智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)研究

孫羽

摘 要：隨著新技術(shù)的發(fā)展，變電站已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化，全面提升了供電穩(wěn)定性，保證了用電安全。隨著電力運(yùn)行的質(zhì)量提高，對(duì)變電站交直流一體研究也已經(jīng)進(jìn)入了新階段，通過對(duì)智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的技術(shù)提高，全面實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動(dòng)切換、啟動(dòng)，傳喚供電及安全用電得到充分的保證，這種新型技術(shù)應(yīng)用和傳統(tǒng)變電站電源系統(tǒng)比較更加科學(xué)有效。文章主要通過對(duì)智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，進(jìn)一步提出了智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)措施與方法。

關(guān)鍵詞：變電站；交直流；一體化；電源系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）36-0178-02

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，電站運(yùn)行也引進(jìn)了現(xiàn)代技術(shù)，特別是隨著我國(guó)智能變電站的建立，對(duì)一些新技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛，全面提升了供電用電安全穩(wěn)定性，保證了經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展需求。智能變電站中使用交直流一體化電源系統(tǒng)，這類系統(tǒng)能夠充分保證變電站運(yùn)行，使變電站電源更加安全，這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)行的原理主要是將交流電源和直流電源等進(jìn)行系統(tǒng)整合，形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的運(yùn)行，使傳統(tǒng)電源得到了交直流一體化運(yùn)行，保證了電源系統(tǒng)更加科學(xué)可靠，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了變電站運(yùn)行效率，極大的推動(dòng)了變電站工作效能，使各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。交直流系統(tǒng)主要是在傳統(tǒng)變電站電源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)提升，保證了電源系統(tǒng)運(yùn)行起來更安全，可以說，這種新型技術(shù)完全提高了傳統(tǒng)變電站電源設(shè)計(jì)原理理念，是現(xiàn)代最為先進(jìn)的創(chuàng)新型技術(shù)之一，使電源形式更新穎、結(jié)構(gòu)更合理、技術(shù)更先進(jìn)、運(yùn)行更方便、維護(hù)更精準(zhǔn)。

1 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)變電站使用的電源供應(yīng)不穩(wěn)定，電源中斷問題嚴(yán)重，只有全面解決好供電穩(wěn)定問題，才能保證電能質(zhì)量提升服務(wù)層次，滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)常規(guī)變電站所使用的分散設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展，通過幾年的不斷更新，現(xiàn)代化智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)已在智能電站領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全面鋪開，交直流一體化電源系統(tǒng)成為當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的電源系統(tǒng)，大大提高了電力質(zhì)量，保證了供電用電安全。智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)涉及到的內(nèi)容較廣泛，當(dāng)前，隨著研究與應(yīng)用的推廣，在內(nèi)容上有了更加廣泛的拓展。

1.1 實(shí)現(xiàn)了可靠的自動(dòng)切換

隨著技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，智能站交流電源更加穩(wěn)定，在日常運(yùn)行過程中，已經(jīng)能夠在自動(dòng)切換上形成自主運(yùn)行，確保電源可靠穩(wěn)定，充分實(shí)現(xiàn)了變電站各類電源的自動(dòng)切換。

1.2 實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)

隨著技術(shù)的發(fā)展和拓展，已經(jīng)向高端技術(shù)展開研究，已經(jīng)完全在高頻開關(guān)電源、交直流變換電源模塊自主均流、穩(wěn)流、穩(wěn)壓方面，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的跳躍，確保了整機(jī)效率得到有效提升，在變電運(yùn)行過程中，徹底消除了電網(wǎng)對(duì)頻次的沖擊、浪涌，大大提高了電網(wǎng)的自身抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了開機(jī)軟啟動(dòng)。

1.3 解決了不連續(xù)供電問題

當(dāng)前，電力專用逆變電源容易產(chǎn)生許多不利影響，特別是會(huì)對(duì)一些設(shè)備起到干擾，無形中增加了設(shè)備過載量，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致的成因較多，比如電源直流輸入的問題、交流輸入和輸出被電氣隔離的問題、動(dòng)態(tài)瞬變及陷落等干擾問題，都會(huì)在一定程度上影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，通過對(duì)控制邏輯的修復(fù)，全面實(shí)現(xiàn)不間斷電源任意運(yùn)行狀態(tài)閉合，確保供電用電安全穩(wěn)定，解決了連續(xù)供電問題。

1.4 提高了可靠性

當(dāng)前，雖然實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化，但是還沒有完全實(shí)現(xiàn)變電站的無人運(yùn)行，交直流一體化操作還需要人力來完成，無法滿足全面的無人操作，當(dāng)前，還需要進(jìn)行深入研究，解決設(shè)備絕緣故障、機(jī)構(gòu)失靈、拒動(dòng)或誤動(dòng)、漏油、漏氣等問題，確保供電用電的安全與穩(wěn)定。

2 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)特點(diǎn)

智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)是當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，主要是通過對(duì)傳統(tǒng)變電站使用的交流電源、直流電源、交流不間斷電源（UPS）、通信電源、逆變電源（INV）、直流交換電源（DC/DC）等裝置綜合重組，使各種電源形成一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)行模塊，利用統(tǒng)一監(jiān)視控制信息建立一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)充分共享的直流電源蓄電池組，這樣，不但能夠保證電源的供應(yīng)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電源運(yùn)行的系統(tǒng)性。通過大量的實(shí)踐檢驗(yàn)，電源系統(tǒng)是有一定的優(yōu)勢(shì)的，主要特點(diǎn)表現(xiàn)如下：

2.1 實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的一體化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化

變電站使用的電源較復(fù)雜，各種設(shè)備較多，不同的設(shè)備使用不同的線路與電源，不利于維護(hù)與保養(yǎng)，通過一體化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了線路的重組與設(shè)計(jì)，保證了電源供應(yīng)穩(wěn)定與安全。變電站所使用的一體化電源系統(tǒng)和常規(guī)變電站相比是有一定優(yōu)勢(shì)的，可以說，當(dāng)前最先進(jìn)的電源系統(tǒng)就是交直流電源一體化，這種設(shè)計(jì)方式是智能變電站一項(xiàng)重大突破，一體化不僅是外形一體統(tǒng)一，更主要的是體現(xiàn)到功能設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝的合理優(yōu)化。通過一體化設(shè)計(jì)，充分實(shí)現(xiàn)了新的供電模式，大大降低了組屏數(shù)量，使整個(gè)電源系統(tǒng)更加緊湊、節(jié)約占地空間，保證了整體集中統(tǒng)一，使供電運(yùn)行更加簡(jiǎn)單優(yōu)化，為后期使用、維護(hù)提供較大的方便。電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整體性一體化，提高了平臺(tái)利用效率，對(duì)整個(gè)變電站電源各種電源子系統(tǒng)形成了統(tǒng)一的監(jiān)控和分析，充分解決了由不同供應(yīng)商供應(yīng)的各自單獨(dú)的電源通信兼容問題，使變電站系統(tǒng)更加網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化。

2.2 安全性和經(jīng)濟(jì)性得到全面提高

通過設(shè)備與信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，大大提高了系統(tǒng)安全性，保證功能外還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)，使安全性能得到有效提高。設(shè)備和信息的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能化，不同的子系統(tǒng)合圍形成整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，各個(gè)系統(tǒng)間還通過關(guān)聯(lián)形成總控制，這樣，各個(gè)子系統(tǒng)間就會(huì)通過一體化電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化，不同的子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)就會(huì)形成統(tǒng)一的調(diào)整與控制，特別是針對(duì)電源盲點(diǎn)部位，能夠起到及時(shí)監(jiān)控的良好作用，保證了系統(tǒng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定與安全。另外，各個(gè)模塊間參數(shù)也已經(jīng)從相互脫節(jié)變成了全面互換，不但能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)開關(guān)或模塊獨(dú)立檢修，同時(shí)也不影響整機(jī)運(yùn)行工作，確保了維護(hù)、使用上的直接、便捷，實(shí)現(xiàn)了整體設(shè)備檢修的連續(xù)性，從而使整個(gè)電源系統(tǒng)更安全、更可靠。交直流一體化電源系統(tǒng)和傳統(tǒng)常規(guī)變電站電源相比較，其成本更低，運(yùn)行起來也較為經(jīng)濟(jì)合理，通過系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少了作業(yè)流程，使人力資源能夠得到解放，實(shí)現(xiàn)人力的合理分配，大大降低了設(shè)備的投入，使相關(guān)設(shè)備更加集成，降低了變電站運(yùn)行成本，節(jié)省了大量的資金投入。蓄電池使用也使環(huán)境得到了改善，降低了污染幾率，保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也使得社會(huì)效益有所提升。endprint

2.3 電源管理水平得到全面提高

傳統(tǒng)變電站電源管理問題較多，運(yùn)行復(fù)雜，往往會(huì)引發(fā)事故，隨著智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的投入與使用，電源管理也實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化、智能化、整體化，使電源使用維護(hù)更加統(tǒng)一整體，管理起來也更加快捷、準(zhǔn)確和及時(shí)，提高了變電站電源使用效率。通過電源智能管理，能夠?qū)γ恳粭l線路進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)各種設(shè)置數(shù)據(jù)做出報(bào)警處理，實(shí)現(xiàn)線路的歷史數(shù)據(jù)管理。針對(duì)事故情況，能夠精準(zhǔn)判斷位置，同時(shí)也能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行有效分析，保證了電站運(yùn)行的安全性，通過對(duì)電池管理輸出控制操作，合理做好各項(xiàng)事務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)了變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。電源系統(tǒng)由廠家統(tǒng)一提供所有電源設(shè)計(jì)方案、生產(chǎn)許可和安裝服務(wù)，不但實(shí)現(xiàn)了專業(yè)性，同時(shí)也對(duì)后期維護(hù)起到了良好的推動(dòng)。

3 智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的可行性分析

智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)是當(dāng)前較為先進(jìn)的電源系統(tǒng)，在各類變電站運(yùn)行中起到主要的作用，隨著技術(shù)的深入推廣，已經(jīng)成為主要的技術(shù)形式。目前，隨著智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)的成功運(yùn)行，其展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)不言而喻。

3.1 解決好技術(shù)難題降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

變電站在電源系統(tǒng)上的一體化，大大降低了運(yùn)行上的風(fēng)險(xiǎn)，使運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，交直流電源系統(tǒng)在直流和交流技術(shù)切換與正常運(yùn)作方面已經(jīng)有了成型的技術(shù)成果，大大減少了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高了運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，通過實(shí)際應(yīng)用，提高了可操作性，但是，一些問題也需要不斷改善，全面解決好直流核心充電模塊開關(guān)技術(shù)是重點(diǎn)，進(jìn)一步提高逆變電源控制能力，實(shí)現(xiàn)交流斷流后直流逆變的切換，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 交直流一體化電源系統(tǒng)安全性更高

電源故障影響到整體裝置運(yùn)行，如果處理不當(dāng)，還會(huì)導(dǎo)致重大事故發(fā)生，損壞設(shè)備。系統(tǒng)的運(yùn)行將常規(guī)變電站中線路模式予以調(diào)整，將直流和交流完全分開、隔離和布控，減少電流沖撞事故，整個(gè)系統(tǒng)安全系數(shù)得到增強(qiáng)。系統(tǒng)設(shè)置采用雙重化模式配置，因而在故障出現(xiàn)時(shí)就能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，一些裝置故障并不影響整體裝置繼續(xù)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)是較為成熟的技術(shù)，通過交流電源和直流電源整合，實(shí)現(xiàn)交直流電源智能化運(yùn)行，全面提高了運(yùn)行的穩(wěn)定安全性，提高了變電站電源管理能力，實(shí)現(xiàn)了供電用電的一體化解決方案。

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