智能變電站交直流一體化電源系統研究

崔濤

摘要：我國電力行業最近幾年隨著我國經濟建設的快速發展而發展迅速。交直流電源智能化運行是通過整合交、直流電源實現的，為供電用電的一體化提供了解決方案，能有效地提高運行的穩定安全性，從而提高了變電站電源管理能力。而交直流一體化電源系統具有集成度高、管理簡便等優勢，可集中監控和管理多套電源系統，提高了多套站用電源系統蓄電池組的共享性，隨著交直流一體化電源系統方案的廣泛應用，其所存在的問題急需從根本上進行解決（包括標準化程度不高、各品牌間的兼容性差等）。

關鍵詞：智能變電站;交直流一體化電源系統

引言

電力工程發展至今不具備可替代性，是唯一可以和水資源相媲美的基礎能源。變電站的電源系統是確保電能傳輸質量的基礎。隨著變電站綜合自動化水平的提高和大量智能設備的使用，變電站電力系統的整體運行質量逐漸提高。但變電站現有的供電系統仍缺乏系統集成，而交直流一體化的電源系統具有集成度高、經濟效益好、管理方便等優點，可大規模應用于變電站中。

1國內傳統變電站電源系統現狀

傳統的變電站站用電源通常由交流系統、直流系統、UPS、通信電源系統等幾部分子系統構成，主要為變電站內部各電氣設備供電，實現儲能、控溫、換氣、照明及解決餐飲用電等。傳統變電站各個子系統由不同生產廠商的專業技術人員檢修維護，該模式運行存在以下不足：1.自動化程度低，各個生產廠商的設備容易產生不兼容的問題，不易整理且缺乏對系統的分析手段，難以實現進一步的升級。2.站內人員流動較大，不利于設備維護運行，交流系統與直流系統人員設備維修、UPS由自動化人員檢修、各電源系統通信系統由不同廠商的技術員檢修。人員總體得不到統一的調配，造成人力資源的浪費。3.不同的生產商對應設計符合各自功能的系統，直接1次投資和2次投資有明顯的提高，變電站建造和運行經濟性不佳。4.如果某一子系統出現問題，會直接牽連其他系統。在檢修時需要不同廠家的相互配合，協調性較差。

2變電站交直流一體化電源的優點

變電站交直流一體化電源相比于傳統的分散式供電系統具有顯著的優勢。交直流一體化設計將這些組件組合成一個統一的集成體，這個集成體不僅能夠滿足對其內部電源系統的監控和調試需求，還能夠實現設備之間的信息共享，且相比于變電站傳統電源系統，交直流一體化設計的電源系統具有更高的安全性。從實際應用來看，AC/DC（交直流）集成電源系統主要具有以下幾個優點：1.統一的集成電源系統可以實現對變電站電源子系統的故障監測和分析，同時確保變電站電源信息管理的智能化。AC/DC集成電源系統解決了傳統變電站電源系統子系統分布式管理的不兼容問題，對促進變電站智能化發展具有重要意義。2.目前中國交直流一體化電源系統中應用的技術已經趨于成熟，并且一體化電源系統所使用的各種設備本身不存在任何風險，具有較高的運行穩定性，可以顯著減少設備維護的次數。3.變電站電源系統的監控、管理、生產、安裝和維護工作更加方便，減少了電源系統和子系統之間的重復管理，有效地降低了電源子系統的運營成本。

3變電站交直流一體化電源解決方案與應用

3.1可行性分析

現下，全國范圍內已經實現了智能變電站交直流一體化電源系統的成功運行，該系統具有相對成熟的直流與交流技術切換及運作經驗，實際應用中具備極為關鍵的優勢，且不存在較大的風險，具備可行性和可操作性。但是，該電源系統依舊有需要調整和完善的地方存在，如直流核心充電模塊的開關技術，在移相諧振軟開發技術的運用下促進電路整體效率的提升，同時于風冷下實現自冷結合;此外，也需要進一步強化逆變電源控制作用，以便保障在正常交流供電的基礎上，一旦交流斷流后能夠朝著直流逆變自動切換。

3.2管理控制更加科學合理

由于智能變電系統建立了一個關于信息的共享平臺，所以可以利用網絡智能化的功能將直流電源、交流電源、通信電源進行一體化處理，在外面建立一個公共的接口。并且在外部直接取消蓄電池的電組和其他充電裝置以簡化裝置的管理工作，同時因為取消了USP蓄電池的外界部分，在使用逆電器的時候可以直接在外面用直流母線替代，在突發事故的部分用逆變的電源進行供電。為了能夠簡化檢修的人工成本還可以對波形進行統一處理并且進行二次配電的統一管理。

3.3現場應用及注意事項

目前，交直流一體化電源系統已廣泛應用于變電站中，結合自身工作經驗來看，在應用中應注意以下幾點：1.根據規范要求，必須將充電裝置的穩壓、穩流與高頻開關電源式充電裝置結合使用，對電池進行充放電測試，并驗證諸如電流不平衡之類的參數。2.交直流一體化電源系統集成了許多子系統，因此在進行電源系統管理的過程中，要注意各級人員的職責分工，弄清各方的工作接口，編制切實可行的現場作業程序。此外，應加大對現場相關運維人員的技術培訓力度，確保設備運行的安全穩定。

3.4站內照明、風機的智能控制設計

傳統的站內電源系統在為站內照明設備提供電力支持時，需要依靠人力介入，根據值班人員的主觀判斷來控制照明的開啟和關閉。這種方式過度依賴值班人員的主觀性，且值班人員的工作質量無法保證、極易因為值班人員的工作懈怠造成大量的能源浪費，增加站內負荷。同時，由于視頻監控設備對拍攝環境的要求。通常在夜間，照明設備保持持續工作狀態，增大了不必要的資源浪費。為了減少這種情況的發生，增加能源和照明設備的有效利用率。本系統中增加了照明開關的智能控制模塊，利用傳感器、監控設備、控制器與開關之間的互聯與通信，實現照明設備與監控設備的相互關聯。并根據監控設備的監控環境與區域控制照明設備的開啟。在該照明控制系統的基礎上，仍保留手動開啟方式。

3.5提高了安全性和經濟性

信息技術的運用實現了基礎設備的自動檢測，使系統安全性得以顯著提高，一體化電源系統通過有機結合設備和信息技術形成了整體的系統結構特征（合圍不同子系統），通過關聯各系統實現總控制，各子系統在此基礎上完成內部網絡化，進而能夠統一調整和控制各子系統運行狀態和參數，特別是科對電源盲點部位進行及時監控，進一步提升看系統運行的穩定性和安全性。除此之外，各模塊間參數通過全面互換能夠在不影響整機運行工作的基礎上檢測單個開關或模塊，減少了作業流程，實現了整體設備檢修的連續性，從而簡化了使用和維修的操作環節。相比于傳統常規變電站電源，交直流一體化電源系統運行過程的成本更低，更能滿足電力系統的經濟實用的需求，優化后的系統整體結構使相關設備更加集成，有利于人力合理分配的實現，顯著降低設備投入，節約了變電站運行成本。使用蓄電池還可在一定程度上降低污染，提升經濟和社會效益。

結語

交直流電源智能化運行為供電用電的一體化提供了解決方案，有效提高了運行的穩定安全性，從而使變電站電源管理能力得以提高。而交直流一體化電源系統具有集成度高、管理簡便等優勢，可集中監控和管理多套電源系統，提高了多套站用電源系統蓄電池組的共享性，隨著交直流一體化電源系統方案的廣泛應用，其所存在的問題急需從根本上進行解決。

參考文獻

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