探討交直流一體化電源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭銳 劉華龍 王政

【摘 ?要】智能化、機(jī)器化、無人值守變電站依據(jù)其必要的安全性能，以及其管理工作的高效性、自動(dòng)化水平等內(nèi)容，有效提升我國電源系統(tǒng)的整體質(zhì)量水平，為了有效提升我國電力系統(tǒng)的使用率，廣泛應(yīng)用交直流一體化的電源系統(tǒng)方式是非常必要的。

【關(guān)鍵詞】交直流;一體化電源系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、交直流一體化電源系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

科學(xué)、合理地使用直流電源系統(tǒng)、交流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、一體化優(yōu)化方案，能夠高效實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能化、無人值守變電站全方位監(jiān)控。合理應(yīng)用一體化監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠有效提升變電站內(nèi)部的具體使用情況的分析監(jiān)控，還可以高效使用其監(jiān)控模塊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電源子系的科學(xué)化分析，進(jìn)而幫助站內(nèi)電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息資源共享，也為建設(shè)數(shù)字化電源軟件環(huán)境做好堅(jiān)實(shí)鋪墊。智能化與模塊化的使用方式能夠合理分化智能無人值守變電站電源功能，形成具有切實(shí)可行性的智能電源硬件平臺(tái)應(yīng)用模式，并且不需要進(jìn)行重復(fù)性接線過程，以及二次跨屏電纜建設(shè)。一體化控制平臺(tái)還應(yīng)該透明地將變電站智能化、無人值守等運(yùn)行情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)展示出來，同時(shí)顯示其在遠(yuǎn)方控制中心，以及智能化、無人值守變電站不斷完善成具有開放性質(zhì)的統(tǒng)一化系統(tǒng)。

二、交直流一體化電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀

2.1交直流一體化電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

電源技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)了磁放式、相控式、高頻式三個(gè)發(fā)展階段，其中高頻開關(guān)電源發(fā)展至今，其技術(shù)應(yīng)用比較成熟，從電源的功能性角度分析能夠滿足變電站站用電源要求。隨著電源技術(shù)的逐漸優(yōu)化，如今的變電站站用電源可以分為直流電源、交流電源系統(tǒng)、UPS、通信電源系統(tǒng)等。這些電源系統(tǒng)的安裝、調(diào)試都需要不同的專業(yè)人員進(jìn)行管理，從而導(dǎo)致了變電站站用電源運(yùn)行的自動(dòng)化程度不高。并且電源的經(jīng)濟(jì)性比較差，導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)行安裝、維修協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)中比價(jià)困難。基于變電站電源的現(xiàn)狀，國家電網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)出交直流一體化電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)中分散化管理的電源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一化的管理。

2.2交直流一體化電源系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

交直流一體化電源系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用，在很短的時(shí)間內(nèi)就取得了比較好的效果。目前在變電站中交直流一體化電源系統(tǒng)主要應(yīng)用形式有以下三種：

①智能化的站用交直流一體化電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)能夠建立站用電源信息共享平臺(tái)，將交流、直流、通信電源網(wǎng)絡(luò)化智能化處理。在電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，將以往的通信蓄電池組以及充電裝置取消，應(yīng)用DC/DC變換器，代替USP蓄電池，使得電源逆變器能夠直接掛于直流母線。在系統(tǒng)的波形處理上，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理，使電源的狀態(tài)檢修更加便利。

②數(shù)字化站用交直流一體化電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)應(yīng)用智能化模塊，采用IEC61850規(guī)約，系統(tǒng)比較開放。

③程序化站用電源直流一體化系統(tǒng)，其主要的功能就是能夠?qū)崿F(xiàn)電源與負(fù)荷的相互結(jié)合，將輔助系統(tǒng)納入到控制范圍中。

三、交直流一體化電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1直流系統(tǒng)

①應(yīng)用具有并聯(lián)特性的智能電池組件和閥控式鉛酸蓄電池進(jìn)行直流電源的科學(xué)設(shè)計(jì)，以最小的投資獲得最大的應(yīng)用效果。

②對(duì)二次設(shè)備內(nèi)中的部件與設(shè)備進(jìn)行科學(xué)維護(hù)。如：設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立直流電源系統(tǒng)，使得220V直流通過隔離后可以變換為48V，最終為通信負(fù)荷提供電源上的保障。

③采用模塊化構(gòu)造的交流不停電電源系統(tǒng)，雙主機(jī)冗余配置，保障其具有2h滿負(fù)荷放電時(shí)間、8kVA的容量。

3.2交流系統(tǒng)

應(yīng)用雙電源智能化自動(dòng)切換開關(guān)，可以有效地對(duì)交流電源線路進(jìn)行控制與監(jiān)測。這種開關(guān)不僅可以對(duì)交流電源線路進(jìn)行電氣閉鎖，還可以進(jìn)行機(jī)械閉鎖，從根本上保障電源的安全切換。另外，應(yīng)用雙電源智能化自動(dòng)切換開關(guān)還可以對(duì)變電站中的集控中心和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端切換。事實(shí)表明，這種應(yīng)用方式有利于變電站事故處理與倒閘操作，全面提高了交流電源進(jìn)線的可靠性，最終提升了交直流一體化電源系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量和水平。

3.3進(jìn)行一體化模塊化電源組屏

交直流一體化電源系統(tǒng)外觀如圖1所示。應(yīng)用的主要部件有：并聯(lián)智能電池組件饋線柜、事故照明逆變電源柜、交流站用電源、通信電源、智能化一體化交直流電源監(jiān)控系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)方案：應(yīng)用智能化一體化交直流電源監(jiān)控系統(tǒng)與通信電源等實(shí)現(xiàn)電源整體系統(tǒng)的報(bào)警、數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程遙控操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息的記錄與保存，各子系統(tǒng)與總控制器進(jìn)行科學(xué)的通信連接，最終使電源監(jiān)控系統(tǒng)更好滿足變電站的應(yīng)用要求;通過模塊化的處理，多個(gè)電源組屏形成一個(gè)有效模塊，提高整個(gè)電源系統(tǒng)的安裝效率，縮短工期?？梢詫⒉⒙?lián)智能電池組件柜的每6個(gè)面組成一個(gè)模塊，把一次交流電源柜組成一個(gè)模塊，將事故照明逆變電源柜、交流站用電源柜組成一個(gè)模塊。

3.4系統(tǒng)故障的解決措施

①提升交直流一體化電源系統(tǒng)抵御各種故障的能力。主要方式是建設(shè)科學(xué)一體化的故障報(bào)警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)預(yù)防與維修，保障系統(tǒng)的性能。

②進(jìn)行電源管理機(jī)制的創(chuàng)新，建立完整的電源維護(hù)系統(tǒng)，保障電源系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)與安全。具體方法包括：強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，使工作人員能對(duì)電源系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行科學(xué)快速的維修;加強(qiáng)對(duì)于電力維修人員的專業(yè)培訓(xùn)力度;對(duì)于人為原因造成的故障要追究責(zé)任人的責(zé)任，明確賞罰;建立一套電源運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，運(yùn)用科學(xué)的方法有效降低運(yùn)行線路及運(yùn)行設(shè)備的故障率，比如，可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)軟件新技術(shù)設(shè)計(jì)出一套電源運(yùn)行系統(tǒng)的故障報(bào)警及科學(xué)維護(hù)系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)中電源系統(tǒng)線路和設(shè)備的正常運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，對(duì)出現(xiàn)問題的地點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的預(yù)警和報(bào)警，便于維修人員快速趕到現(xiàn)場進(jìn)行線路或設(shè)備的維修;對(duì)于電源系統(tǒng)運(yùn)行的重點(diǎn)地區(qū)可以運(yùn)用遠(yuǎn)程電子監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行線路及設(shè)備的重點(diǎn)監(jiān)視，保障電源系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

3.5開展合理化的電源系統(tǒng)維護(hù)

①對(duì)于經(jīng)常使用的電源設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)和安全檢查，制定出科學(xué)的整改方案，對(duì)電源系統(tǒng)定期進(jìn)行升級(jí)，保障電源設(shè)備及運(yùn)行線路的安全。

②在用電高峰期需要對(duì)電源設(shè)備及運(yùn)行線路進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，對(duì)于安全隱患要及時(shí)進(jìn)行排查、分析、維修，并且要對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行科學(xué)的記錄，便于日后進(jìn)行總結(jié)、改進(jìn)與提高。

3.6運(yùn)用新技術(shù)

①運(yùn)用科學(xué)的電力維護(hù)設(shè)備保障運(yùn)行線路的絕緣性能和安全性。

②運(yùn)用最新最先進(jìn)性的設(shè)備部件更換已經(jīng)長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行的電源系統(tǒng)設(shè)備部件，有利于消除故障的成因，提高供電線路的絕緣性能，保障電源系統(tǒng)設(shè)備的科學(xué)、高效、安全運(yùn)行。

結(jié)語

綜上所述，交直流一體化電源系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用，在很短的時(shí)間內(nèi)就取得了比較好的效果。目前的變電站交流一體化電源系統(tǒng)主要采用分布式的架構(gòu)，能夠?qū)⒄居媒涣麟娫?、直流操控電源、交流不間斷電源、通信電源、配電單元等部分進(jìn)行一體化的配置。

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