淺談變電所自動化系統(tǒng)的電源配置

張志敏 孫建凱

[關(guān)鍵詞]變電所；自動化系統(tǒng)；電源配置

要保證電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和變電所綜合自動化系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運行，其供電電源是否穩(wěn)定、可靠是一個重要因素。在這一方面，電力部門大多對自動化系統(tǒng)主站和通信樞紐站比較重視，基本都有多路互為備用的交流電源，或配備了性能比較好、容量比較大的備用直流電源，卻往往忽視了變電所端的自動化設(shè)備對電源的要求。這樣，不僅降低了自動化系統(tǒng)運行的可靠性，還直接影響對電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常時的正確判斷和及時處理。

目前，在電網(wǎng)變電所中，大多是利用所用變壓器的220V交流直接對自動化設(shè)備供電，沒有備用電源，一旦交流斷電，自動化系統(tǒng)便陷于癱瘓。而所用變壓器的輸出電壓普遍偏高，同時受所內(nèi)一、二次設(shè)備產(chǎn)生的強磁場干擾，電壓不穩(wěn)定，波形指標(biāo)差，同樣也會影響自動化系統(tǒng)的正常運行。

由于電源系統(tǒng)的不可靠和不穩(wěn)定，而造成通信和信息中斷的情況時有發(fā)生，主要有以下幾種：

(1) 由于電源不可靠，在變電所異?；蚬收蠒r供電中斷，造成自動化設(shè)備停機，話音和數(shù)據(jù)傳輸中斷，直接影響對故障的及時診斷與排除；

(2) 電源瞬時突然停、送電，會對自動化設(shè)備造成沖擊破壞；

(3) 電網(wǎng)的沖擊，電壓和頻率的波動，都直接影響自動化系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，甚至燒壞設(shè)備的輔助電源；

(4) 供電系統(tǒng)的電源線還是自動化系統(tǒng)的主要干擾途徑之一。

可見，配置性能優(yōu)良的供電設(shè)備，對自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠運行是非常必要的。

對于自動化系統(tǒng)的電源配置，一般有幾種方式：

(1) 使用常規(guī)不間斷電源(UPS)。220V交流電流經(jīng)過UPS內(nèi)部的整流電路后，一方面給蓄電池充電，同時又給逆變器供電。一旦交流斷電，則自動由蓄電池向逆變器供電，從而保證重要負(fù)載的不間斷輸出。 選用的UPS電源最好是在線式的，輸出為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。它接線簡單、使用方便，可對自動化系統(tǒng)中各個設(shè)備同時供電。斷電后能保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行，并能在一定程度上起到穩(wěn)定輸出電壓和有效抑制電網(wǎng)低頻常態(tài)干擾的作用。但是，常規(guī)UPS電源的蓄電池組一般容量較小，后備時間有限，只能維持幾十分鐘，不能完全滿足《電力系統(tǒng)通信管理規(guī)程》對通信電源的要求。如果配備大容量的外置蓄電池組，則不僅要增加投資，還將增加自動化系統(tǒng)維護(hù)人員的工作量。

(2) 利用變電所直流屏的直流電源。在電力系統(tǒng)中，許多變電所裝有直流屏和專用蓄電池組，提供直流220V或110V電源，主要為合閘裝置、繼電保護(hù)、事故照明等提供備用電源。直流屏一般均采用閥控式密封蓄電池或免維護(hù)蓄電池，其可靠性高、壽命長。直流屏本身是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，有明確的維護(hù)規(guī)定，可靠性有保證。它容量大，電壓穩(wěn)定，因此可以充分利用它給自動化系統(tǒng)供電。

①利用蓄電池組直接給自動化設(shè)備提供直流電源。蓄電池組中的每塊電池的電壓通常是12V，而自動化設(shè)備一般也有直流輸入接口，這樣就可以根據(jù)設(shè)備對直流電源的要求，取一塊或幾塊電池作為自動化系統(tǒng)的供電電源，可以不直接使用交流電路。

采用這種方法不需增加任何附屬設(shè)備，電源電壓穩(wěn)定。但是自動化系統(tǒng)中各種設(shè)備的直流額定電壓不盡相同，有12V、24V、48V、220V等，如果都從直流屏內(nèi)接電，則電池組上接線多，容易造成接線錯誤，而且在直流屏檢修時，對自動化系統(tǒng)的供電也會中斷。

②使用DC-DC高頻通信開關(guān)電源。該裝置的輸入、輸出均為直流。它結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用方便，可根據(jù)具體情況決定輸入和輸出的直流電壓等級。它體積小，如在一個機架內(nèi)放置多臺，就可以得到所需的多個電壓等級的直流輸出。交、直流互為備用，平常由交流旁路供電，交流斷電時可自動切換，使用直流。

(3) 采用電力專用不間斷電源(電力專用UP5)。電力專用UPS與常規(guī)UPS的結(jié)構(gòu)和功能基本一樣，它是利用變電所直流屏的蓄電池組作為逆變器的直流電源，輸出為220V交流電流。正常情況時，交流電流通過UPS內(nèi)的整流和逆變電路給自動化系統(tǒng)供電；交流斷電后，由直流屏經(jīng)UPS逆變后給自動化系統(tǒng)提供不間斷電力。它采用全橋電路結(jié)構(gòu)，可以帶風(fēng)機等電動機負(fù)載。配置該設(shè)備可節(jié)省資金和維護(hù)工作量。

總之，在為自動化系統(tǒng)配備電源時，要綜合考慮變電所的具體條件和自動化系統(tǒng)對電源的實際需要，進(jìn)行合理選擇。

主站系統(tǒng)應(yīng)使用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和提高系統(tǒng)的可靠性。主站系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一或兩臺高性能數(shù)據(jù)服務(wù)器，提高數(shù)據(jù)處理能力和響應(yīng)速度，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點應(yīng)用工控機或標(biāo)準(zhǔn)工作站，建議不選用一般商業(yè)計算機，特別是數(shù)據(jù)服務(wù)器不能使用商業(yè)計算機服務(wù)器，以提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

對于新建的變電所，微機綜合自動化系統(tǒng)要能夠接受和發(fā)送遠(yuǎn)動信息，在選擇產(chǎn)品時，應(yīng)注意接收和發(fā)送遠(yuǎn)動信息的裝置要具有獨立單元，不能受后臺監(jiān)控機的控制，防止后臺監(jiān)控機運行后不能接受和發(fā)送信息。對于改造的變電所，加裝遠(yuǎn)動屏，以完成接收和發(fā)送遠(yuǎn)動信息，在選擇產(chǎn)品時，其測量系統(tǒng)建議選擇采用交流采樣方式，以減小采樣誤差，提高采樣的速度和精度。□

（編輯/丹桔）