淺談變電所自動化系統的電源配置

李成存　唐紅艷

要保證電網調度自動化系統和變電所綜合自動化系統能夠安全、穩定、可靠地運行,其供電電源是否穩定、可靠是一個重要因素。在這一方面,縣級電力部門大多對自動化系統主站和通信樞紐站比較重視,基本都有多路互為備用的交流電源,或配備了性能比較好、容量比較大的備用直流電源,卻往往忽視了變電所端的自動化設備對電源的要求。這樣,不僅降低了自動化系統運行的可靠性,還直接影響對電力系統出現異常時的正確判斷和及時處理。

目前,在縣級電網變電所中,大多是利用所用變壓器的220V交流直接對自動化設備供電,沒有備用,一旦交流斷電,自動化系統便陷于癱瘓。而所用變壓器的輸出電壓普遍偏高,同時受所內一、二次設備產生的強磁場干擾,電壓不穩定,波形指標差,同樣也會影響自動化系統的正常運行。

由于電源系統的不可靠和不穩定,而造成通信和信息中斷的情況時有發生,主要有以下幾種:

(1)由于電源不可靠,在變電所異常或故障時供電中斷,造成自動化設備停機,語音和數據傳輸中斷,直接影響對故障的及時診斷與排除;

(2)電源瞬時突然停、送電,會對自動化設備造成沖擊破壞;

(3)電網的沖擊,電壓和頻率的波動,都直接影響自動化系統運行的可靠性和穩定性,甚至燒壞設備的輔助電源;

(4)供電系統的電源線還是自動化系統的主要干擾途徑之一。

可見,配置性能優良的供電設備,對自動化系統的穩定和可靠運行是非常必要的。

對于自動化系統的電源配置,一般有幾種方式:

(1)使用常規不間斷電源(UPS)。220V交流電流經過UPS內部的整流電路后,一方面給蓄電池充電,同時又給逆變器供電。一旦交流斷電,則自動由蓄電池向逆變器供電,從而保證重要負載的不間斷輸出。

選用的UPS電源最好是在線式的,輸出為標準的正弦波。它接線簡單、使用方便,可對自動化系統中各個設備同時供電。斷電后能保證系統安全、穩定、連續運行,并能在一定程度上起到穩定輸出電壓和有效抑制電網低頻常態干擾的作用。

但是,常規UPS電源的蓄電池組一般容量較小,后備時間有限,只能維持幾十分鐘,不能完全滿足《電力系統通信管理規程》對通信電源的要求。如果配備大容量的外置蓄電池組,則不僅要增加投資,還將增加自動化系統維護人員的工作量。

(2)利用變電所直流屏的直流電源。在電力系統中,許多變電所裝有直流屏和專用蓄電池組,提供直流220V或110V電源,主要為合閘裝置、繼電保護、事故照明等提供備用電源。直流屏一般均采用閥控式密封蓄電池或免維護蓄電池,其可靠性高、壽命長。直流屏本身是電力系統的重要設備,有明確的維護規定,可靠性有保證。它容量大,電壓穩定,因此可以充分利用它給自動化系統供電。

①利用蓄電池組直接給自動化設備提供直流電源。蓄電池組中的每塊電池的電壓通常是12V,而自動化設備一般也有直流輸入接口,這樣就可以根據設備對直流電源的要求,取一塊或幾塊電池作為自動化系統的供電電源,可以不直接使用交流電路。

采用這種方法不需增加任何附屬設備,電源電壓穩定。但是自動化系統中各種設備的直流額定電壓不盡相同,有12V、24V、48V、220V等,如果都從直流屏內接電,則電池組上接線多,容易造成接線錯誤,而且在直流屏檢修時,對自動化系統的供電也會中斷。

②使用DC—DC高頻通信開關電源。該裝置的輸入、輸出均為直流。它結構簡單,價格便宜,使用方便,可根據具體情況決定輸入和輸出的直流電壓等級。它體積小,如在一個機架內放置多臺,就可以得到所需的多個電壓等級的直流輸出。交、直流互為備用,平常由交流旁路供電,交流斷電時可自動切換,使用直流。

(3)采用電力專用不間斷電源(電力專用UP5)。電力專用UPS與常規UPS的結構和功能基本一樣,它是利用變電所直流屏的蓄電池組作為逆變器的直流電源,輸出為220V交流電流。正常情況時,交流電流通過UPS內的整流和逆變電路給自動化系統供電;交流斷電后,由直流屏經UPS逆變后給自動化系統提供不間斷電力。它采用全橋電路結構,可以帶風機等電動機負載。配置該設備可節省資金和維護工作量。

總之,在為自動化系統配備電源時,要綜合考慮變電所的具體條件和自動化系統對電源的實際需要,進行合理選擇。

(編輯/劉佳)