流20A），放电终止电压（2V×104=208V）。监控装置发出关闭直流电源命令，启动有源逆变放电装置。电池巡检仪实时检测每只蓄电池的电压并通过通信口（RS485）上传给监控单元，当电池总电压低于208V时或单只电池电压低于2V时，监控单元发出关闭有源放电装置命令，重新启动直流电源。放完电后立即用20A电流进行恒流限压充电→恒压充电→浮充电，反复放充2~3次，蓄电池组容量得到恢复。
放电过程中在监控单元显示屏中观察，蓄电池放电电流上限为20.02A，下限为19.98A，纹波系数不超过0.1%，说明蓄电池放电电流为恒定。输出交流侧采用电力多功能谐波表检测，输出电流波形接近理想正弦波，且与电网电压反向，说明该装置为向电网回馈能量模式运行，谐波表显示交流输出电流谐波总畸变率THD≤3%。
3 结语
本文采用一体化直流操作电源设备，应用逆变电源设备，实现在线控制蓄电池放电并回馈电网，具有以下特点：①将蓄电池放电能量回馈电网，避免采用电阻假负载放电发热造成的各种隐患；②放电装置为恒流放电，更准确计算蓄电池容量，在线侦测蓄电池特性。③整流、逆变装置均可热插拔，维护方便。
参考文献：
[1]易映萍.单相正弦波逆变蓄电池并網放电装置的研制[J].湖南工程学院学报，2003，(4)：11—14.
[2]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社.2007.
[3]孟宪章，罗晓梅.10/0.4kV变配电实用技术[M].北京：机械工业出版社.2007.