淺談變電站一體化不間斷電源

符林貝

【摘 要】本文詳細(xì)的介紹了變電站不間斷電源系統(tǒng)現(xiàn)狀和存在問題，結(jié)合了220kV壩基頭變電站的實(shí)際情況介紹了變電站直流和交流一體化不間斷電源的基本原理、功能和應(yīng)用，并從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面分析了一體化不間斷電源在變電站應(yīng)用的優(yōu)勢以及使用過程中的注意事項(xiàng)，以達(dá)到優(yōu)化變電站運(yùn)維的目的，提高運(yùn)維工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】一體化 不間斷 變電站

1 引言

目前，變電站的繼電保護(hù)、微機(jī)控制和事故照明設(shè)備大多數(shù)采用電力專用逆變電源或多臺UPS分散供電。分散設(shè)立多套系統(tǒng)，增加了一次投資和日常運(yùn)行維護(hù)工作量。交流和直流一體化不間斷電源的應(yīng)用滿足了運(yùn)行維護(hù)和電力體統(tǒng)對于可靠性的要求。

變電站操作電源基本設(shè)計(jì)有3套各自獨(dú)立的系統(tǒng)，即直流操作電源（DC）、通信電源、交流不間斷電源。

2 變電站不間斷電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

當(dāng)前變電站中的操作電源一般分為直流電源系統(tǒng)、通信電源和交流電源系統(tǒng)[1]，主要功能如下：

2.1 直流電源系統(tǒng)（DC）

直流操作電源系統(tǒng)是提供給變電站內(nèi)所有控制、保護(hù)、自動裝置等控制負(fù)荷和各類直流電動機(jī)、斷路器合閘機(jī)構(gòu)等動力負(fù)荷的電源。直流操作電源系統(tǒng)電壓一般選擇220V或110 V，采用不接地方式。對220 kV及以上變電站均裝設(shè)2組蓄電池及2套充電裝置，構(gòu)成兩電兩充方式，采用單母線分段接線，兩段母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)電器，2組蓄電池及2套充電裝置分別接于不同母線段。

2.2 通信電源

提供給變電站內(nèi)載波機(jī)、光端機(jī) 等通信設(shè)備及保護(hù)復(fù)接設(shè)備電源。系統(tǒng)電壓為48 V，采用正極接地方式。220 kV及以上變電站按兩電兩充設(shè)計(jì)，采用單母線接線，兩組蓄電池及2套充電裝置分別接于不同母線段，2段母線之間不設(shè)聯(lián)絡(luò)電器。

2.3 交流電源系統(tǒng)

在變電站中，交流不間斷電源系統(tǒng)（UPS）主要是給不允許短時停電的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備供電，可靠性及穩(wěn)定性要求高，一般均采用一用一備串聯(lián)運(yùn)行方式，即正常時由主機(jī)供電，主機(jī)故障時，從機(jī)自動投入。UPS正常由交流電源供電，當(dāng)交流電源消失或整流器、逆變器等元件故障，則由自帶的蓄電池向逆變器供電。

3 存在的問題

如上所述的變電站操作電源的設(shè)計(jì)基本均存在3個各自獨(dú)立的系統(tǒng)，即直流操作電源（DC）、通信電源、交流不間斷電源（UPS），且每套電源系統(tǒng)均各帶1或2組蓄電池（某些設(shè)計(jì)已取消UPS自帶的蓄電池），設(shè)立通信蓄電池室和直流操作電源蓄電池室。這必將存在以下問題：設(shè)立多套分系統(tǒng)，蓄電池組重復(fù)設(shè)置，工程的一次投資增大；設(shè)備分散設(shè)置，增加了日常運(yùn)行維護(hù)工作量。

隨著運(yùn)行維護(hù)要求的日益提高及設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，電源系統(tǒng)的分散性逐漸顯露出了它存在的不足，這就出現(xiàn)了直流和交流一體化不間斷電源。

4 一體化不間斷電源設(shè)備及其功能

4.1 一體化電源設(shè)備的含義

一體化電源設(shè)備，是將直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）、電力用逆變電源（INV）和通信用直流變換電源（DC/DC）等電源裝置組合為一體，共享直流電源的蓄電池組，并統(tǒng)一實(shí)施監(jiān)控的成套電源設(shè)備[2]。

4.2 一體化不間斷電源設(shè)備的功能

一體化電源設(shè)備具有一套公用的蓄電池組，它能同時為一體化電源設(shè)備的全部輸出負(fù)荷提供電源，滿足全部負(fù)荷容量和供電時間的要求。在正常運(yùn)行方式下，該電源設(shè)備由交流電源供電，蓄電池處于浮充備用狀態(tài)；當(dāng)交流電源故障停電時，蓄電池為全部負(fù)荷提供電源。所以，一體化電源設(shè)備的備用電源至關(guān)重要，應(yīng)保證其在全部工作過程中，不能出現(xiàn)停電。

5 典型的一體化不間斷電源的實(shí)施方案

目前，新建變電站都已應(yīng)用不間斷電源系統(tǒng)，以220kV壩基頭變電站為例，該站統(tǒng)一由直流操作電源供電，除提供直流操作電源DC、交流不間斷電源UPS，還提供通信用48V電源。利用DC/DC電源變換裝置代替原通信專業(yè)48V蓄電池電源系統(tǒng)，將DC/DC裝置做為直流系統(tǒng)的一個負(fù)荷考慮，即DC-UPS-DC/DC一體化電源。

該接線設(shè)計(jì)同時取消了UPS系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)的蓄電池，共用直流操作電源DC的蓄電池組。能較好地實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，實(shí)現(xiàn)站用電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)一體化的實(shí)時監(jiān)視，對被監(jiān)控對象的控制、調(diào)節(jié)和運(yùn)行方式能更方便實(shí)施集中管理、分散控制。減少設(shè)備日常維護(hù)工作量，同時提高可靠性，全站僅設(shè)1套直流操作電源蓄電池，取消UPS電源、通信電源蓄電池組，減少了維護(hù)管理工作量。工程投資經(jīng)濟(jì)性得到提高，設(shè)備上減少了2組通信用蓄電池及UPS蓄電池。同時社會經(jīng)濟(jì)效益得到提高，減少蓄電池的使用量，對改善環(huán)境質(zhì)量具有積極的作用，對節(jié)約大量稀有金屬資源潛能巨大。

6 一體化不間斷電源應(yīng)用中的幾個問題

一體化電源設(shè)備的核心問題是其備用電源的特性、容量及其供電持續(xù)時間。對備用電源的要求是放電平穩(wěn)、持續(xù)時間長、使用壽命長、正常運(yùn)行免維護(hù)或少維護(hù)。多年來電力系統(tǒng)中一般采用鉛酸蓄電池，目前普遍采用的是閥控密封式鉛酸蓄電池[3]。

此外，直流操作電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，所以交流側(cè)的UPS裝置的交流輸入、輸出與直流側(cè)必須采取措施進(jìn)行隔離，如采用隔離變做隔離，以避免交流側(cè)的運(yùn)行及故障影響直流操作電源系統(tǒng)側(cè)的絕緣降低，造成直流系統(tǒng)接地等異常。通信電源系統(tǒng)采用正極接地方式，所以DC/DC裝置的輸入、輸出部分也必須隔離。

7 結(jié)語

一體化不間斷電源系統(tǒng)減少了設(shè)備配置、建筑面積和蓄電池的附屬設(shè)施，由變電站統(tǒng)一運(yùn)行、維護(hù)，減少了運(yùn)維人員的數(shù)量和工作量，提高了運(yùn)行、維護(hù)工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]佘恬，陳娟.變電站一體化不間斷電源的應(yīng)用探討[J].廣西電力，2009（5）：30-32.

[2]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T1074—2007電力用電直流和交流一體化不間斷電源設(shè)備[S].北京：科文圖書業(yè)信息技術(shù)有限公司.

[3]白忠敏，張誠.一體化不間斷電源的應(yīng)用及備用電源容量選擇[J].供用電，2010，27（2）：49-51.