智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)研究

崔濤

摘要：我國(guó)電力行業(yè)最近幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展而發(fā)展迅速。交直流電源智能化運(yùn)行是通過(guò)整合交、直流電源實(shí)現(xiàn)的，為供電用電的一體化提供了解決方案，能有效地提高運(yùn)行的穩(wěn)定安全性，從而提高了變電站電源管理能力。而交直流一體化電源系統(tǒng)具有集成度高、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，可集中監(jiān)控和管理多套電源系統(tǒng)，提高了多套站用電源系統(tǒng)蓄電池組的共享性，隨著交直流一體化電源系統(tǒng)方案的廣泛應(yīng)用，其所存在的問(wèn)題急需從根本上進(jìn)行解決（包括標(biāo)準(zhǔn)化程度不高、各品牌間的兼容性差等）。

關(guān)鍵詞：智能變電站;交直流一體化電源系統(tǒng)

引言

電力工程發(fā)展至今不具備可替代性，是唯一可以和水資源相媲美的基礎(chǔ)能源。變電站的電源系統(tǒng)是確保電能傳輸質(zhì)量的基礎(chǔ)。隨著變電站綜合自動(dòng)化水平的提高和大量智能設(shè)備的使用，變電站電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量逐漸提高。但變電站現(xiàn)有的供電系統(tǒng)仍缺乏系統(tǒng)集成，而交直流一體化的電源系統(tǒng)具有集成度高、經(jīng)濟(jì)效益好、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，可大規(guī)模應(yīng)用于變電站中。

1國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)變電站電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的變電站站用電源通常由交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、UPS、通信電源系統(tǒng)等幾部分子系統(tǒng)構(gòu)成，主要為變電站內(nèi)部各電氣設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、控溫、換氣、照明及解決餐飲用電等。傳統(tǒng)變電站各個(gè)子系統(tǒng)由不同生產(chǎn)廠商的專業(yè)技術(shù)人員檢修維護(hù)，該模式運(yùn)行存在以下不足：1.自動(dòng)化程度低，各個(gè)生產(chǎn)廠商的設(shè)備容易產(chǎn)生不兼容的問(wèn)題，不易整理且缺乏對(duì)系統(tǒng)的分析手段，難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的升級(jí)。2.站內(nèi)人員流動(dòng)較大，不利于設(shè)備維護(hù)運(yùn)行，交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)人員設(shè)備維修、UPS由自動(dòng)化人員檢修、各電源系統(tǒng)通信系統(tǒng)由不同廠商的技術(shù)員檢修。人員總體得不到統(tǒng)一的調(diào)配，造成人力資源的浪費(fèi)。3.不同的生產(chǎn)商對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)符合各自功能的系統(tǒng)，直接1次投資和2次投資有明顯的提高，變電站建造和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不佳。4.如果某一子系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)直接牽連其他系統(tǒng)。在檢修時(shí)需要不同廠家的相互配合，協(xié)調(diào)性較差。

2變電站交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)

變電站交直流一體化電源相比于傳統(tǒng)的分散式供電系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。交直流一體化設(shè)計(jì)將這些組件組合成一個(gè)統(tǒng)一的集成體，這個(gè)集成體不僅能夠滿足對(duì)其內(nèi)部電源系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)試需求，還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的信息共享，且相比于變電站傳統(tǒng)電源系統(tǒng)，交直流一體化設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)具有更高的安全性。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，AC/DC（交直流）集成電源系統(tǒng)主要具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.統(tǒng)一的集成電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電源子系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)和分析，同時(shí)確保變電站電源信息管理的智能化。AC/DC集成電源系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)變電站電源系統(tǒng)子系統(tǒng)分布式管理的不兼容問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)變電站智能化發(fā)展具有重要意義。2.目前中國(guó)交直流一體化電源系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，并且一體化電源系統(tǒng)所使用的各種設(shè)備本身不存在任何風(fēng)險(xiǎn)，具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性，可以顯著減少設(shè)備維護(hù)的次數(shù)。3.變電站電源系統(tǒng)的監(jiān)控、管理、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)工作更加方便，減少了電源系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間的重復(fù)管理，有效地降低了電源子系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。

3變電站交直流一體化電源解決方案與應(yīng)用

3.1可行性分析

現(xiàn)下，全國(guó)范圍內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的成功運(yùn)行，該系統(tǒng)具有相對(duì)成熟的直流與交流技術(shù)切換及運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用中具備極為關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)，且不存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，具備可行性和可操作性。但是，該電源系統(tǒng)依舊有需要調(diào)整和完善的地方存在，如直流核心充電模塊的開(kāi)關(guān)技術(shù)，在移相諧振軟開(kāi)發(fā)技術(shù)的運(yùn)用下促進(jìn)電路整體效率的提升，同時(shí)于風(fēng)冷下實(shí)現(xiàn)自冷結(jié)合;此外，也需要進(jìn)一步強(qiáng)化逆變電源控制作用，以便保障在正常交流供電的基礎(chǔ)上，一旦交流斷流后能夠朝著直流逆變自動(dòng)切換。

3.2管理控制更加科學(xué)合理

由于智能變電系統(tǒng)建立了一個(gè)關(guān)于信息的共享平臺(tái)，所以可以利用網(wǎng)絡(luò)智能化的功能將直流電源、交流電源、通信電源進(jìn)行一體化處理，在外面建立一個(gè)公共的接口。并且在外部直接取消蓄電池的電組和其他充電裝置以簡(jiǎn)化裝置的管理工作，同時(shí)因?yàn)槿∠薝SP蓄電池的外界部分，在使用逆電器的時(shí)候可以直接在外面用直流母線替代，在突發(fā)事故的部分用逆變的電源進(jìn)行供電。為了能夠簡(jiǎn)化檢修的人工成本還可以對(duì)波形進(jìn)行統(tǒng)一處理并且進(jìn)行二次配電的統(tǒng)一管理。

3.3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及注意事項(xiàng)

目前，交直流一體化電源系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于變電站中，結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.根據(jù)規(guī)范要求，必須將充電裝置的穩(wěn)壓、穩(wěn)流與高頻開(kāi)關(guān)電源式充電裝置結(jié)合使用，對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，并驗(yàn)證諸如電流不平衡之類的參數(shù)。2.交直流一體化電源系統(tǒng)集成了許多子系統(tǒng)，因此在進(jìn)行電源系統(tǒng)管理的過(guò)程中，要注意各級(jí)人員的職責(zé)分工，弄清各方的工作接口，編制切實(shí)可行的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)程序。此外，應(yīng)加大對(duì)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)運(yùn)維人員的技術(shù)培訓(xùn)力度，確保設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

3.4站內(nèi)照明、風(fēng)機(jī)的智能控制設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的站內(nèi)電源系統(tǒng)在為站內(nèi)照明設(shè)備提供電力支持時(shí)，需要依靠人力介入，根據(jù)值班人員的主觀判斷來(lái)控制照明的開(kāi)啟和關(guān)閉。這種方式過(guò)度依賴值班人員的主觀性，且值班人員的工作質(zhì)量無(wú)法保證、極易因?yàn)橹蛋嗳藛T的工作懈怠造成大量的能源浪費(fèi)，增加站內(nèi)負(fù)荷。同時(shí)，由于視頻監(jiān)控設(shè)備對(duì)拍攝環(huán)境的要求。通常在夜間，照明設(shè)備保持持續(xù)工作狀態(tài)，增大了不必要的資源浪費(fèi)。為了減少這種情況的發(fā)生，增加能源和照明設(shè)備的有效利用率。本系統(tǒng)中增加了照明開(kāi)關(guān)的智能控制模塊，利用傳感器、監(jiān)控設(shè)備、控制器與開(kāi)關(guān)之間的互聯(lián)與通信，實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備與監(jiān)控設(shè)備的相互關(guān)聯(lián)。并根據(jù)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控環(huán)境與區(qū)域控制照明設(shè)備的開(kāi)啟。在該照明控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，仍保留手動(dòng)開(kāi)啟方式。

3.5提高了安全性和經(jīng)濟(jì)性

信息技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)，使系統(tǒng)安全性得以顯著提高，一體化電源系統(tǒng)通過(guò)有機(jī)結(jié)合設(shè)備和信息技術(shù)形成了整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征（合圍不同子系統(tǒng)），通過(guò)關(guān)聯(lián)各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總控制，各子系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上完成內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而能夠統(tǒng)一調(diào)整和控制各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，特別是科對(duì)電源盲點(diǎn)部位進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，進(jìn)一步提升看系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。除此之外，各模塊間參數(shù)通過(guò)全面互換能夠在不影響整機(jī)運(yùn)行工作的基礎(chǔ)上檢測(cè)單個(gè)開(kāi)關(guān)或模塊，減少了作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了整體設(shè)備檢修的連續(xù)性，從而簡(jiǎn)化了使用和維修的操作環(huán)節(jié)。相比于傳統(tǒng)常規(guī)變電站電源，交直流一體化電源系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的成本更低，更能滿足電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的需求，優(yōu)化后的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)使相關(guān)設(shè)備更加集成，有利于人力合理分配的實(shí)現(xiàn)，顯著降低設(shè)備投入，節(jié)約了變電站運(yùn)行成本。使用蓄電池還可在一定程度上降低污染，提升經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

結(jié)語(yǔ)

交直流電源智能化運(yùn)行為供電用電的一體化提供了解決方案，有效提高了運(yùn)行的穩(wěn)定安全性，從而使變電站電源管理能力得以提高。而交直流一體化電源系統(tǒng)具有集成度高、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，可集中監(jiān)控和管理多套電源系統(tǒng)，提高了多套站用電源系統(tǒng)蓄電池組的共享性，隨著交直流一體化電源系統(tǒng)方案的廣泛應(yīng)用，其所存在的問(wèn)題急需從根本上進(jìn)行解決。

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