智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

張大寶，吳治勇

（國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司阿克蘇供電公司，新疆維吾爾自治區(qū) 阿克蘇 843000）

時(shí)代在不斷發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)也在不斷突破和創(chuàng)新，為了更好地滿足社會(huì)發(fā)展要求，必須要將新型科技整合應(yīng)用進(jìn)來(lái)，朝著一體化的方向不斷發(fā)展。因而智能變電站應(yīng)運(yùn)而生，相應(yīng)的科學(xué)運(yùn)用交流一體化電源系統(tǒng)，可以多方面滿足智能變電站的運(yùn)行，提高變電站的運(yùn)行效益，促進(jìn)電力事業(yè)的長(zhǎng)效持久發(fā)展。

1 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的研究

對(duì)于智能變電站而言，與過(guò)去的普通變電站對(duì)比，最大的不同之處，就是在電源安裝方面存在不同，智能系統(tǒng)應(yīng)用的電源，可以實(shí)現(xiàn)交流和直流以及逆流多個(gè)不同電源系統(tǒng)的科學(xué)獨(dú)立設(shè)計(jì)，這樣就可以讓變電站的運(yùn)行安全性和可靠性大幅度提升上來(lái)。

1.1 電源系統(tǒng)智能化

現(xiàn)階段，在智能電源的安裝方面還并未大規(guī)模推廣，但是在小規(guī)模的應(yīng)用上來(lái)看，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成效，因?yàn)樵谥悄茏冸娬具\(yùn)行過(guò)程中，最為突出的一項(xiàng)改進(jìn)，就是科學(xué)優(yōu)化和調(diào)整直流電源的充電核心部位，技術(shù)人員在這一核心位置，將移項(xiàng)諧振軟開(kāi)管技術(shù)應(yīng)用了進(jìn)來(lái)，讓整體系統(tǒng)的通電率實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升。為了對(duì)逆電源的控制效果進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化，確保在電路出現(xiàn)故障的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)科學(xué)供電，那么在交流出現(xiàn)斷電問(wèn)題時(shí)，就可以第一時(shí)間切換為直流的逆變，此時(shí)所有的工作開(kāi)展最終方向，就是最大化的滿足供電要求，所以對(duì)于操作人員的技術(shù)能力和技術(shù)操作素養(yǎng)要求非常高。對(duì)于智能化系統(tǒng)而言，在電源控制方面，要比原本的系統(tǒng)更為穩(wěn)定，這是因?yàn)榇蟛糠值谋O(jiān)控裝備和系統(tǒng)控制設(shè)置，都是將全新的雙重控制開(kāi)關(guān)應(yīng)用了進(jìn)來(lái)，目的就是為了及時(shí)檢測(cè)一些緊急的情況，或者是在出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)可以第一時(shí)間采取措施，并不影響其他工作內(nèi)容。

1.2 整體安全系數(shù)提高

對(duì)于新型智能化的變電系統(tǒng)而言，對(duì)比常規(guī)的變電站有一項(xiàng)最大的不同之處，就是可以最大化的保證系統(tǒng)的科學(xué)穩(wěn)定運(yùn)行，而且安全性能非常優(yōu)異。對(duì)于傳統(tǒng)的變電站而言，就是在某一部分出現(xiàn)故障之后，無(wú)法第一時(shí)間修復(fù)，而且還會(huì)對(duì)其他部分的正常工作產(chǎn)生較大的影響，特別嚴(yán)重的情況還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)完全癱瘓。在智能變電站發(fā)展的過(guò)程中，就考慮到了這一個(gè)問(wèn)題，系統(tǒng)的改進(jìn)和調(diào)整了走線的模式，并將直流和交流這兩者完全分割開(kāi)來(lái)，進(jìn)行分別控制，這樣就可以最大化降低這兩者出現(xiàn)的沖撞問(wèn)題，提高運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的主要特點(diǎn)

2.1 一體化特征

在智能變電站運(yùn)行過(guò)程中，交直流一體化電源系統(tǒng)最為突出的特點(diǎn)，就是一體化特征。對(duì)于該特征而言，不僅僅體現(xiàn)在外觀方面的一體化設(shè)計(jì)層面，還體現(xiàn)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安裝一體化層面，降低組屏數(shù)量，確保整個(gè)系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)可以朝著更加緊湊和美觀的方向不斷發(fā)展，不僅如此，后期開(kāi)展維修工作也可以更加便利，保證維修效果。

2.2 智能化網(wǎng)絡(luò)化效果優(yōu)異

對(duì)于智能變電站而言，之所以屬于智能化系統(tǒng)范疇內(nèi)，根本原因，就在是實(shí)際建設(shè)的過(guò)程，將大量的電子信息技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備以及軟件等整合應(yīng)用了進(jìn)來(lái)，對(duì)于這些電子信息系統(tǒng)而言，由很多的子系統(tǒng)共同組成，所以不同的子系統(tǒng)彼此之間需要將不同的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，作為主要的連接媒介，這樣就可以確保所有子系統(tǒng)都?xì)w于一個(gè)中央系統(tǒng)的管控，形成一個(gè)有機(jī)的整體，突破過(guò)去系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于分散的問(wèn)題，讓系統(tǒng)內(nèi)部的自動(dòng)化調(diào)控功能全面實(shí)現(xiàn)。不僅如此，系統(tǒng)內(nèi)部的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)也可以第一時(shí)間達(dá)到調(diào)控和運(yùn)行的效果，最終讓變電站的所有系統(tǒng)都可以朝著專業(yè)化的管理方向不斷進(jìn)步和突破。由此可見(jiàn)，整體的網(wǎng)絡(luò)化和智能化效果非常優(yōu)異。

2.3 安全系統(tǒng)完善

在現(xiàn)實(shí)中，系統(tǒng)本身的安全系數(shù)如何，可以對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行全面區(qū)分，從現(xiàn)實(shí)的使用情況來(lái)看，在對(duì)智能化電源系統(tǒng)進(jìn)行安裝的過(guò)程中，已經(jīng)呈現(xiàn)出了相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)，而且這些系統(tǒng)的實(shí)際安裝時(shí)間都相對(duì)較短，很多新型的設(shè)備都處于一個(gè)初級(jí)的磨合階段，所以存在的眾多潛在問(wèn)題，都沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于管理人員而言，必須要深入到智能電源系統(tǒng)之中，開(kāi)展時(shí)刻的監(jiān)督和管控工作，持續(xù)性的調(diào)整一些潛在風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，這樣就可以最大化的完善和提升主系統(tǒng)的安全性。

2.4 更具備安全性和經(jīng)濟(jì)性

根據(jù)前文分析可以了解到，在智能變電站運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)通道電路的全面優(yōu)化，可以將直流和交流電源控制全面隔離開(kāi)來(lái)，避免彼此之間出現(xiàn)任何的干擾問(wèn)題，為一體化電源系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行奠定了安全基礎(chǔ)，智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行也能得到根本性的保障。除此以外，在智能變電站之中，還將自動(dòng)檢測(cè)功能實(shí)施了進(jìn)來(lái)，讓整體電源系統(tǒng)運(yùn)行的安全性更大程度提升上來(lái)。在一體化電源系統(tǒng)之中，可以讓各個(gè)子系統(tǒng)彼此之間全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，而且可以對(duì)不同子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整和控制，尤其是針對(duì)一些電源的盲點(diǎn)部位更可以達(dá)到最佳的監(jiān)控效果，真正為智能變電站的可靠穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。此外，過(guò)去存在脫節(jié)問(wèn)題的多個(gè)模塊彼此之間的參數(shù)也可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)互換，并對(duì)單個(gè)開(kāi)關(guān)或者是模塊的獨(dú)立檢修進(jìn)行全面支持，也不會(huì)對(duì)整體智能變電站的運(yùn)行產(chǎn)生任何影響，達(dá)到更高效的維護(hù)效果，提高維護(hù)的連續(xù)性，無(wú)需投入更高的成本。由此可見(jiàn)，交直流一體化電源系統(tǒng)的成本要更低一些，而且運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性也非常優(yōu)異。因?yàn)槭窃谥悄芑\(yùn)行的背景下，所以整體作業(yè)流程大幅度減少，無(wú)需過(guò)多投入人力資源，使得人力成本的投入大幅度降低，讓電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到根本性的提升。

3 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的應(yīng)用分析

3.1 電子互感器技術(shù)

首先，對(duì)于分壓互感器而言，大部分的回路設(shè)備之中，都會(huì)將高壓感應(yīng)器部件應(yīng)用進(jìn)來(lái)，如果不具備外部電源時(shí)，整體工作就無(wú)法進(jìn)展，此外還需要解決一個(gè)問(wèn)題，那就是電磁兼容問(wèn)題；其次就是光纖式互感器。在電流比較的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)非常大的噪聲。所以應(yīng)用電子互感器技術(shù)，相關(guān)工作人員必須要將綜合采樣裝置應(yīng)用進(jìn)來(lái)，還要與傳統(tǒng)的互感器有機(jī)結(jié)合在一起，這樣才能確保整體設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行效果。

3.2 一體化電源的設(shè)計(jì)選型

對(duì)于變頻器而言，其最為重要的核心控制源就是直流電源。在整個(gè)集成電源系統(tǒng)之中，會(huì)將DC 控制面板應(yīng)用進(jìn)來(lái)，作為核心的備用電源，達(dá)到供電效果，與此同時(shí)，對(duì)UPS 值和容量進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，進(jìn)而選取合適的備用電源。在通訊過(guò)程中，往往會(huì)將DC 直流電源應(yīng)用進(jìn)來(lái)，并由DC 總線負(fù)責(zé)提供。在選擇充電器的容量過(guò)程中，必須要站在綜合電源系統(tǒng)的高度上，考慮到所有常規(guī)電源的現(xiàn)實(shí)需求，并明確電池的實(shí)際充電狀態(tài)。針對(duì)DC 的運(yùn)行監(jiān)測(cè)裝置，則可以應(yīng)用到集成電源系統(tǒng)之中，作為最重要的監(jiān)控器，通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)總線連接，同時(shí)與電源的端口有機(jī)連接在一起，就可以多角度的出發(fā)集中監(jiān)測(cè)和管理集成電源系統(tǒng)。

3.3 數(shù)據(jù)傳遞通道設(shè)計(jì)

在智能變電站一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同地區(qū)的變電站，必須要與省公司的主站及所在地區(qū)的系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)合在一起，構(gòu)建全新的網(wǎng)絡(luò)體系，確?？梢宰畲蠡膫鬏斝畔?shù)據(jù)。在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，將省公司的主站和地區(qū)變電站這兩者有機(jī)聯(lián)合在一起，并處于串聯(lián)的狀態(tài)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地傳輸信息。將綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，同時(shí)串聯(lián)省公司的主站和地區(qū)變電站，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的信息傳輸效果。

3.4 智能變電站站控層裝置調(diào)試

在智能變電站運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)站控層進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試，整個(gè)調(diào)試的過(guò)程中需要科學(xué)的分析和研究，并對(duì)比普通的綜合自動(dòng)化變電站，從表面上來(lái)看，這一控制層的功能沒(méi)有太大的變化，例如操作的路程、主接線圖等等，但是在智能變電站相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的功能上則有很大的變化，不論是在通信層面，還是在高級(jí)應(yīng)用上，都更為先進(jìn)，是過(guò)去變電站無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。但是需要特別注意一點(diǎn)，其可以將地面車輛的位置和接地倒閘的位置這兩者有機(jī)聯(lián)系在一起，這樣就可以讓操作界面具備更強(qiáng)的可編程性。

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

智能變電站一體化系統(tǒng)全面建設(shè)進(jìn)來(lái)，主要的目的就是可以系統(tǒng)整合所有的電源，并將種類不一的電路聯(lián)系在一起，開(kāi)展統(tǒng)一的設(shè)計(jì)工作，這樣就可以站在宏觀高度上，統(tǒng)一管理監(jiān)控、生產(chǎn)、服務(wù)不同的工作。在建設(shè)的過(guò)程中，需要做好以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先，就是由于現(xiàn)下應(yīng)用的智能變電站，仍然是在傳統(tǒng)的工作環(huán)境狀態(tài)，所以針對(duì)直流核心充電部位，必須要將風(fēng)冷和自冷技術(shù)整合應(yīng)用進(jìn)來(lái)。對(duì)于逆變電源而言，則需要將交流的供電方式應(yīng)用進(jìn)來(lái)，確保在切斷交流電值之后，可以第一時(shí)間切換直流電源，現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了非常成熟的狀態(tài)，不存在任何技術(shù)層面的限制。

在系統(tǒng)整合直流電源和通訊電源的過(guò)程中，需要對(duì)部分的通訊電池組合進(jìn)行直接取消，與此同時(shí)對(duì)于變電站中的直流部分要求也是完全一樣的，雖然電源的類型并不相同，但是在一般的工作環(huán)境下，都可以對(duì)相關(guān)工作原則進(jìn)行遵循。根據(jù)大量的實(shí)踐證明，將雙套的蓄電池組應(yīng)用進(jìn)來(lái)，可以最大限度地控制直流電源，達(dá)到非常好的控制效果。

對(duì)于智能變電站而言，對(duì)于電壓的要求相對(duì)較高，所以在高頻模式狀態(tài)下，針對(duì)DC/DC 變化器，需要將48 V 的通信電源應(yīng)用進(jìn)來(lái)，不論是任何一組供電電源，都需要將兩組蓄電池應(yīng)用進(jìn)來(lái)，其中一組主要負(fù)責(zé)正常的通電使用，另一組則作為備用的電源。在這兩組電池共同應(yīng)用的背景下，可以全面建立一個(gè)并聯(lián)模式，確保任何一種工作模式都可以達(dá)到最佳的工作效果，而且整體電源都不低于48 V。從某種角度來(lái)分析，將直流電源和通信電源這兩者系統(tǒng)整合在一起，可以在220 V 以下的電壓等級(jí)之中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，真正為電流一體化設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

特別是在互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，智能變電站在工作的過(guò)程中，可以利用后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出所有的細(xì)節(jié)圖像，還能進(jìn)行雙重化設(shè)置，即便在一體化監(jiān)控的過(guò)程中，出現(xiàn)了任何的故障問(wèn)題，整體變電站的正常穩(wěn)定運(yùn)行也不會(huì)受到任何的影響。但是在整個(gè)智能化的系統(tǒng)之中，所有設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)用進(jìn)來(lái)的控制電源，最好是直流電源，因?yàn)橹绷麟娫幢旧砭邆涞陌踩院涂煽啃砸?，可以最大化的保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到預(yù)期的效果。

3.6 集成電源智能監(jiān)控系統(tǒng)

在智能變電站運(yùn)行的過(guò)程中，將直流交流一體化電源系統(tǒng)深化應(yīng)用進(jìn)來(lái)，需要將備用線路、電路電子設(shè)備應(yīng)用進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和閉合，在活動(dòng)區(qū)域，必須要將CPU 控制器安裝進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和記錄。在智能化變電站綜合電源控制系統(tǒng)之中，還會(huì)將通用交換機(jī)和傳感器以及微處理器等設(shè)備應(yīng)用進(jìn)來(lái)，然后安裝在統(tǒng)一的面板之中，科學(xué)采集控制數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源的切換。從通訊角度來(lái)分析，為了對(duì)反饋監(jiān)控的有效性進(jìn)行全面提升，則需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將光絞線應(yīng)用進(jìn)來(lái)，然后作為主要的介質(zhì)傳輸，完成后續(xù)的數(shù)據(jù)操作。此外，為了確保在電源狀態(tài)下，達(dá)到最佳的共享效果，電源監(jiān)測(cè)模塊必須要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中與其他的通信模塊有機(jī)聯(lián)系在一起。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的背景下，智能變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，不僅可以突破過(guò)去的變電站限制，還能滿足人們?cè)絹?lái)越高的供電要求。其中在智能變電站運(yùn)行的過(guò)程中，最為重要的系統(tǒng)就是直流交流一體化電源系統(tǒng)，其突破了過(guò)去的電源限制，可以讓電力系統(tǒng)朝著更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，并站在宏觀的高度上，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)等整合應(yīng)用進(jìn)來(lái)，達(dá)到分級(jí)和全方位控制和監(jiān)督的效果。通過(guò)直流交流一體化電源系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以讓原本的智能變電站朝著更加簡(jiǎn)化的方向發(fā)展，還能讓平臺(tái)本身的工作效率大幅度提升上來(lái)，最大化的提升整體性能，實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定運(yùn)行，降低各種安全隱患發(fā)生概率，促進(jìn)智能電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，整體應(yīng)用價(jià)值非常高。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，智能變電站還會(huì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展和突破，整合應(yīng)用更多的先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到預(yù)期的效果。