一體化電源在變電站中的應(yīng)用

李紅飛

摘 要：分析了傳統(tǒng)交直流控制電源系統(tǒng)的類型和現(xiàn)狀，并提出了變電站交直流一體化電源的解決方案。通過介紹變電站交直流一體化電源的原理和選型方法，總結(jié)了交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)。交直流一體化電源具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電源系統(tǒng)；自動(dòng)裝置；獨(dú)立設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.124

智能化電網(wǎng)的不斷深入和發(fā)展極大地推動(dòng)了我國電力事業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，智能化電源面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，人們對其提出了更高的要求?；诰C合效益和實(shí)際運(yùn)營方面的考慮，變電站的交直流一體化電源應(yīng)運(yùn)而生，在今后的很長一段時(shí)間內(nèi)都將在電力事業(yè)上起到舉足輕重的作用。本文就交直流一體化電源的特點(diǎn)及其在實(shí)際電站中的應(yīng)用進(jìn)行討論。

1 交直流控制電源系統(tǒng)的類型和現(xiàn)狀

以往，變電站交直流電源有4種：①直流電源。可保證變電站直流電源系統(tǒng)的精確控制、自動(dòng)裝置的信號(hào)和執(zhí)行器電源的保護(hù)，通常稱為直流操作電源。②交流電源。服務(wù)于照明設(shè)備和動(dòng)力設(shè)備的電源系統(tǒng)稱為交流電源。③交流不停電源。在一些特殊場所，比如醫(yī)院的急救室等，為特殊設(shè)備提供不間斷電源的稱為交流不停電源。④通訊電源。一般對通訊設(shè)備提供直流電的電源統(tǒng)稱為通訊電源。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)和使用過程中，電源系統(tǒng)的各個(gè)工作電源都是獨(dú)立工作、分開設(shè)計(jì)的，設(shè)備由不同的供應(yīng)商生產(chǎn)、安裝和調(diào)試，且該系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)由專人專管。但在實(shí)際管護(hù)過程中，仍存在一定的問題，主要表現(xiàn)在以下3方面。

1.1 維護(hù)困難

目前，經(jīng)營中的變電站采用的控制電源設(shè)備有4種，即直流電源、交流電源、交流不停電源和通訊電源。控制方式的設(shè)計(jì)采用獨(dú)立管控方式，不同的系統(tǒng)分管于不同供應(yīng)商的專業(yè)人員。整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，出現(xiàn)多人、多單位管理的情況，很難形成管控維護(hù)體系。這樣的管理方式可能會(huì)造成管理漏洞，無法對整體系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。此外，多個(gè)部門參與的電源系統(tǒng)維護(hù)也會(huì)大大增加維護(hù)成本和延長檢測周期，不利于問題的發(fā)現(xiàn)和處理；交直流控制電源產(chǎn)品沒有規(guī)范的管理章程和系統(tǒng)的監(jiān)管設(shè)備，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、科技化的管理，一旦電源出現(xiàn)問題，則需要向多個(gè)提供商尋求解決辦法，且反饋機(jī)制滯后。

1.2 性價(jià)比低

如果采用傳統(tǒng)的電池，則會(huì)造成直流電源、交流電源、交流不間斷電源和通訊電源的獨(dú)立設(shè)置，且由不同的供應(yīng)商提供。配置電源系統(tǒng)自動(dòng)切換設(shè)備中添加了模塊設(shè)施重復(fù)充電系統(tǒng)，進(jìn)而增加了電源管理成本，造成了一定的資源浪費(fèi)，也為各個(gè)運(yùn)營商之間的溝通帶來了不便。

1.3 缺乏系統(tǒng)管理

雖然在變電站中應(yīng)該通過協(xié)議的方式解決監(jiān)測設(shè)備通信協(xié)議的兼容性問題，但因?qū)φ麄€(gè)變電站供電系統(tǒng)的管理不統(tǒng)一，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，無法進(jìn)行變電站供電協(xié)調(diào)。

2 交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)

交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)有以下3點(diǎn)：①“UPS蓄電池+操作蓄電池組+通信蓄電池組”合并一體配置，可以減少蓄電池組配置組數(shù)，簡化基建設(shè)計(jì)，同時(shí)，減少UPS電池和通信蓄電池的日常維護(hù)和管理；②采用模塊化設(shè)計(jì)，解決了二次線車站施工中的屏蔽電纜問題，開關(guān)智能模塊可監(jiān)測開關(guān)位置，且具備事故跳閘報(bào)警，負(fù)載電流、漏電流和電源無盲點(diǎn)監(jiān)視功能；③建立了統(tǒng)一站用電源管理平臺(tái)，解決了站用電源信息共享問題，采用IEC61850實(shí)現(xiàn)了與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的連接。

3 一體化電源的設(shè)計(jì)選型

一體化電源的設(shè)計(jì)選型分為以下3方面：①直流操作電源是電池芯供應(yīng)變電站控制綜合電力系統(tǒng)的總后備電源，在選擇計(jì)算容量時(shí)，除統(tǒng)計(jì)直流控制負(fù)荷外，還應(yīng)統(tǒng)計(jì)電力專用的UPS和INV，以及通信用DC-DC的負(fù)荷容量，從而滿足一體化電源系統(tǒng)全部事故放電容量的要求。②通信用DC-DC由直流母線供電。DC-DC的直流容量應(yīng)添加常規(guī)負(fù)載的直流操作電源系統(tǒng)，并集成電源系統(tǒng)的計(jì)算選擇，應(yīng)滿足負(fù)荷要求和電池充電裝置的充電容量要求。③直流操作電源的監(jiān)控裝置。一體化電源系統(tǒng)采用總體監(jiān)控模板，要求與電力部門設(shè)置的專用的UPS、INV和DC-DC等一致，以總線鏈接的方式相互鏈接在一起，通過總監(jiān)控單元改進(jìn)數(shù)據(jù)記錄，分析、判斷和管理系統(tǒng)功能，從而實(shí)現(xiàn)綜合電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理。

4 交直流一體化電源的解決方案

隨著數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)、智能變電站的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性等提出了更高的要求。具有交流和直流電源系統(tǒng)集成完全符合上述要求，因此，在箱式變電站供電系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行了全面整合。

4.1 交直流一體化電源的定義

交直流一體化電源是指將直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）、電力用逆變電源（INV）與通信用直流變換電源（DC/DC）等裝置合為一體，共享蓄電池直流電源，形成成套的設(shè)備和統(tǒng)一的監(jiān)測系統(tǒng)。通過建立變電站集中控制裝置，實(shí)現(xiàn)了變電站進(jìn)出線和站全參數(shù)的監(jiān)測，滿足了交流和直流控制集成的電源監(jiān)控和管理。

4.2 交直流一體化電源的特點(diǎn)

4.2.1 統(tǒng)一集中供電

該系統(tǒng)為集成電源設(shè)備，是不斷探索形成的優(yōu)化組合，組成了集中組屏站功率控制系統(tǒng)，可滿足電力設(shè)備集成的交鑰匙工程需要。

4.2.2 統(tǒng)一信息管理

集成電源設(shè)備集中控制裝置提供的交流和直流監(jiān)控管理系統(tǒng)是完整的，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的監(jiān)測和管理、組建了變電站直流控制電源。

4.2.3 統(tǒng)一設(shè)備維護(hù)

通過維護(hù)界面集成一體化電源設(shè)備和專家維護(hù)的實(shí)施，大大降低了設(shè)備運(yùn)行的故障率和維護(hù)成本。

5 結(jié)束語

一體化電源的誕生不僅是交流和直流電源在傳統(tǒng)網(wǎng)站的整合，更是每一個(gè)電源子系統(tǒng)在統(tǒng)一平臺(tái)的智能管理。其中，綜合監(jiān)控平臺(tái)的作用尤為重要，它不僅是獨(dú)立的個(gè)體、報(bào)警裝置和簡單的顯示操作數(shù)據(jù)，還能實(shí)時(shí)監(jiān)測和智能分析各子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理。比如電池的充電、放電，電池監(jiān)測、絕緣自動(dòng)監(jiān)測和饋線電流綜合分析等。從目前的情況看，在不久的將來，我們將能使用真正的智能交直流一體化電源。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕