變電站直流電源系統(tǒng)改造問(wèn)題分析

趙子義

摘 要：直流電源操作系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的電源，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，主要為高壓開(kāi)關(guān)柜的直流操作機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)分、合閘，保護(hù)、控制回路，事故跳閘，應(yīng)急照明等提供直流電源，是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護(hù)的基礎(chǔ)。本文就通過(guò)分析變電站直流系統(tǒng)改造的必要性和改造后所取得的效果，介紹了智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的性能特點(diǎn)及其各部分的作用和在改造過(guò)程中的改進(jìn)情況。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);改造

1 引言

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，有許多常規(guī)的變電站被改成綜自站，但是改造后原有直流設(shè)備的缺點(diǎn)如：發(fā)熱量大、沒(méi)有遠(yuǎn)方功能、功率因數(shù)低、體積較大等逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，而原來(lái)的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低、紋波系數(shù)大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意，所以必須引起足夠的重視并加以改造，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。

2概述

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，有許多常規(guī)的變電站被改成綜自站，但是改造后原有直流設(shè)備的缺點(diǎn)如：發(fā)熱量大、沒(méi)有遠(yuǎn)方功能、功率因數(shù)低、體積較大等逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，而原來(lái)的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低、紋波系數(shù)大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意，所以必須引起足夠的重視并加以改造，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。

為了保證智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的質(zhì)量，組織了多名技術(shù)人員對(duì)多個(gè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行了考察，了解廠家的生產(chǎn)工藝、規(guī)模和實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段等情況，經(jīng)過(guò)“貨比三家”后，技術(shù)改造決定使用GZDW—200/220型操作電源。它是專為電力系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)的新型“四遙”高頻開(kāi)關(guān)電源，采取高頻軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，模塊化設(shè)計(jì)，輸出標(biāo)稱電壓為220V，配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，易于與自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接，適用于各類變電站、發(fā)電廠和水電站使用。此設(shè)備有下列性能特點(diǎn)：1）模塊化設(shè)計(jì)，N+1熱備，可平滑擴(kuò)容。2）監(jiān)控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶漢字顯示，聲光告警。3）監(jiān)控系統(tǒng)配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，方便接入自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)施“四遙”及無(wú)人值守。4）對(duì)蓄電池自動(dòng)管理及自動(dòng)維護(hù)保養(yǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組的端電壓，充、放電電流，自動(dòng)控制均、浮充以及定期維護(hù)性均充。

3變電站交直流電源系統(tǒng)

變電站交直流電源系統(tǒng)主要包括ATS開(kāi)關(guān)、充電機(jī)和蓄電池組三個(gè)部分。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器即ATS，在變電站中用于將一個(gè)交流輸入電源自動(dòng)換接至備用交流輸入電源，使交直流負(fù)荷不停電、可以穩(wěn)定運(yùn)行，充電機(jī)是采用高頻電源技術(shù)，用于UPS直流不間斷電源等電池的自動(dòng)浮充，以確保其不過(guò)充、不欠充，對(duì)充電機(jī)的參數(shù)采集主要目的是監(jiān)測(cè)均、浮充狀態(tài)。蓄電池從投運(yùn)開(kāi)始，它均、浮充電都是靠充電機(jī)完成的。在供電公司一般分析蓄電池的異常，只會(huì)關(guān)注溫度、檢修、工作環(huán)境等原因。變電站交直流系統(tǒng)，有兩個(gè)用處：一、承擔(dān)正常直流負(fù)荷電流，二、向蓄電池組補(bǔ)充電，使蓄電池的自放電得到補(bǔ)充，保證蓄電池備用時(shí)處于滿容量。

4變電站交直流電源系統(tǒng)狀態(tài)檢修應(yīng)用設(shè)計(jì)

變電站交直流電源系統(tǒng)狀態(tài)檢修應(yīng)用需要從以下三個(gè)方面設(shè)計(jì)：第一是從變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集信息，第二是將信息整合、并由通信上傳遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，第三步是遠(yuǎn)方監(jiān)控中心對(duì)獲得的信息進(jìn)行分析處理，最后提出運(yùn)維、檢修建議，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)控制措施。

（一）采集信息。變電站站端設(shè)備負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，其中包括開(kāi)關(guān)量釆集模塊、直流開(kāi)關(guān)控制模塊、蓄電池遠(yuǎn)程放電模塊、蓄電池內(nèi)阻測(cè)試模塊、充電裝置監(jiān)控模塊、絕緣監(jiān)測(cè)模塊、蓄電池在線測(cè)量模塊、就地監(jiān)控單元等。

（二）信息通信。通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換和變電站監(jiān)控主機(jī)解決數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議不統(tǒng)一的問(wèn)題、這些采集量通過(guò)站端信息平臺(tái)（監(jiān)控主機(jī)）傳到遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)由遠(yuǎn)方監(jiān)控中心分析軟件負(fù)責(zé)分析與處理。

（三）分析、處理信息。分析、處理信息生成狀態(tài)評(píng)價(jià)，進(jìn)而做出檢修建議及遠(yuǎn)控。

數(shù)據(jù)的分析、處理由遠(yuǎn)方監(jiān)控中心管理分析軟件負(fù)責(zé)，它是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其包括客戶端和數(shù)據(jù)發(fā)布WEB服務(wù)器。遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的客戶端與各變電站監(jiān)控主機(jī)裝置之間使用C/S構(gòu)架，客戶端向現(xiàn)場(chǎng)交直流監(jiān)控設(shè)備通訊、發(fā)布指令，接收和處理回送的采集量，解釋數(shù)據(jù)規(guī)約，及評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)而產(chǎn)生決策建議，對(duì)電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全方位的運(yùn)維與檢修。

5智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用情況

5.1原來(lái)的相控電源紋波系數(shù)大，其輸出含有的交流成份較大。尤其是潘村變電站最為明顯，交流成份含量更高，對(duì)二次設(shè)備影響最大，造成二次設(shè)備誤動(dòng)、損壞、甚至有的設(shè)備無(wú)法正常工作。而改造后的智能高頻開(kāi)關(guān)電源紋波系數(shù)很小，輸出特別穩(wěn)定。

5.2原來(lái)的相控電源采用硅堆調(diào)壓，硅降壓響應(yīng)速度慢，反應(yīng)時(shí)間為幾十毫秒，輸入電壓突變時(shí)在輸出上會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，因沖擊不穩(wěn)定而易燒壞二次設(shè)備。而改造后的高頻開(kāi)關(guān)電源采用無(wú)級(jí)調(diào)壓方式，響應(yīng)速度快，輸入電壓突變時(shí)，模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成，過(guò)沖小于5%。

5.3原來(lái)的相控電源充電機(jī)、浮充機(jī)等噪音較大，且無(wú)降溫措施，有的變電站浮充機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。而改造后的智能高頻開(kāi)關(guān)電源噪音小，模塊采用優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)降溫，保證了模塊元器件正常工作，使值班人員的工作環(huán)境大大改善。

5.4原來(lái)用的是鉛酸電池或鎘鎳電池，既需要專門設(shè)置蓄電池工進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，還需要配備維護(hù)電池用的有關(guān)容器、儀表、原料、蒸餾鍋、蒸餾水等。而改造后用的是 日本“湯淺”免維護(hù)電池，平時(shí)不需要進(jìn)行一系列的維護(hù)工作，減少了人力物力。

5.5原來(lái)的相控電源功率因數(shù)低，一般在0.7以下，效率在60%左右，而改造后的智能高頻開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)達(dá)0.9以上，效率高達(dá)94%以上。

5.6原來(lái)的相控電源經(jīng)常出現(xiàn)故障，有時(shí)因無(wú)法操作送電而造成生產(chǎn)損失;近幾年直流系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障給安全生產(chǎn)造成了很大的損失，同時(shí)也給居民用戶生活帶來(lái)不便、給工業(yè)用戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而改造成智能高頻開(kāi)關(guān)電源后，直流系統(tǒng)至今未發(fā)生任何事故，供電更加可靠。

5.7改造后的智能高頻開(kāi)關(guān)電源具有48V電源出口，為變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)等提供了電源，不必另外購(gòu)置專門的48V電源，減少了設(shè)備的投資和占用空間。

5.8充電裝置的運(yùn)行與維護(hù)

①運(yùn)行維護(hù)人員每月應(yīng)清潔一次充電裝置;雷電發(fā)生后應(yīng)對(duì)直流裝置的充電裝置和防雷裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，以便及時(shí)更換。②運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)每天監(jiān)視充電裝置的運(yùn)行參數(shù)，例如：直流輸出電流值和電壓值、交流輸入電壓值等各表計(jì)顯示是否正確，裝置通訊是否正常，各保護(hù)信號(hào)是否正常，三相交流輸入電壓是否平衡或是缺相，各充電裝置的輸出電流是否均流，正負(fù)母線對(duì)地的絕緣狀態(tài)是否良好，運(yùn)行噪聲有無(wú)異常。③運(yùn)行維護(hù)人員需要特別注意充電裝置自動(dòng)均充的充電電壓和充電電流是否正確，均充是否準(zhǔn)時(shí)定期。充電裝置內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)將壞的充電裝置取下來(lái)，并及時(shí)返回廠家進(jìn)行維修，同時(shí)需要在這期間加強(qiáng)對(duì)直流裝置的巡視。④在進(jìn)行耐壓和絕緣試驗(yàn)前，應(yīng)先斷開(kāi)電子元件的控制板，若控制板出現(xiàn)故障，應(yīng)停止運(yùn)行，換上備用板后，并調(diào)整好運(yùn)行參數(shù)，啟動(dòng)充電裝置，再投入正常運(yùn)行。

6結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)變電站直流電源系統(tǒng)改造問(wèn)題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)工作良好實(shí)踐效果的取得，有賴于對(duì)變電站直流電源系統(tǒng)關(guān)鍵要素的充分分析與掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從變電站的客觀實(shí)際需求出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的直流電源系統(tǒng)改造實(shí)施方案。

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