變電站一體化電源建設(shè)與解決方案論述

刁光宇張萬征尹寶林

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司，遼寧 大連 116001；2.山東智洋電氣股份有限公司，山東 淄博 255086）

變電站一體化電源建設(shè)與解決方案論述

刁光宇1張萬征2尹寶林2

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司，遼寧 大連 116001；2.山東智洋電氣股份有限公司，山東 淄博 255086）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展速度不斷加快，在很大程度上滿足了社會(huì)發(fā)展過程中的用電需求。變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)中非常重要的組成部分，但是，由于缺乏一體化的電源建設(shè)，這樣變電站就很難完成自動(dòng)化建設(shè)。所以，如何進(jìn)行變電站一體化電源的建設(shè)就成為了擺在我們面前的一項(xiàng)重要工作，能夠有效地提升我國(guó)電力行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

變電站；一體化電源；建設(shè)與解決方案

一體化電源建設(shè)已經(jīng)成為變電站以后的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，通過變電站一體化電源的建設(shè)，能夠解決很多零散問題，大大地提升變電站的運(yùn)行效率和電力管理水平。所以，為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，本文通過下文對(duì)變電站一體化電源建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與論述，從而為有關(guān)單位及工作人員在具體的工作中提供一定的幫助作用。

一、分析變電站用電電源中隱藏的問題

現(xiàn)階段，很多變電站并沒有重視起站用交流電源系統(tǒng)，它缺乏相應(yīng)的自動(dòng)化水平。變電站內(nèi)部大的直流電源系統(tǒng)，只有少數(shù)的報(bào)警信息向著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行了接入，通信電源、逆變電源等都沒有構(gòu)成協(xié)調(diào)工作和統(tǒng)一管理的機(jī)制，對(duì)于無人值班及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求還很難給予適應(yīng)。

首先，整合機(jī)制在站用電源中比較缺乏，系統(tǒng)化管理還難以形成。站內(nèi)的UPS電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)和交流電源系統(tǒng)通常有多個(gè)供應(yīng)商制造與安裝，一般不存在兼容的通信規(guī)約，這樣對(duì)于網(wǎng)化的系統(tǒng)管理還很難予以實(shí)現(xiàn)，在具體的運(yùn)作中，也通過多個(gè)工作人員完成管理，制約了技術(shù)水平的提升和設(shè)備的管理，并且，很難統(tǒng)一處理站用子系統(tǒng)中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)問題。

其次，有一定的問題存在于站用電源系統(tǒng)可靠性中。因?yàn)殡y以通過網(wǎng)絡(luò)化形式掛歷站用電源信息，進(jìn)而就難以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)站用電源信息，告警信息和故障信息就缺少綜合研究的平臺(tái)系統(tǒng)，通過不同專業(yè)的巡檢人員管理各個(gè)電源系統(tǒng)，從而導(dǎo)致很難有效地分析和判斷各個(gè)電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況，很難第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)所存在的隱患問題。例如，沒有安排專門的人員或者根本沒有人管理UPS的蓄電池，沒有精細(xì)的管理通信蓄電池，發(fā)生緊急狀況時(shí)，對(duì)于相關(guān)要求很難給予滿足。避雷器參數(shù)的選擇、避雷設(shè)備的配置、安裝位置等也會(huì)由于缺少一致性的電源直流交流系統(tǒng)而很難有效的解決。因?yàn)閷?duì)于直流母線上的紋波，充電模塊均流回比較敏感，所以，應(yīng)該統(tǒng)一地管理母線所接負(fù)荷，例如，反饋電流等就需要統(tǒng)一進(jìn)行管理。

二、具體的建設(shè)方案分析

變電站一體化電源的設(shè)計(jì)與建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、綜合性極強(qiáng)的工作，需要做好多方面的工作，才可以滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)要求，對(duì)此，本文通過下文進(jìn)行了探究：

1.基本架構(gòu)建設(shè)

必須要統(tǒng)一設(shè)計(jì)變電站內(nèi)的全部電源設(shè)備，在相應(yīng)的母線上直接掛接高頻開關(guān)電源模塊、DC/DC通信電源交換模塊和逆變電源等，將電纜的多余連接減少，從而將設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性提升。圖1為一體化電源系統(tǒng)的基本框架圖。

2.建設(shè)逆變電源與UPS

交流的輸入和交流的輸出即UPS，通過蓄電池對(duì)中間直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能，從而將不間斷供電的交流電源裝置構(gòu)建起來；設(shè)置逆變電源，按照交流輸出、直流輸入的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)闀?huì)將蓄電池設(shè)置到直流輸入環(huán)節(jié)，進(jìn)而將交流不間斷電源的功能充分地發(fā)揮出來，也被視作電力UPS系統(tǒng)。就大型變電站和電廠而言，需要大容量的交流不間斷電源才可以滿足其工作，通常會(huì)將專門的UPS電源設(shè)置出來，而對(duì)容量要求不大時(shí)，通常將電力UPS設(shè)置出來，這樣能夠?qū)PS中的蓄電池省略掉。對(duì)通信電源、逆變電源和直流操作電源的多樣性組合電源進(jìn)行應(yīng)用，能夠滿足小型變電站對(duì)電源的所有要求。

3.設(shè)置蓄電池系統(tǒng)

通常而言，在10A～15A左右控制500kV變電站的直流常規(guī)負(fù)荷；在5A～8A控制220kV變電站的直流常規(guī)負(fù)荷；在3A～5A之內(nèi)控制100kV變電站的直流常規(guī)負(fù)荷。通常將200～400A·h容量的蓄電池配置到變電站直流操作電源中，這樣能夠?qū)?0-40A的電量提供出來，放電可以持續(xù)10個(gè)小時(shí)。當(dāng)在3A以下控制一臺(tái)計(jì)算機(jī)的設(shè)備負(fù)荷時(shí)，就會(huì)在3A以上控制通信設(shè)備的負(fù)荷，所以，應(yīng)該在40A/220V控制500kV以下非樞紐變電站直流操作電源變換器的容量。在200A·h～400A·h控制蓄電池的容量時(shí)，對(duì)于逆變器和通信電源的供電要求就都能夠給予滿足。交流斷電和提供正常供電之后，將后備電源的要求為蓄電池提供出來，使變電站電源一體化成為現(xiàn)實(shí)。

圖1　

4.構(gòu)建通信電源系統(tǒng)

在構(gòu)建變電站一體化電源時(shí)，一般會(huì)將DC/DC模塊電源設(shè)置到通信電源中，按照操作電源的輸出對(duì)其輸入端進(jìn)行設(shè)置，并且，還應(yīng)該將蓄電池設(shè)置進(jìn)去。將負(fù)載和輸出20V或者48V有效的連接到一塊，這時(shí)，就不需要再將蓄電池設(shè)置出來。一旦有故障出現(xiàn)在了DC/DC變換中，無輸出的情況會(huì)出現(xiàn)在通信電源中，同AC/DC變換，對(duì)比通信電源系統(tǒng)，會(huì)嚴(yán)重地降低其可靠性。所以，再具體的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該按照這樣的方式去做：將蓄電池加設(shè)到通電電源的輸出端，從而將通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升。但是，這樣做也存在一定的局限性，它會(huì)將蓄電池的維護(hù)工作量和一體化電源機(jī)柜的布置負(fù)擔(dān)增加。同時(shí)，可以通過并聯(lián)多個(gè)模塊的方式實(shí)現(xiàn)通信電源的DC/DC變換，系統(tǒng)的運(yùn)行情況并不會(huì)受到一個(gè)通信電源模塊故障的影響，而且，還能夠?qū)⑼ㄐ烹娫吹姆€(wěn)定性提升上來。

5.直流接線

通過單母線對(duì)直流母線進(jìn)行接線處理，將一組閥控型密封鉛酸蓄電池設(shè)置出來，通過高頻開關(guān)充電設(shè)備對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電和充電。依據(jù)n+1配置模塊，除了將環(huán)網(wǎng)應(yīng)用于直流供電10kV配電裝置中以外，其他的變壓器都對(duì)輻射供電方式進(jìn)行應(yīng)用。通過直流饋線柜將電直接輸入到各個(gè)用電單元內(nèi)。在專門設(shè)置的電池室內(nèi)布置蓄電池，在二次設(shè)備室內(nèi)布置饋線屏和直流充電屏。

6.站內(nèi)電源

站用電源通常是有變壓器提供出來的，根據(jù)具體的用電需求量設(shè)置占用電容量，設(shè)置接地系統(tǒng)。對(duì)于回路、單母線分段接線方式和自投裝置應(yīng)該予以取締，將一些智能的開關(guān)設(shè)備應(yīng)用進(jìn)去。利用智能性開關(guān)，智能切換站內(nèi)電壓多種運(yùn)行方式。此種設(shè)計(jì)方法，不但將設(shè)備投入量縮減，具有簡(jiǎn)單的回路，并且運(yùn)行方式方便靈活，將站內(nèi)交流電源可靠性和智能化管理水平有效地提升上來。

結(jié)語

綜上所述，交流電源、通信電源和交流電源是變電站中3種重要的電源系統(tǒng)，通過一體化控制、網(wǎng)路通信和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等方式完成電源和網(wǎng)絡(luò)智能化的建設(shè)，從而有效的設(shè)計(jì)與建設(shè)起了變電站綜合一體化的電源系統(tǒng)，為促進(jìn)變電站向著更加科學(xué)、安全的方向發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。所以，文章通過上文對(duì)相關(guān)方面的內(nèi)容進(jìn)行了著重的分析與論述，從而為有關(guān)單位及工作人員在具體的工作中提供一定的幫助作用。

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