站用直流系統(tǒng)的發(fā)展與展望

李文瀚

摘 要：現(xiàn)如今，我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，隨著各類變電站大規(guī)模持續(xù)性的新建和改造。變電站對于站用直流系統(tǒng)的要求越來越高。同時(shí)，隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)工藝的完善，站用直流系統(tǒng)的發(fā)展前景非常廣闊。本文從我國站用直流系統(tǒng)的現(xiàn)狀入手，對站用直流系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行了分析和展望，對今后站用直流系統(tǒng)的發(fā)展方面具有指導(dǎo)性意義。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；蓄電池組

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、站用直流系統(tǒng)的概述

站用直流系統(tǒng)是針對變電站設(shè)計(jì)的，主要針對變電站中繼電控制、保護(hù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、事故明細(xì)等直流負(fù)荷，為其提供可靠的直流電源。同時(shí)站用直流系統(tǒng)也為操作提供電源支持。因此，站用直流系統(tǒng)的穩(wěn)定程度直接對變電站的安全產(chǎn)生重要的影響，是保證變電站正常工作的重要條件。

現(xiàn)如今，站用直流系統(tǒng)一般采用蓄電池和整流器共同工作的浮充供電方式。因此，一般情況下變電站首先通過整流器將交流電轉(zhuǎn)化成直流電，然后將直流電供給負(fù)載。這就導(dǎo)致蓄電池長時(shí)間處于充電狀態(tài)，只有在交流電源發(fā)生故障過直流在受到?jīng)_擊的時(shí)候，才會采用蓄電池進(jìn)行供電。作為一個(gè)理想的不間斷電源，浮充電源可以保證在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，仍能對信號控制、繼電保護(hù)等設(shè)備進(jìn)行供電，保證其正常工作?，F(xiàn)如今變電站的設(shè)備一般采用正負(fù)110V的直流電源來進(jìn)行供電，直流供電設(shè)備連接到主控室直流饋電屏的直流母線上，然后從直流母線上分別引出操作電源、儲能電源、保護(hù)電源、事故照明電源等。當(dāng)220V直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，正負(fù)母線對地的電壓分別為+110和-110V，且對地都是懸空的。

二、現(xiàn)階段站用直流系統(tǒng)存在的問題

（1）由于充電裝置對于直流電可靠性的要求較高，蓄電池組和充電裝置的配置可能不大能達(dá)到要求。

（2）站用直流系統(tǒng)的設(shè)備型號陳舊、布置方式較為單一，缺少對新技術(shù)、新產(chǎn)品的關(guān)注。

（3）有些變電站沒有建立專用的UPS，對于變電站大量中智能裝置對交流不停電電源的需求，無法做到及時(shí)滿足。

（4）對于變電站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及站用直流系統(tǒng)的互聯(lián)仍不夠完善，導(dǎo)致相當(dāng)一部分的信息無法及時(shí)的分享和利用。

三、站用直流系統(tǒng)發(fā)展的理論依據(jù)

現(xiàn)如今電力行業(yè)針對于站用直流系統(tǒng)提出了一系列新的規(guī)范，在這一系列新的規(guī)范中，主要涉及以下幾個(gè)方面的變化：

（1）系統(tǒng)接線：新規(guī)程明確站用直流系統(tǒng)應(yīng)為不接地系統(tǒng)，并且能夠較為方便地接入放電設(shè)備，同時(shí)增加了雙電池組雙充電接線的新型接線方式。

（2）蓄電池組：對于110kV及以上變電站，新規(guī)程推薦采用新型的閥控式全密封鉛酸蓄電池，同時(shí)對于220kV變電站的站用直流系統(tǒng)，采用兩套蓄電池組進(jìn)行供電。

（3）充電裝置：對于站用直流系統(tǒng)微機(jī)型高頻開關(guān)充電裝置，設(shè)置了新的有關(guān)性能指標(biāo)控制值。

（4）直流饋線網(wǎng)絡(luò)：為了滿足重要支流負(fù)荷供電的要求，新規(guī)程將推薦輻射方式作為直流饋線網(wǎng)絡(luò)的供電方式。

（5）直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：將無人值班變電站全站交流電源事故停電的時(shí)間提高到2小時(shí)，同時(shí)明確事故照明仍按1小時(shí)計(jì)算。

（6）直流系統(tǒng)二次線：對直流系統(tǒng)各回路應(yīng)具有的具體保護(hù)配置進(jìn)行了細(xì)化，將直流斷路器應(yīng)用到了站用直流系統(tǒng)之中，對各級保護(hù)應(yīng)有的級差配合進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。

（7）規(guī)程的適用范圍：新規(guī)程對于規(guī)程的適用范圍進(jìn)行了重新的劃定，相對于原規(guī)程側(cè)重于大容量發(fā)電機(jī)組和超高壓變電站的直流系統(tǒng)；新規(guī)程以110kV電壓等級為界限，分別編制規(guī)程，體現(xiàn)出更強(qiáng)的針對性和實(shí)用性。

四、站用直流系統(tǒng)的發(fā)展前景

關(guān)于站用直流系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)遵循新規(guī)程的理論依據(jù)，對其中優(yōu)良的技術(shù)進(jìn)行發(fā)揚(yáng)，對不足的方面進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)現(xiàn)如今站用直流系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及技術(shù)背景，站用直流系統(tǒng)未來的發(fā)展將會重點(diǎn)從直流饋線網(wǎng)絡(luò)、直流系統(tǒng)接線形式、直流回路中保護(hù)裝置、與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系、專用UPS系統(tǒng)等方面展開。站用直流系統(tǒng)中重點(diǎn)組成部分的發(fā)展，勢必會帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的快速發(fā)展。下面將對上述方面的發(fā)展前景進(jìn)行描述：

（1）直流接線形式的發(fā)展?，F(xiàn)如今，大多數(shù)的變電站直流系統(tǒng)都只采用一套蓄電池組，由于蓄電池組在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)故障，因此需要定時(shí)的對其進(jìn)行維護(hù)和檢修，在一定程度上對系統(tǒng)的可靠性造成了影響。在今后的發(fā)展中，新型的全容量蓄電池組將應(yīng)用在站用直流系統(tǒng)中，在一套蓄電池組發(fā)生故障停止運(yùn)行時(shí)，新增的蓄電池組將對代替原來的蓄電池組，對全站的直流電和進(jìn)行供應(yīng)。此外，還需要對蓄電池組的放電實(shí)驗(yàn)回路進(jìn)行優(yōu)化，保證母線的正常工作不受蓄電池充放電實(shí)驗(yàn)的影響。

（2）直流饋線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。隨著站用直流系統(tǒng)的發(fā)展，輻射式直流系統(tǒng)饋線網(wǎng)絡(luò)將會引起大家的關(guān)注，直流系統(tǒng)將會采用大量單獨(dú)饋線的方式直接向220kV及以上線路和主變的元件供電。其中主要是針對保護(hù)和控制單元進(jìn)行供電。針對有些變電站的規(guī)模較大，傳統(tǒng)直流系統(tǒng)的效率就顯得較低，可以根據(jù)技術(shù)條件采用可以分屏的輻射式饋線網(wǎng)絡(luò)，將直流系統(tǒng)中的總母線分成兩路，分別作為獨(dú)立的直流電源以輻射的形式進(jìn)行供電。這樣就大大提升了系統(tǒng)的效率。

（3）直流回路中保護(hù)裝置的發(fā)展?，F(xiàn)如今站用直流系統(tǒng)一般采用直流熔斷器作為其保護(hù)裝置，此類保護(hù)裝置的缺點(diǎn)是：保護(hù)功能較為單一且動(dòng)作特性的離散性較大。針對此問題，站用直流系統(tǒng)可以采用直流斷路器作為保護(hù)裝置，此類保護(hù)裝置在速斷、過流和限流等方面表現(xiàn)優(yōu)異，并且在動(dòng)作特性曲線穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的適用性。

（4）與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系的發(fā)展。隨著微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，站用直流系統(tǒng)越來越多的采用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，電力系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的結(jié)合將會是今后發(fā)展的一大趨勢。通過將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對站用直流系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，可以將直流系統(tǒng)中的遙測、遙信量等信息上傳到微機(jī)控制中心，對故障信息進(jìn)行及時(shí)有效的處理。

（5）專用UPS系統(tǒng)的發(fā)展。由于變電站內(nèi)有大量的智能裝置，其對不停電電源的要求較高，為了滿足此要求，站用直流系統(tǒng)采用了專用的UPS系統(tǒng)。此UPS系統(tǒng)的優(yōu)勢是利于管理，有在直流系統(tǒng)直接提供直流電源，交流電源則是由站用電來提供。這使得系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的維護(hù)變得方面和高效。

結(jié)語

現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，給站用直流系統(tǒng)的的改進(jìn)和完善提供了技術(shù)條件，針對我國站用直流系統(tǒng)實(shí)用性不強(qiáng)、布置方式單一、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的現(xiàn)狀，對直流饋線網(wǎng)絡(luò)、直流系統(tǒng)接線形式、直流回路中保護(hù)裝置等方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，將會是今后站用直流系統(tǒng)發(fā)展過程中重視的問題，同時(shí)隨著微機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的建立，計(jì)算機(jī)控制在站用直流系統(tǒng)中的應(yīng)用也將會越來越廣。

參考文獻(xiàn)

[1]徐海明.直流設(shè)備檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.