一體化電源在變電站中的應用

李紅飛

摘 要：分析了傳統交直流控制電源系統的類型和現狀，并提出了變電站交直流一體化電源的解決方案。通過介紹變電站交直流一體化電源的原理和選型方法，總結了交直流一體化電源的優點。交直流一體化電源具有較高的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：電力系統；電源系統；自動裝置；獨立設計

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.124

智能化電網的不斷深入和發展極大地推動了我國電力事業的發展。同時，智能化電源面臨著前所未有的挑戰，人們對其提出了更高的要求。基于綜合效益和實際運營方面的考慮，變電站的交直流一體化電源應運而生，在今后的很長一段時間內都將在電力事業上起到舉足輕重的作用。本文就交直流一體化電源的特點及其在實際電站中的應用進行討論。

1 交直流控制電源系統的類型和現狀

以往，變電站交直流電源有4種：①直流電源。可保證變電站直流電源系統的精確控制、自動裝置的信號和執行器電源的保護，通常稱為直流操作電源。②交流電源。服務于照明設備和動力設備的電源系統稱為交流電源。③交流不停電源。在一些特殊場所，比如醫院的急救室等，為特殊設備提供不間斷電源的稱為交流不停電源。④通訊電源。一般對通訊設備提供直流電的電源統稱為通訊電源。

在實際的設計和使用過程中，電源系統的各個工作電源都是獨立工作、分開設計的，設備由不同的供應商生產、安裝和調試，且該系統中的供電系統由專人專管。但在實際管護過程中，仍存在一定的問題，主要表現在以下3方面。

1.1 維護困難

目前，經營中的變電站采用的控制電源設備有4種，即直流電源、交流電源、交流不停電源和通訊電源。控制方式的設計采用獨立管控方式，不同的系統分管于不同供應商的專業人員。整個系統由多個部分組成，出現多人、多單位管理的情況，很難形成管控維護體系。這樣的管理方式可能會造成管理漏洞，無法對整體系統進行維護。此外，多個部門參與的電源系統維護也會大大增加維護成本和延長檢測周期，不利于問題的發現和處理；交直流控制電源產品沒有規范的管理章程和系統的監管設備，難以實現數字化、科技化的管理，一旦電源出現問題，則需要向多個提供商尋求解決辦法，且反饋機制滯后。

1.2 性價比低

如果采用傳統的電池，則會造成直流電源、交流電源、交流不間斷電源和通訊電源的獨立設置，且由不同的供應商提供。配置電源系統自動切換設備中添加了模塊設施重復充電系統，進而增加了電源管理成本，造成了一定的資源浪費，也為各個運營商之間的溝通帶來了不便。

1.3 缺乏系統管理

雖然在變電站中應該通過協議的方式解決監測設備通信協議的兼容性問題，但因對整個變電站供電系統的管理不統一，難以實現數據共享，無法進行變電站供電協調。

2 交直流一體化電源的優點

交直流一體化電源的優點有以下3點：①“UPS蓄電池+操作蓄電池組+通信蓄電池組”合并一體配置，可以減少蓄電池組配置組數，簡化基建設計，同時，減少UPS電池和通信蓄電池的日常維護和管理；②采用模塊化設計，解決了二次線車站施工中的屏蔽電纜問題，開關智能模塊可監測開關位置，且具備事故跳閘報警，負載電流、漏電流和電源無盲點監視功能；③建立了統一站用電源管理平臺，解決了站用電源信息共享問題，采用IEC61850實現了與變電站自動化系統的連接。

3 一體化電源的設計選型

一體化電源的設計選型分為以下3方面：①直流操作電源是電池芯供應變電站控制綜合電力系統的總后備電源，在選擇計算容量時，除統計直流控制負荷外，還應統計電力專用的UPS和INV，以及通信用DC-DC的負荷容量，從而滿足一體化電源系統全部事故放電容量的要求。②通信用DC-DC由直流母線供電。DC-DC的直流容量應添加常規負載的直流操作電源系統，并集成電源系統的計算選擇，應滿足負荷要求和電池充電裝置的充電容量要求。③直流操作電源的監控裝置。一體化電源系統采用總體監控模板，要求與電力部門設置的專用的UPS、INV和DC-DC等一致，以總線鏈接的方式相互鏈接在一起，通過總監控單元改進數據記錄，分析、判斷和管理系統功能，從而實現綜合電力系統的集中監控和管理。

4 交直流一體化電源的解決方案

隨著數字化變電站的不斷發展，人們對電力系統、智能變電站的可靠性、經濟性和節能性等提出了更高的要求。具有交流和直流電源系統集成完全符合上述要求，因此，在箱式變電站供電系統內進行了全面整合。

4.1 交直流一體化電源的定義

交直流一體化電源是指將直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）、電力用逆變電源（INV）與通信用直流變換電源（DC/DC）等裝置合為一體，共享蓄電池直流電源，形成成套的設備和統一的監測系統。通過建立變電站集中控制裝置，實現了變電站進出線和站全參數的監測，滿足了交流和直流控制集成的電源監控和管理。

4.2 交直流一體化電源的特點

4.2.1 統一集中供電

該系統為集成電源設備，是不斷探索形成的優化組合，組成了集中組屏站功率控制系統，可滿足電力設備集成的交鑰匙工程需要。

4.2.2 統一信息管理

集成電源設備集中控制裝置提供的交流和直流監控管理系統是完整的，實現了參數的監測和管理、組建了變電站直流控制電源。

4.2.3 統一設備維護

通過維護界面集成一體化電源設備和專家維護的實施，大大降低了設備運行的故障率和維護成本。

5 結束語

一體化電源的誕生不僅是交流和直流電源在傳統網站的整合，更是每一個電源子系統在統一平臺的智能管理。其中，綜合監控平臺的作用尤為重要，它不僅是獨立的個體、報警裝置和簡單的顯示操作數據，還能實時監測和智能分析各子系統，從而實現更加智能化的管理。比如電池的充電、放電，電池監測、絕緣自動監測和饋線電流綜合分析等。從目前的情況看，在不久的將來，我們將能使用真正的智能交直流一體化電源。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕