變電站直流系統主要由蓄電池組、整流器、直流變換器和直流配電屏等組成，正常運行時充電機為負荷供電的同時對蓄電池組進行浮充。當交流失電時, 蓄電池組轉為放電狀態，由直流系統為事故照明、交流不停電電源和事故潤滑油泵等提供不間斷供電。但如果直流系統也出現故障，失去直流電源供電的斷路器無法自動跳閘，造成保護拒動事故范圍擴大，將給電力系統帶來巨大損失。

△ 220kV直流系統典型接線圖

蓄電池組是變電站的動力來源，負責為電力系統運行提供電能，作為直流系統的核心組成部分，其穩定可靠運行為變電站的運行提供了安全保障。由于蓄電池組維護工作量大，自動化程度不高，尤其是核容維護時需依賴移動維護設備人工核容，存在設備多且重、接線繁多，操作復雜，風險性大等問題，蓄電池組的維護一直是困擾運維人員的難題。

1）閥控鉛酸蓄電池壽命短、開路后果嚴重。

閥控式鉛酸蓄電池組長期處于浮充狀態，充放電電流小，電壓長期穩定不變，難以察覺蓄電池組故障隱患，可能在關鍵時刻因容量不足等電池性能下降問題，導致電網事故擴大。

2016年6月18日，某省330kV變電站在電纜溝著火后，由于直流系統異常導致事故擴大，最終3臺主變燒毀，8座110kV變電站失壓，直接損失負荷28萬千瓦。

2）通過測試單體電池電壓的方法，對蓄電池組浮充電流狀況掌握不夠充分。

2015年某省供電公司投運的一組500Ah電池，2018年核容測試合格，2019年5月在線內阻監測裝置監測到2只單體內阻接近1.5mΩ，隨后檢修人員將其拆除，實測2只電池已經開路。

某110kV變電站2組蓄電池分別于2012、2013年投運，2017年核容測試均合格，列入2019年技改儲備但未能出庫，2019年9月連續開路。

3）核容試驗周期內可能存在開路風險，工作量大，人手嚴重不足。

《2018國家電網公司十八項電網重大反事故措施》5.3.3.4中要求新裝電池2年一次核容放電試驗，4年后每年一次核容放電試驗。在實際執行過程中，充放電1次至少需要兩天測試時間，時間跨度長，周期內蓄電池組的穩定性無法保證。核容放電試驗由專業技術人員攜帶放電儀到現場操作，耗費大量人力物力財力，并且存在人為操作失誤等潛在危險。武漢豪邁電力針對以上運維難點，廣泛收集站用直流系統運行經驗和意見，根據直流行業相關標準，設計研發了MDC-2000 變電站蓄電池綜合監測及遠程自動維護系統，取代了傳統人工維護模式，實現蓄電池組的實時在線監測與遠程在線核容性放電維護。

△ MDC-2000 蓄電池綜合監測及遠程自動維護系統

1）在線狀態監測：系統監測部分通過將單體電池監測模塊、跨接模塊、交直流監測單元、蓄電池組監測單元等功能模塊接入直流系統，實現直流系統狀態的在線監測，其中單體電池監測模塊加裝在每個單體電池表面用于監控電池內阻、電壓、溫度等重要數據。單體電池跨接模塊加裝在單體電池極柱上用于將單體電壓異常的電池從直流系統隔離。交直流監測單元與蓄電池組監測單元分別監控充電機與蓄電池組的狀態。系統通過站內通訊線路將監控數據傳輸給遠方管理。

2）遠程回饋式核容維護：系統遠程核容部分由綜合主機、放電切換裝置、逆變回饋放電模塊及其他輔助單元組成。正常情況直流屏充電裝置給直流負載供電，同時給蓄電池組浮充電，蓄電池組處于備用狀態。通過在直流母線和蓄電池組間串接蓄電池在線放電切換裝置，對蓄電池組進行狀態切換。放電時，蓄電池通過二極管與直流母線連接，此時蓄電池不能充電，但可以在交流失電時給直流負載緊急供電。主控單元控制源逆變器將蓄電池的直流電能逆變成380V交流電反饋回交流電網用（注入電網的電流諧波、功率因素等滿足GB/T 30427要求）。通過設定放電過程中的電流值，實現蓄電池組的核容（半核容/全核容）放電試驗。

△蓄電池組遠程自動維護系統

系統特點：

在線淺放電均衡維護：蓄電池長期浮充對蓄電池的壽命影響很大，可定期進行10%左右的淺放電，延長蓄電池使用壽命，避免長期浮充對蓄電池均衡性的影響。

小電流檢測蓄電池完整性：通過對蓄電池浮充電流、熔斷器電壓及接點的檢測，判斷蓄電池是否離線脫網。采用分段式小電流直流放電法進行在線內阻測試，可有效監測蓄電池極板斷裂、電池開路、電解液干涸等運行中難以發現的隱性嚴重缺陷。

防孤島保護功能：通過對交流側電壓、相位和頻率的檢測，自動適應調整逆變角度，當交流失電時，能及時終止逆變放電，保證直流母線的供電正常。

核容過程的多重復合保護：遠程實時監控蓄電池的放電狀態，設置多重保護，當出現網絡通信、放電負載通信、電流不可控、單體電壓、總電壓、溫度等異常時，可自動停止放電，并直接切斷放電主回路，以保證放電過程安全可靠。

本地及后臺核容過程可視化：監控終端軟件可實時監視變電站直流系統模擬圖，動態顯示直流主回路開關合分狀態、母線電壓、蓄電池電流、交流電壓、電流、交流開關工作狀態、單體電池電壓、內阻及溫度、交流竄入有效值等。用戶管理模塊可增加或刪除管理人員名單，設置系統管理員、操作人員、一般瀏覽人員等管理權限，防止誤操作。

△ MDC-2000 變電站蓄電池綜合監測及遠程自動維護系統應用現場

目前，MDC-2000 變電站蓄電池綜合監測及遠程自動維護系統已在全國各大變電站得到廣泛應用，實現了直流系統的在線狀態監測和數據分析，以及遠程控制各站各組蓄電池的自動放充電核容，大幅度提升了變電站智能化水平，有效保障了電力的安全穩定運行。