智能高頻電力操作電源系統在石化企業的應用

張靜波，師萍

（甘肅蘭州石化公司電儀事業部/儀表廠，甘肅 蘭州 730060）

1 引言

隨著石化企業信息化、自動化腳步的加快和程度的加深，為安全環保的生產提供可靠、高質量的電源就顯得至關重要。我國電網建設與電源點建設不協調使得電網所承載的壓力越來越大，某些區域甚至超負荷運載來滿足市場的供需平衡關系，這種超負荷運行為安全環保的生產埋下了安全隱患，提供安全不間斷的直流電源就顯得十分必要。我公司30kV變電所使用的是艾默生公司生產的PowerMaster電力操作電源系統。

2 PowerMaster電力操作電源系統原理和關鍵部件

2.1 原理

如果把電力操作電源系統看作是一個整體的項目，由交流配電部分、整流部分、直流饋電部分、監控部分組成。其中交流配電部分主要由交流配電單元組成就相當于P（計劃）部分；整流部分由充電模塊和隔離二極管組成就相當于D（執行）部分；直流饋電部分由降壓硅鏈、絕緣監測、合閘分路和控制分路組成就相當于C（檢查）部分，監控部分由監控模塊和配電監控組成就相當于A（改善）。這構成了一個完整的PDCA循環。原理如圖1所示。

圖1 電力操作電源系統原理框圖

系統交流輸入電源正常時，兩路輸入經交流切換控制回路選擇其中之一輸入，并通過交流配電單元向各個充電模塊供電。充電模塊將三相交流電轉換為220V或110V的直流，經隔離二極管過濾后并聯輸出，一路給電池充電，一路通過合閘分路和控制分路給負載提供正常的直流電源。交流輸入停電或異常時，充電模塊停止工作，由電池通過合閘分路和控制分路給負載供電。交流輸入電源恢復正常以后，充電模塊自動恢復對電池充電，如圖2所示。

圖2 系統能量流動圖

監控部分采用集散方式對系統進行監測和控制，充電柜、饋電柜的運行參數、充電模塊運行參數分別由配電監控電路和充電模塊內部的監控電路采集處理，然后通過串行通訊口把處理后的信息上報給監控模塊，由監控模塊統一處理后，顯示在人機界面上。

2.2 關鍵部件

監控模塊可分為兩部分，分別是對內部充電模塊的監控和對外部電池組的監控。監控模塊收集下級監控部件的信息，將這些信息進行分析和運算后進行顯示、報警或者向控制回路出控制命令。

3 PowerMaster電力操作電源系統的應用

繼電保護的正常工作能有力地提高電力系統運行的安全可靠，所以直流電源為繼電保護完成其五種必須具備的基本性能提供了不可或缺的支持:①安全性:繼電保護裝置應在不該動作時堅決不動作，不應發生誤動作現象。②可靠性:繼電保護裝置應在該動作時及時動作，不應發生拒動作現象。③快速性:繼電保護裝置應能以整定的最短時限將故障部分或異常工況從系統中切除或消除。④選擇性:繼電保護裝置應在影響最小的區間內按照整定將故障部分從系統中切除，以保證最大范圍內的無故障部分繼續供電。⑤靈敏性:表示繼電保護裝置反映故障的能力。

將6kV及以上電壓等級中的備自投裝置更換為無擾動控制裝置，可實現饋線一低、饋線一高、饋線二低、饋線二高、母聯多開關間的快速切換；將400V電壓等級中的備自投更換為無擾動穩定控制裝置，可實現多開關間的同期切換。無擾動穩定控制裝置具有能在很短時間內實現切換的能力，確保了母線電壓不下降（或母線不失壓，殘壓頻率下降1Hz以下，角度在30°以內，幅值在90%以上），低電壓保護不啟動，交流接觸器不脫扣，同時也防止了事故切換過程中兩電源并列合環，達到了工藝流程正常、連續、平穩運行，實現系統無擾動供電，這就需要有一個穩定不間斷、高質量的直流電源。

總之，電力系統的穩定運行作為石化企業安全生產的要素之一因為其獨特性，顯得尤為重要，而直流電源作為電力系統中非常重要的一種二次設備，其主要功能是給繼電保護、開關分合及控制，無擾動控制裝置提供可靠的不間斷直流操作電源。為企業PDCA閉環管理實現安全生產，設備安全運行提供了強有力的支持。

［1］吳昌，孫樹莉.電力系統分析［M］.北京：水利電力出版社，1988.

［2］周世和.淺談高壓系統中備自投的設定［J］.電世界，2004（3）：27，28.

［3］賀家李.宋從矩電力系統繼電保護原理［M］.北京：中國電力出版社，1994.

［4］PowerMaster智能高頻開關電力操作電源系統用戶手冊［Z］.艾默生網絡能源有限公司.