發(fā)電廠升壓站一體化電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王暉

摘 要：本文分析了發(fā)電廠升壓站電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問題，針對(duì)這些問題，結(jié)合交直流一體化電源系統(tǒng)在變電站中的成熟應(yīng)用，介紹了發(fā)電廠升壓站交直流一體化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性及配置方案，并通過實(shí)際應(yīng)用分析了其優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：交直流一體化電源系統(tǒng)；發(fā)電廠升壓站；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）14-00155-02

Design and Application of Integrated Power Supply System for

Power Plant Step-up Station

WANG Hui

（State Nuclear Electric Power Planning Design and Research Institute Co.， Ltd.， Beijing 100095）

Abstract： This paper analyzed the current situation and existing problems of the power system of the booster station in the power plant. In view of these problems， combined with the mature application of the AC and DC integrated power system in the substation， the feasibility and configuration scheme of the design of the AC and DC integrated power system for the boost station of the power plant were introduced. Its advantages were analyzed by practical application.

Keywords： AC/DC integrated power supply system；power plant step-up station；design and application

發(fā)電廠升壓站的電源系統(tǒng)是升壓站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，擔(dān)負(fù)著升壓站內(nèi)電氣設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)等穩(wěn)定可靠不間斷供電的任務(wù)。目前，國內(nèi)發(fā)電廠升壓站交直流電源系統(tǒng)大部分仍采用常規(guī)的一套交流電源系統(tǒng)、一套直流電源系統(tǒng)、一套不停電電源系統(tǒng)和一套用于通信設(shè)備的直流系統(tǒng)。隨著升壓站綜合自動(dòng)化程度越來越高，原有的獨(dú)立、分散、耗能的交直流電源系統(tǒng)將很難滿足要求，因此，提高升壓站電源系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理水平具有非常重要的意義。交直流一體化電源系統(tǒng)已經(jīng)在常規(guī)變電站及智能化變電站中被廣泛推廣使用，根據(jù)升壓站和變電站的相似性，交直流一體化電源系統(tǒng)也被用于發(fā)電廠升壓站，可使其逐步向統(tǒng)一的數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。

1 發(fā)電廠升壓站電源系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

常規(guī)發(fā)電廠升壓站電源系統(tǒng)分為交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、交流不停電電源系統(tǒng)（UPS）和通信電源系統(tǒng)等。交流電源系統(tǒng)主要為暖通風(fēng)機(jī)、空調(diào)、加熱照明和直流充電機(jī)等設(shè)備提供電源；直流電源系統(tǒng)主要為控制、信號(hào)和繼電保護(hù)裝置等提供電源；交流不停電電源系統(tǒng)主要為監(jiān)控系統(tǒng)、電能計(jì)量和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等設(shè)備提供電源；通信電源系統(tǒng)主要為通信傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等提供電源。各子系統(tǒng)采用分散設(shè)計(jì)，獨(dú)立組屏，設(shè)備由不同的供應(yīng)商生產(chǎn)、安裝、調(diào)試。但是，仍存在以下問題。

①自動(dòng)化程度不高。由不同廠商提供的各子系統(tǒng)設(shè)備通信規(guī)約一般不兼容，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理，自動(dòng)化程度低，缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)管理平臺(tái)。

②資源配置浪費(fèi)。由不同供應(yīng)商分別設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)，電源資源不能綜合考慮，造成配置重復(fù)，使投資增加。

③安裝、運(yùn)行維護(hù)不便。各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備的供應(yīng)商不同，使安裝、調(diào)試及售后服務(wù)協(xié)調(diào)困難，效率低下。

2 交直流一體化電源系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)

交直流一體化電源系統(tǒng)是指將交流電源、直流電源、不停電電源（UPS）和通信電源等統(tǒng)一設(shè)計(jì)、監(jiān)控、生產(chǎn)、調(diào)試、服務(wù)，實(shí)現(xiàn)站用電源安全化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化。其特點(diǎn)主要有以下幾方面。通過統(tǒng)一監(jiān)控、信息共享，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)安全化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化；②使直流電源及交流不停電電源（UPS）共用蓄電池組，取消了通信電源的蓄電池，使用直流變換電源（DC/DC）直接從直流母線上為通信負(fù)荷供電；③通過所有開關(guān)智能模塊化，減少二次接線，減少跨屏二次電纜，提高可靠性；④通過統(tǒng)一的接口和規(guī)約與監(jiān)控系統(tǒng)通信，解決由不同供應(yīng)商提供的各個(gè)獨(dú)立電源通信規(guī)約兼容等問題；⑤由同一廠家提供統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)維及售后服務(wù)，可減少協(xié)調(diào)溝通等問題，提高整體管理水平。

3 一體化電源系統(tǒng)的配置方案與應(yīng)用

本文以某燃機(jī)電廠升壓站一體化電源配置為例，該升壓站電壓等級(jí)為220kV，雙母線接線，共8個(gè)配電裝置間隔。一體化電源系統(tǒng)配置如下。

3.1 交流電源

升壓站交流電源主要為暖通風(fēng)機(jī)、空調(diào)、加熱照明和直流充電機(jī)等設(shè)備提供電源。由于發(fā)電廠設(shè)計(jì)分工不同，一般全廠交流電源由電氣一次統(tǒng)一考慮設(shè)計(jì)，在發(fā)電廠升壓站設(shè)置交流MCC段，相應(yīng)配置交流配電柜為升壓站負(fù)荷提供常規(guī)交流電源。

3.2 直流電源

升壓站直流電源系統(tǒng)主要為控制、信號(hào)、繼電保護(hù)裝置等提供電源。

本工程設(shè)置兩組300Ah閥控式密封鉛酸蓄電池，電壓等級(jí)220V，兩組蓄電池分別布置在獨(dú)立專用的蓄電池室；配置3組充電裝置，其中一組為公用充電裝置；設(shè)置兩段直流母線，兩段母線之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，采用輻射狀供電方式；蓄電池出口設(shè)置斷路器，饋線開關(guān)根據(jù)負(fù)荷數(shù)量及大小配置；配置蓄電池巡檢裝置、監(jiān)控主機(jī)、蓄電池放電裝置、母線電壓絕緣監(jiān)察裝置、變送器、儀表和指示燈等設(shè)備[1，2]。

3.3 交流不停電電源（UPS）

交流不停電電源系統(tǒng)主要為監(jiān)控系統(tǒng)、電能計(jì)量和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等對(duì)電源質(zhì)量要求很高的設(shè)備提供不間斷電源。

本工程配置兩套10kVA交流不停電電源系統(tǒng)，輸出電壓為220V。配置2套UPS主機(jī)，自帶旁路，分別向各自的母線段供電，設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，饋線開關(guān)根據(jù)負(fù)荷數(shù)量及大小配置，配置變送器、儀表和指示燈等設(shè)備。交流不停電電源系統(tǒng)的直流輸入取自直流系統(tǒng)的蓄電池組，不再單獨(dú)配置蓄電池。交流不停電電源系統(tǒng)的通信接口與一體化集中監(jiān)控裝置連接為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流不停電電源系統(tǒng)的監(jiān)控管理。

3.4 通信直流電源

通信電源系統(tǒng)主要為通信傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等提供可靠電源。通信直流系統(tǒng)電壓等級(jí)一般為48V。

本工程由于設(shè)計(jì)分工不同，仍采用常規(guī)通信電源設(shè)計(jì)。設(shè)置了兩組48V蓄電池組，兩組蓄電池布置在一個(gè)專用蓄電池室，中間設(shè)置防火墻；設(shè)兩段直流母線接線，饋線采用輻射狀供電方式。

若采用一體化設(shè)計(jì)方案，可使用220V或110V蓄電池供電的電力用直流電源變換器，利用DC/DC電源變換裝置代替原通信48V蓄電池電源系統(tǒng)，將DC/DC裝置作為直流系統(tǒng)的負(fù)荷考慮。可設(shè)置2套DC/DC變換器，電源分別引自不同的直流系統(tǒng)母線段，不再設(shè)置通信專用蓄電池；設(shè)置兩段單母線接線向通信48V電源負(fù)荷供電。

4 升壓站一體化電源系統(tǒng)的優(yōu)越性

4.1 節(jié)約資源優(yōu)化配置

將直流電源蓄電池組、UPS蓄電池組和通信蓄電池組合并為一套蓄電池組，進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，可減少配置專用的通信蓄電池室，減少重復(fù)配置，節(jié)約占地空間，減少造價(jià)。

4.2 監(jiān)控一體化

系統(tǒng)各部分之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，接入一體化監(jiān)控裝置，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，對(duì)其運(yùn)行工況進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)和性能分析，為進(jìn)一步建設(shè)數(shù)字化或智能化升壓站提供必要的技術(shù)準(zhǔn)備和實(shí)踐。

4.3 接口統(tǒng)一

所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息可以采用統(tǒng)一的接口及規(guī)約與網(wǎng)絡(luò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信。配置統(tǒng)一的監(jiān)控裝置，具有完善的功能，統(tǒng)一接口、統(tǒng)一通信協(xié)議，減少重復(fù)配置，減少與監(jiān)控系統(tǒng)的接口數(shù)量，提高系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度。

4.4 供貨商唯一

各子系統(tǒng)設(shè)備由唯一的供貨廠商統(tǒng)一負(fù)責(zé)生產(chǎn)、安裝和調(diào)試等，減少了各個(gè)廠家配合的接口。可以使所有柜體的尺寸和形式保持一致，避免采用非標(biāo)尺寸柜體，整體更加美觀統(tǒng)一；也可以在組屏?xí)r充分考慮柜內(nèi)的空間利用率，有效減少屏柜數(shù)量和占地空間；調(diào)試及后期維護(hù)時(shí)，可以減少協(xié)調(diào)及溝通工作量，也方便維護(hù)。

5 結(jié)語

交直流一體化電源系統(tǒng)是電源管理模式的發(fā)展與創(chuàng)新，可以解決常規(guī)分散式電源系統(tǒng)的弊端，提高電源系統(tǒng)可靠性，減少工程一次投資，降低安裝維護(hù)費(fèi)用。發(fā)電廠升壓站采用交直流一體化電源系統(tǒng)，其技術(shù)先進(jìn)、維護(hù)方便，運(yùn)行安全可靠，對(duì)發(fā)電廠升壓站進(jìn)一步提高數(shù)字化及智能化具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家能源局.電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：DL/T 5044—2014[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[2]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).電力用直流和交流一體化不間斷電源設(shè)備：DL/T 1074—2007[S].北京：中國電力出版社，2007.