對(duì)變電站一體化電源分析

王磊 朱小蘭 黃文

一、變電站電源設(shè)備的現(xiàn)狀分析

目前變電站電源操作基本設(shè)計(jì)主要有3套各自獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，包括有直流操作電源、交流不間斷電源和通信電源三種，并且每套獨(dú)立的系統(tǒng)都自帶有一組或者兩組蓄電池，設(shè)立有直流操作蓄電池室和通信蓄電池室。

變電站直流操作電源系統(tǒng)是變電站安全運(yùn)行的重要設(shè)備。蓄電池儲(chǔ)能，并且為事故負(fù)荷、經(jīng)常負(fù)荷和沖擊負(fù)荷供電。變電站交流不間斷電源主要為一些重要的變電站設(shè)備提供不間斷電源，也稱電力UPS。變電站通信電源與直流操作電源的構(gòu)造基本一樣，不同點(diǎn)就在于蓄電池發(fā)揮的功能及控制母線前的降壓裝置不同。

傳統(tǒng)的變電站用電源分散設(shè)計(jì)存在著諸多問題，別如難以實(shí)現(xiàn)用電化的系統(tǒng)管理，站用電源信息可靠性受到影響，子系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和投入使用后由于長(zhǎng)期的維修而造成的維修費(fèi)用，更是增加了系統(tǒng)投資的成本。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和電源設(shè)備運(yùn)行維護(hù)要求的日益提高，采用直流和交流一體化電源已經(jīng)成為未來變電站一體化的發(fā)展方向。

二、變電站一體化電源設(shè)備的未來發(fā)展

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和電源設(shè)備運(yùn)行維護(hù)要求的日益提高，電源設(shè)備自身的發(fā)展更是日臻完善，其發(fā)展速度也更是驚人。

（一）直流降壓裝置的發(fā)展變化

變電站的繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)直流電源輸入電壓的范圍正在不斷地放寬，電源直流調(diào)壓的作用正在不斷地減小，現(xiàn)如今，已經(jīng)達(dá)到即便去掉直流調(diào)壓也不會(huì)再影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行的效果，并且減小系統(tǒng)損耗同時(shí)也降低了系統(tǒng)的可靠性。

（二）電源功率模塊化

電源功率變換將隨著開關(guān)頻率和變換效率的的提高，體積在逐年的減小，比如，過一個(gè)機(jī)柜才擁有的最大電源容量，現(xiàn)在一個(gè)模塊就可以擁有，這也為今后電源設(shè)備的重新組合提供了比較優(yōu)越的條件。

（三）系統(tǒng)蓄電池向后備電源方向發(fā)展

現(xiàn)如今，變電站的操作機(jī)構(gòu)正逐步的向彈簧操作機(jī)構(gòu)方向發(fā)展，其蓄電池的容量可以適當(dāng)?shù)臏p小，動(dòng)作電流比較小，而且蓄電池不再需要提供合閘補(bǔ)充電流，它的作用已經(jīng)逐步變成了交流斷電后向后備電源方向的進(jìn)一步發(fā)展。

三、變電站一體化電源設(shè)備系統(tǒng)建設(shè)

通過對(duì)傳統(tǒng)變電站的用電分析和研究，找到了其存在的一些問題，這樣就針對(duì)性的站用交直流一體化的電源系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)思路。并且希望對(duì)今后變電站一體化電源系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提供便利和依據(jù)。

（一）交直一體化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)

總體設(shè)計(jì)思路：1.建立交直一體化電源網(wǎng)絡(luò)的智能平臺(tái)。2.提高站用電源管理水平3.消除站用電源存在的安全隱患。4.深層次開發(fā)，全面的提高站用電源安全系數(shù)與智能化水平。

第一，站用交直流電源一體化系統(tǒng)定義為：將站用直流操作電源系統(tǒng)、交流不間斷電源系統(tǒng)和通信電源系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、成產(chǎn)、調(diào)試、監(jiān)控和服務(wù)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信等方法實(shí)現(xiàn)站用電源安全智能化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)智能化（智能直流電源總系統(tǒng)、智能交流電源總系統(tǒng)、智能通信電源子系統(tǒng)、智能一體化監(jiān)控子系統(tǒng)等），實(shí)現(xiàn)站用電源交鑰匙工程和實(shí)現(xiàn)效益最大化目標(biāo)。第二，站用交直流一體化電源系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單的把直流和交流混裝在一起，它包括了多方面的技術(shù)，其主要技術(shù)特征表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）網(wǎng)絡(luò)智能化設(shè)計(jì)：可以設(shè)計(jì)通過交直一體化監(jiān)控器對(duì)站用直流電源、交流電源和通信電源進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控并且建立統(tǒng)一的平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)信息共享，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化。（2）對(duì)蓄電池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置：取消蓄電池組充電設(shè)備，轉(zhuǎn)而使用轉(zhuǎn)換器而采用直流母線代替。（3）建立智能專家管理系統(tǒng)：包括固定的數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和專家智能管理系統(tǒng)。（4）系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：自動(dòng)調(diào)整直流運(yùn)行，應(yīng)用交流進(jìn)行線運(yùn)行方式達(dá)到最佳方式運(yùn)行管理。（5）深層次開發(fā)：一體化信息共享平臺(tái)，綜合整理客戶的需求后進(jìn)行開發(fā)，也是為了站用電源的深層開發(fā)提供了可能。

（二）一體化電源對(duì)數(shù)字化變電站的開發(fā)和應(yīng)用

第一，可以實(shí)現(xiàn)所有開關(guān)智能化，對(duì)外只有通訊線而沒有二次接線。其所謂的開關(guān)智能化指的是，將智能電路板、開關(guān)及傳感器集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，對(duì)外只有通信接口設(shè)計(jì)模塊，而全部的二次接線全在機(jī)箱內(nèi)完成。對(duì)集中功能分散化，使屏柜和模塊之間并無二次聯(lián)線。第二，程序化電源的開發(fā)和利用包括一體化運(yùn)行的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)站用輔助設(shè)備智能化管理。協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)指的是對(duì)站用電源負(fù)荷開關(guān)根據(jù)負(fù)荷之間的一定條件、一定的邏輯進(jìn)行協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)智能化管理要求智能端就地和輔助設(shè)備連接，并且實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化傳輸。

變電站內(nèi)使用的直流電源、交流電源和通信電源等電源系統(tǒng)，通過系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、一體化監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化和電源一體安全化，解決了傳統(tǒng)變電站難以實(shí)現(xiàn)用電化的系統(tǒng)管理，站用電源信息可靠性受到影響，子系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和投入使用后由于長(zhǎng)期的維修而造成的維修費(fèi)用，更是增加了系統(tǒng)投資的成本等問題。