交直流一體化電源系統(tǒng)優(yōu)化措施

呂勁松

中國(guó)人民解放軍某部，北京 100000

0 引言

智能化、機(jī)器化、無(wú)人值守變電站依據(jù)其必要的安全性能，及其管理工作的高效性、自動(dòng)化水平等內(nèi)容，有效提升了我國(guó)電源系統(tǒng)的整體質(zhì)量水平。為了有效提高我國(guó)電力系統(tǒng)的使用率，廣泛應(yīng)用交直流一體化的電源系統(tǒng)方式是非常必要的。雖然目前我國(guó)在電源系統(tǒng)的研究和創(chuàng)新方面相對(duì)較為落后，但是隨著我國(guó)智能化變電站發(fā)展步伐的不斷加快，交直流一體化電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究力度也不斷加大，將顯著提高變電站的工作效率。因此，為了提高變電站的智能化、科學(xué)化、合理化，有必要對(duì)交直流一體化電源系統(tǒng)采取優(yōu)化措施。

1 交直流一體化電源系統(tǒng)概述

1.1 交直流一體化電源系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

科學(xué)合理地使用直流電源系統(tǒng)、交流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)以及集成的優(yōu)化方案，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)智能無(wú)人值守變電站的全方位監(jiān)控。合理應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以有效地完善對(duì)變電站內(nèi)部具體使用情況的分析和監(jiān)控，而且可以有效地利用其監(jiān)控模塊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電力子系統(tǒng)的科學(xué)分析，然后幫助電站中的電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息資源共享。這也為構(gòu)建數(shù)字電源軟件環(huán)境奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。智能化和模塊化的應(yīng)用可以幫助形成一種智能電力硬件平臺(tái)實(shí)用可行的應(yīng)用模式，且沒(méi)有重復(fù)的布線過(guò)程和二次跨屏電纜的構(gòu)造。一體化控制平臺(tái)還應(yīng)該將變電站智能化、無(wú)人值守等運(yùn)行情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)透明地展示出來(lái)，將無(wú)人值守變電站不斷完善成具有開(kāi)放性質(zhì)的統(tǒng)一化系統(tǒng)[1]。

1.2 交直流一體化電源系統(tǒng)與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)的區(qū)別

傳統(tǒng)電源系統(tǒng)中，電源的不同組件是拼裝在一起的，在組屏幕上分散且獨(dú)立。這樣的結(jié)構(gòu)雖然看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但需要專職人員在每個(gè)組件中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安裝、調(diào)試及維護(hù)等操作，會(huì)消耗大量的人力和物力。另外，由于每個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)廠家不盡相同，每種設(shè)備的型號(hào)也都不同，因此當(dāng)特定設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，維修工作將非常艱巨，并且在電源系統(tǒng)起動(dòng)后，也很容易出現(xiàn)系統(tǒng)不兼容問(wèn)題，會(huì)極大地降低電源系統(tǒng)的效率和自動(dòng)化程度，而集成交直流電源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施解決了這些問(wèn)題。實(shí)際上，交直流集成電源系統(tǒng)與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)相似，但是兩者的不同之處在于交直流集成電源系統(tǒng)合并了每種資源的配置，并且可以自動(dòng)監(jiān)控整個(gè)電源系統(tǒng)，以及調(diào)試和交換詳細(xì)信息，在保證系統(tǒng)的安全性的前提下，提高了電源系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平。通過(guò)交直流集成電源系統(tǒng)，可以有效避免子程序之間的拼裝、拆卸、調(diào)試等工作。在保證經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，交直流集成電源系統(tǒng)優(yōu)化了系統(tǒng)的連接性和集成性，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加成熟。交直流電源系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 交直流電源系統(tǒng)

2 電源系統(tǒng)優(yōu)化方案

2.1 交流系統(tǒng)

變電站使用交流電源系統(tǒng)的情況基本是根據(jù)變電站無(wú)人值班的需求而變化的，使用雙電源智能化自動(dòng)控制AST開(kāi)關(guān)，能順利完成對(duì)交流電線的監(jiān)測(cè)與控制工作。這種開(kāi)關(guān)不僅能夠支持兩路交流電源進(jìn)行開(kāi)合分操作，還能實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖以及機(jī)械閉鎖，這樣可以在源頭上提升電源切換的安全性與可靠性，還能取消缺少實(shí)際作用的站用電備自投保護(hù)裝置。兩路交流電源根據(jù)AST開(kāi)關(guān)作用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，也能通過(guò)變電站監(jiān)控系統(tǒng)或者集控中心完成遠(yuǎn)程切換，這樣可以更好地提升變電站閘操作、事故處理等工作的便利性，進(jìn)而提升交流電源變化的可靠性。

2.2 直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)在合適的直流電源設(shè)計(jì)中使用與閥控鉛蓄電池相連的集成電池組件，在科學(xué)合理的前提下進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，在原有的基礎(chǔ)上降低了成本。同時(shí)，對(duì)二次設(shè)備內(nèi)部的零件以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行具體的維護(hù)與保持工作是非常必要的。例如，分別使用2項(xiàng)具有相互獨(dú)立特性的直流電源系統(tǒng)，能夠?qū)⒎€(wěn)定的220 V電流經(jīng)過(guò)隔離作用后降低到48 V，進(jìn)而為通信負(fù)荷提供必要的電流保障。使用具有模塊化結(jié)構(gòu)的交流電維持電源系統(tǒng)，以及配套的雙機(jī)冗余裝置，能夠保障其具備特定時(shí)間的負(fù)荷放電時(shí)間，以及8 000 μA容量的空間[2]。

2.3 交直流一體化

直流電源是一體化電源系統(tǒng)中關(guān)鍵性構(gòu)成部分，很多電力工程中一體化電源系統(tǒng)都包括并聯(lián)智能電池組件饋線柜、交流站用電源、事故照明逆變電源柜、通信電源，以及功能齊全的統(tǒng)一交直流一體化監(jiān)控系統(tǒng)。交直流系統(tǒng)中的電流、電壓、電阻功率等變換的數(shù)據(jù)都是在一體化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)管范圍內(nèi)。該系統(tǒng)的監(jiān)管內(nèi)容還包括遠(yuǎn)程遙控操作系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、歷史記錄等功能化系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)要想高效發(fā)揮作用，還應(yīng)該有分層通信模式、交直流系統(tǒng)以及其他各子系統(tǒng)的監(jiān)控支持，從而高效完成此對(duì)應(yīng)模塊上的控制以及信息采集。在總監(jiān)控裝置以及各自監(jiān)控裝置上進(jìn)行通信工作，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)整體一體化電源系統(tǒng)的檢測(cè)與管理，再結(jié)合相關(guān)的變電站通信自動(dòng)化裝置實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信管理，使交直流電源設(shè)備綜合性告警信息數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)秸{(diào)控核心地區(qū)，進(jìn)而滿足無(wú)人值守變電站的需求。在二次設(shè)備室內(nèi)屏柜方面也使用模塊化布置方案，將不同性質(zhì)的多種底座組合成一個(gè)統(tǒng)一的模塊，利用側(cè)壁開(kāi)孔方式在廠家完成柜間接線全面運(yùn)輸、整體吊裝等，最重要的是還能有效縮短工程周期。實(shí)際上一體化電源部分的模塊配置如下：并聯(lián)智能電池組件一共包括2個(gè)模塊，平均每個(gè)模塊上都有6個(gè)面。模塊的組成方式還包括交流電源柜或者事故照明逆變電源柜、直流電源柜等[3-5]。交直流一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 交直流一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)

3 交直流一體化電源系統(tǒng)故障的應(yīng)對(duì)措施

提高整個(gè)交直流集成電源系統(tǒng)故障預(yù)防能力的重要方法是開(kāi)發(fā)一種集成的、科學(xué)的、系統(tǒng)的警告和監(jiān)視工具，以提高其在維護(hù)、保護(hù)系統(tǒng)性能中的作用。起動(dòng)并開(kāi)發(fā)電源管理系統(tǒng)，以構(gòu)建全面的電源系統(tǒng)，從而通過(guò)提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性和科學(xué)完整性，全面構(gòu)建電源系統(tǒng)。此外，建立適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，并采用科學(xué)的方法可以減少因運(yùn)行路線和設(shè)備異常引起的故障發(fā)生。

3.1 進(jìn)行合理的維護(hù)工作

定期檢查最常用的電氣設(shè)備的安全性，從而開(kāi)發(fā)出完整的問(wèn)題解決系統(tǒng)，并定期更新和使用電氣系統(tǒng)，可以確保電氣設(shè)備和兼容操作系統(tǒng)的安全。在高功率消耗時(shí)，還應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地檢查傳輸系統(tǒng)及其運(yùn)行路線，以識(shí)別安全威脅，并進(jìn)行專家分析和采取謹(jǐn)慎措施，結(jié)合故障模式采取適當(dāng)?shù)募m正措施。此外，必須清晰、簡(jiǎn)潔地編寫(xiě)整個(gè)過(guò)程，以為相應(yīng)工作的未來(lái)發(fā)展提供所需的細(xì)節(jié)，確保其能源系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要作用。

3.2 運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)

使用科學(xué)、高效的節(jié)能設(shè)備可以有效地提高操作系統(tǒng)的隔離性和安全性。使用先進(jìn)的機(jī)械零部件代替過(guò)載的電氣設(shè)備，可以有效地防止故障的出現(xiàn)，有助于電力系統(tǒng)設(shè)備的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

交直流集成電源系統(tǒng)的普及，顯著提高了電能轉(zhuǎn)換效率和信道質(zhì)量，并在短期內(nèi)解決了傳統(tǒng)能源系統(tǒng)中存在的各種問(wèn)題。文章對(duì)交直流電源系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了完善策略，能有效提高變電站電源系統(tǒng)的應(yīng)用水平與質(zhì)量，促使其發(fā)揮最大的作用，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展。