淺析變電站交直流一體化電源的應(yīng)用與發(fā)展

孔榮榮　張麗娜

【摘要】本文分析了常規(guī)變電站用電系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的問題，并提出了站用交直流一體化電源的方案。通過對一體化電源工作原理及分層結(jié)構(gòu)的詳細介紹，并結(jié)合實際應(yīng)用，論述了一體化電源的優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】變電站；交直流一體化電源；通信電源

Abstract： This paper analyzes the status of electric system and the existing problems of conventional substation， and puts forward the station with AC and DC integrated powe r supply scheme. Through the detailed work on the integrated power supplyprinciple and the hierarchical structure， and combining the practical application， discusses the superiority of the integrated power supply.

Key words：Substation，integrated AC/DC power supply ，communication power

引言

智能變電站一體化電源系統(tǒng)，是借鑒電力用直流、交流一體化不間斷電源系統(tǒng)核心思想，針對智能變電站的特點而開發(fā)的一體化電源產(chǎn)品解決方案?，F(xiàn)有站用電源系統(tǒng)在資源整合、自動化水平、運行管理模式等方面都還存在著很大的優(yōu)化提升空間；而交直流一體化電源系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、智能經(jīng)濟等優(yōu)勢具有廣范的應(yīng)用與蓬勃發(fā)展前景。

1.傳統(tǒng)站用電源存在的問題分析

變電站站用電源可分為交流配電、直流配電、UPS/逆變電源和通信電源系統(tǒng)等4大類電源系統(tǒng)，每個系統(tǒng)采用不同方案設(shè)計，單獨裝配組屏。隨著時代科技的發(fā)展，因資源配置不合理所引起的問題日益突出：1）現(xiàn)代化程度不高。2）資源配置浪費。3）維護、售后服務(wù)困難。

2.站用交直流一體化電源的優(yōu)勢特點

站用交直流一體化電源系統(tǒng)，它的優(yōu)勢和特點主要通過與傳統(tǒng)站用電源的對比中得以呈現(xiàn)。它的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）資源優(yōu)化，分配合理

交流不間斷電源、通信電源都取消了各自所配備的蓄電池組，并與直流電源共用同一組蓄電池，減少了組屏屏柜的數(shù)量，降低了蓄電池前期投入和后期維護的費用，大大節(jié)約了變電站內(nèi)占地空間和設(shè)備投入成本。

2）現(xiàn)代化管理，高效可靠

站用電源采用一體化設(shè)計方案，可以對各個子電源系統(tǒng)實現(xiàn)實時在線監(jiān)控和統(tǒng)一管理，減少了系統(tǒng)作業(yè)流程，優(yōu)化了人力資源的調(diào)配。高度集成的一體化監(jiān)控平臺可以對用電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并通過通信傳至后臺。后臺值班人員可通過實時和歷史數(shù)據(jù)的對比分析，對站內(nèi)系統(tǒng)運行情況作性能分析，以確保站用電源系統(tǒng)安全可靠運行。

3）售后維護方便

由同一個設(shè)備成套廠家設(shè)計、生產(chǎn)一整套站用電源，現(xiàn)場安裝、調(diào)試過程中消除了原本需與其他廠家協(xié)調(diào)溝通的環(huán)節(jié)，提高的設(shè)備開通運行效率。后期設(shè)備運行如有出現(xiàn)故障，都有該廠家提供技術(shù)支持和售后維護，責任明確，服務(wù)方便。

3.變電站交直流一體化電源的設(shè)計方案

交直流一體化電源系統(tǒng)采用分體式架構(gòu)，將站用交流不間斷電源/電力專用逆變電源、直流操作電源、服務(wù)等，通過網(wǎng)絡(luò)通信，設(shè)計方案優(yōu)化，實現(xiàn)變電站站用電源的集中供電和統(tǒng)一監(jiān)控管理，進而實現(xiàn)在線狀態(tài)的實時檢測。

1）站用交流電源

站用交流電源主要由交流進線、交流饋線、電量測量和交流電監(jiān)控4個單元組成，配有ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)可以實現(xiàn)兩路交流進線電源的自動切換，從而確保了交流輸出分配和一體化電源長期穩(wěn)定運行。

2）直流操作電源

直流操作電源是一體化電源的核心，主要由整流單元，蓄電池單元，直流饋線單元。

3）交流不間斷電源

交流不間斷電源，主要包括UPS和INV兩類不間斷電源。其中UPS主要為變電站內(nèi)計算機監(jiān)控、打印機等對電源質(zhì)量要求很高的重要負荷供電；而INV逆變電源主要為變電站內(nèi)事故照明等對電源的質(zhì)量要求不高的負荷供電。

4）DC/DC通信整流電源

與傳統(tǒng)通信電源有所不同，DC/DC通信電源采用DC220/110V直流母線電源作為通信整流模塊的輸入電源，并與直流電源共用一套蓄電池組，整理模塊也采用N+1冗余模式，且采用硬件自主均流技術(shù)，為變電站內(nèi)交換機等通信設(shè)備提供可靠的直流工作電源。

5）一體化監(jiān)控系統(tǒng)

一體化監(jiān)控模塊存儲整個站用電源數(shù)據(jù)，通過一個RJ45口以IEC-61850規(guī)約與后臺連接，也可通過RS232/485口與后臺連接，能完成站用電源四遙功能。一體化監(jiān)控模塊故障不影響電源其他智能模塊運行。

4.變電站交直流一體化電源實例應(yīng)用

長樂110KV桃坑變電站站用一體化電源經(jīng)調(diào)試正常已投入運行，就以此為例簡單論述一體化電源的配置方案。

方案設(shè)計：站用兩路交流電分別引自不同變壓器下的低壓母線，經(jīng)兩臺ATS自動切換為相應(yīng)交流負荷供電。通信電源和UPS不間斷電源直流進線都取至直流主母線，并與直流共用一組蓄電池。

屏柜配置：本項目總共配置11面屏柜，與常規(guī)屏柜配置方案相比減少了3個屏柜。組屏方案如下：

監(jiān)控通信：本系統(tǒng)中設(shè)置一個一體化直流總監(jiān)控和絕緣巡檢、通信電源、交流電源，UPS電源4個子監(jiān)控。4個子監(jiān)控各自對自己的單元的功能運行進行實時監(jiān)測，并能及時采集數(shù)據(jù)和反饋電信號給總監(jiān)控。一體化總監(jiān)控也可以對各個子監(jiān)控做相應(yīng)配置和參數(shù)的修改，并能通過RS485/RS232或者以太網(wǎng)口與后臺通信，為后臺值班人員更好地掌握現(xiàn)場一體化電源運行情況提供了便利。

5.結(jié)語

變電站交直流一體化電源系統(tǒng)是現(xiàn)有變電站占用電源設(shè)計和管理模式的創(chuàng)新和發(fā)展。近幾年隨著數(shù)字化變電站相繼建設(shè)投產(chǎn)及全國智能變電站試點項目的建設(shè)，交直流一體化電源系統(tǒng)正在逐步替代傳統(tǒng)站用電源系統(tǒng)的建設(shè)和管理模式，其技術(shù)先進、維護方便、運行安全可靠，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。不管是現(xiàn)在還是將來，都會得到廣泛的推廣和應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]楊秋梅.變電站交直流一體化電源[J].電源世界，2014.

[2]王炳林.變電站交直流一體化電源系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].冶金動力，2013.

作者簡介

孔榮榮，男，助理工程師，本科，主要從事直流、一體化電源和熱電電氣設(shè)計工作。

張麗娜，女，助理工程師，本科，主要從事直流、一體化電源設(shè)計咨詢工作。