智能交流電源系統在站用變中的實踐

福建船政交通職業學院 黃國凱

常規類型的站用電源包括直流系統、交流系統、通訊系統和UPS 等，在變電站中站用電源的主要作用是為相關設備提供通風、加熱、儲能、操作電源和檢修照明。在變電站中各個子系統采用分散方式進行設計，獨立組屏，不同廠商提供設備，并提供安裝、調試服務。對于供電系統也配置專業人員加以維護。當前用變的應用存在些許不足，主要表現在三方面：

自動化技術應用不足。因為子系統相關設備是由不同的廠商提供，因此設備之間的通訊規范兼容性不足，無法實現網絡通信管理，綜合分析平臺構建缺失，系統自動化較低；經濟性比較差。因為不同的供貨商進行子系統的設計工作，無法綜合考慮資源，導致系統造價成本較高。例如，直流系統需要配置電池組，而通信系統、UPS 又需要獨立配置電池組，不僅浪費設備同時導致設備間無法協調運行[1]；就站用系統的設計而言，變電站自動化系統逐漸有分布式設計向數字化設計方向發展。現階段，綜合系統逐漸成為站用變信息數據共享平臺，但是站用信息始終為簡單的附屬信息，無法對系統加以統一的管理和實現信息共享。

1 智能交流電源系統在汽車充電站應用方式

現階段，我國網絡技術、智能技術迅速發展進步，我國對于電力系統的建設也逐漸向智能化、自動化方向發展，但是仍然存在較多的常規形式變電站，尤其是經濟發展較為落后的地區。通電方式主要為交流、直流和通信電源。現階段，相比于傳統形式變電站，智能變電站的主要差異為電源的安裝方式存在差異，智能系統電源系統的設計可以實現直流、交流、逆流多種系統獨立設計，有效提升變電站科技指數和運行安全性。

電源系統智能化。現階段，智能交流電源系統在我國的運行尚不流行，但就當前的應用情況分析，的確取得優秀的成果，所以嗎，智能系統最為凸顯的技術為優化調整直流電源充電核心，相關人員借助移動振諧開展技術加以優化完善，提升系統通電效率。為確保更加有效的逆電源加以控制，確保線路出現故障問題也可以正常供電，當交流斷電時切換成直流逆變，全部工作的開展均是為確保系統處于不同的電流作用時能夠有效供電，因此對操作人員綜合技術要求比較高。智能系統內電源控制逐漸向穩定趨勢發展，由于大量監控設備、系統控制設置已經選用雙重控制開展預防緊急事故發生[2]，或部分裝置設備出現故障時不會對起亞設備運行產生影響。

安全系數有所提升。相比于傳統變電站，智能變電系統運行穩定性大幅度提升，安全性能較高，以往變電站建設存在的主要問題為當某一設備出現運行故障倘若沒有及時進行維修極有可能對其他設備的正常運行產生影響，甚至造成整個電源系統運行癱瘓。而智能系統對該問題加以針對性地解決，改進調整走線模式，把交流、直流不同部分加以分開控制，避免電流間存在沖撞情況，借助直流電源進行控制有效提升系統的安全性能。

管理控制科學化。因為智能交流系統建設有信息共享平臺，因此可以接貨組網絡系統把交流電源、直流電源和通信電源加以一體處理，并在外部構建公共接口，將外部蓄電池組取消，簡化充電裝置，取消USP 外部蓄電池裝置，應用逆電器時能夠使用直流母線加以代替，頻繁出現突發事故部位借助逆變電流加以供電[3]。為節省檢修成本可統一處理波形，并對二次配電加以統一管理。

2 智能交流電源系統在站用變中相關技術及智能變電站系統建設

智能站用電源系統。構建信息數據共享平臺。站用電源一體化、智能化建設，將直流、交流、逆流和通信電源進行網絡智能設計，設置一個借口；進行優化設計。將充電裝置、通訊電池組取消，將USP 電池組取消，借助逆變器直接掛于直流母線替代，對于重要負荷，例如事故照明借助逆變電源進行供電，進行統一的波形處理，統一開展二次監控管理，進行狀態檢修。

數字站用電源系統。實現信息數據的數字化傳輸；開放系統選擇IEC61850規約。

與汽車充電站設計。汽車的充電站包括充電系統、供電系統、監控系統、電池系統和相關配套設施。供電系統的主要作為是為充電設置提供足夠的電源，主要由變壓器、開關、線路等一次設備和監測裝置、控制裝置、保護裝置等二次設備組成。電力主要來自變電站，在汽車充電站中變電站屬于重要電源，包括一次設備與二次設備，在相關技術應用中需要對一次設備、二次設備的應用加以充分地考慮分析[3]。

智能交流電源系統指的是全面整合站用電源，把交流電源、直流電源、逆變電源、通信電源加以統一設計、生產、監控、調試和服務，借助交直流模塊把占用電源的各個系統網絡化，達到信息共享作用，構建數字化軟件平臺，把站用電源全部開關加以模塊化，將集中的功能分散，保證模塊外部不存在二次接線，不存在二次電纜，構建硬件平臺，監控模塊IEC61850規約、二次電纜、系統通信，將站用電源轉變為開放系統。

站用交流系統在大量的變電站中得到廣泛的應用。直流充電模塊借助移相諧振開關技術，自冷和風冷相關結合，當逆變電源處于正常運行情況時通過交流方式進行供電，切斷交流電源后轉變為直流逆變。當逆變電源處于正常運行情況時，交流供電，切斷交流電后轉變為直流逆變。通過智能化設計將成熟的直流技術、交流技術融合應用，降低技術風險。

將站用電源、通訊電源加以整合，將通信電池組取消。在變電站中直流電源環境要求基本一致，建設中所需要遵循技術標準較為相近，經過對直流電池組的運行經驗加以整理分析，雙套電池組直流控制電源供電穩定性良好，電池組整體出現故障導致停電可能性較小。48V 通信電源選擇使用高頻模塊DC/DC 變換器，各組變換器由兩個蓄電池進行供電，輸出并聯形成N+1備份，當其中一個模塊出現故障或者電池組失電都可以確保48V 電源繼續供電。通信輸入/輸出，輸出/地，輸入/地絕緣超過2000V[4]。雖然通信電源需要正接地，但是借助變換器隔離可以確保兩種電源可靠性、獨立性。對站用電源、通訊電源加以整合在220kV 和以下電壓得到廣泛的應用。

監控系統全部設置、顯示均具有雙重化，當出現監控故障不會對設備的正常運行產生影響，同時一體化監控設置更易出現故障；第四，部分裝置出現故障不會對系統的整體運行情況產生影響；第五，直流，交流絕對分開布置、分開走線。對可能產生交流、直流影響部分加以隔離；第六，控制電源、裝置電源全部應用直流更為可靠。

3 主要技術方案和特點

3.1 實施方案

首先，站用電源全部開關屬于智能模塊。把傳感器、開關、智能電路整合至機箱模塊中。包括降壓模塊、充電模塊、交流饋線、交流進線、逆變電源、直流饋線、蓄電池監測等模塊，當站用電源的開關實現模塊建設中，可以確保模塊的外部不存在二次接線，在外部僅需要設置通信聯線，保證維護檢修的標準化；其次，將集中功能進行分散設計。把直流饋線的絕緣檢測性能設置在饋線模塊內，蓄電池的巡檢通過分屏實現，緩解柜間存在聯絡電纜；再次，電源網絡的智能化設計。構建站用電源監控模塊，把全站的站用電源聯成網絡加以統一管理，包括直流電源、交流電源、通信電源和逆變電源。而站用電源的狀態檢修、智能管理奠定基礎；第四，站用電源監控模塊借助以太網、光纖通信作為媒介，應用IEC61850實現數據傳輸，實現自動化系統可以像訪問網址一樣對站用電源的裝置數據加以訪問。

3.2 主要特點

開關智能化。借助常規的低壓開關，把傳感器、開關、智能電路整合至一個機箱中，采集輸入/輸出開關量，在機箱中對相關問題加以解決，實現數據的數字化輸送，屏間不存在二次電纜，在模塊外不存在二次接線，對外通信選用光纖聯絡。實現以往設計中薄弱饋線監測、監控得到徹底的改善。開關智能化應用可以使柜體安裝的開關數量更多，便于維護檢修，全部開關可以智能檢測、控制；電氣設備智能化運行。工作/備用邊進線以及重要的斷路器設置均選擇電動機構，確保斷路器自動化遠程合閘、分閘控制。進線的回路裝置選擇高性能的微處理器測控裝置，實時測量、記錄、控制進線電源，符合變電站智能系統建設需求。

智能開關一次開展的運行不需要二次回路作為支持，二次回路的主要作用是達到狀態監測，關鍵充電模塊、蓄電池的配置與傳統方案基本保持一致；中功能進行分散設計。直流絕緣檢測分散為“母線絕緣檢測+帶饋線絕緣檢測的饋線開關模塊”完成[5]，將常規的二次接線去除，接口選擇通信。但是通信不會對各個模塊的運行產生影響，相比于傳統的設計方案，新方案的實施結果更加具有可靠性、安全性。蓄電池的各個分層設有采集模塊，將層間的聯線取消。

構建站用電源共享平臺。建立監控模塊，全部站用電源模塊都選擇通信把信息傳輸至監控模塊，例如交流進線、直流監控、充電、逆變電源、通信DC/DC、絕緣檢測、蓄電池檢測等模塊。站用電源監控模塊使用以太網作為接口，通過IEC61850規約和上位機連接實現通信，框架圖如圖所示；高級功能。把站用電源中全部開關智能模塊構建程序化對硬件平臺加以控制，借助通信技術把站用電源的子系統和變電站照明、消防、風機、空調等輔助系統構成網絡，構建固話聯動軟件平臺，確保站用電源除了可以保護控制、遠程控制、手動控制外，可以可按照相關數據觸發條件，激活程序，執行相應動作。

通過以上分析可以得出，智能交流電源系統在站用變應用的優越性主要表現在以下九方面：

可以減少蓄電池組的類型配置，把操作電源、USP、通信等蓄電池組進行整合，合并為統一的蓄電池；一體化設計，外觀一致沒減少重復配置，降低組屏數，有效節省占地面積；網絡化，各個子系統內智能設備借助通信網絡和監控器進行連接，監控器單一接口和綜自系統、調度系統進行連接；智能化，監控器、遠方管理系統能夠實施監測站用電源不同子系統的開關量、電量、系統的修改參數、事件信息、遙控開關、運行方式、對時等，對站用電源達到四遙控制；具有較強的兼容性。通過監控中心和各個監控單元兼容連接，一種規約、一個接口和綜自系統連接。

更加可靠，實現數據資源共享組屏更加從容，確保蓄電池檢修維護的簡便性，通過一體化的設計，應用分布式將故障加以有效隔離，某設備出現故障也不會對整個系統的運行產生影響；更加方便，操作簡單方便，圖形界面的顯示更加清晰，一個位置能夠對所有電源運行情況加以觀察，維護更為便捷；降低TCO，對采購、施工協調加以簡化，減少資金投入，降低維護費用，進而降低成本[6]；借助二次配電饋線智能管理系統，把變電站中的輔助設備通過站用電源進行管理，對站用電源、輔助系統進行統一的管理。把站用電源、輔助設備無縫銜接之后，可以實現消防、風機、空調、配電、照明、門禁以及周界的保護，進而實現網絡系統的智能化。

綜上，把變電站中所應用直流電源、交流電源、通信電源以及逆變電源通過網絡通信、監控和系統聯動方式，提升站用電源網絡的智能化和電源的安全化，緩解分離式系統存在弊端，提升變電站的智能化水平和站用電源的管理水平。