变电站交直流一体化电源解决方案

关于变电站交直流一体化电源解决方案的探讨

背景及现状

1、背景

电力系统中变电站内的操作电源是保证变电站控制、信号、保护、自动装置可靠运行的保障，变目前隆化分公司变电站一般配置三套各自独立的操作电源系统，即直流操作电源、通信电源、交流不间断电源（UPS），每套电源系统单独配置蓄电池组和监控管理系统。为控制、信号、保护、自动装置以及操作机构等供电的直流电源系统，通常称为直流操作电源。为微机、载波、消防等设备供电的交流电源系统，通常称为交流操作电源；为交换机、光端机、远动等通信设备供电的直流电源系统，则称为通讯电源。

2、现状

1、2、1直流操作电源

直流操作电源室站用交流电源正常和事故状态下都能保持可靠供电给变电站内所有控制、保护、自动装置等控制负荷和各类直流电动机、断路器合闸机构等动力负荷的电源。直流操作电源系统电源一般选择220V或110V,采用不接地方式。隆化分公司现有35千伏变电站均装设1组蓄电池及1套充电装置，采用单母线接线。

1、2.2通信电源

通信电源提供给变电站载波机、光端机等通信设备及保护复用设备电源。系统电压为48V，采用正接地方式。

1、2.3交流不间断电源

交流不间断电源在变电站中UPS主要是给不允许短时停电的计算机监控设备供电，可靠性及稳定性较高，一般均采用一主一备串联运行方式，即正常时由主机供电，主机故障时，从机自动投入。UPS正常由交流电源供电，当交流电源消失或整流器、逆变器等元件故障，则由自带的蓄电池向逆变器供电。

隆化分公司现有变电站16座，各变电站内均配有UPS电源，由于其内置的蓄电池组容量小且没有专业的维护措施，因此造成蓄电池容量不足或损坏而无法满足自动化的要求。

1、2.4独立操作电源存在的问题

无法综合优化资源，各自独立的操作电源系统重复配置蓄电池组，使一次投资增加。

分散布置的设备增加了日常运行维护工作。

各操作电源系统的由于不同的厂家使安装、服务等协调困难。

分公司各操作电源维护班组无法统一管理。

智能一体化电源系统解决方案

2、1系统综述

基于以上各独立操作电源的现状及存在的问题，我们与有关厂家咨询提出智能一体化电源系统的解决方案，优化系统资源。智能一体化电源系统采用分层分布结构，各功能测控模块采用一体化设计、一体化配置，各功能测控模块运行状况和信息数据采用（IEC61850）标准建模并接入信息一体化平台。实行智能一体化电源各子单元分散测控和几种管理，实现对智能一体化电源系统运行状态信息的实时监测。

智能一体化电源系统应能够为全站交直流设备提供安全、可靠的工作电源，包括：380V/220V交流电源、DC220V或DC110V直流电源和DC48V通信用直流电源及电力用逆变电源。直流电源、电力用交流（UPS）和电力用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC/DC）等装置组合为一体，共享直流电源的蓄电池组，并进行统一监控。

智能一体化电源系统主要由ATS,充电单元，逆变电源，通信电源，蓄电池及各类监控模块组成。通信电源不单独设置蓄电池及充电设置，使用DC/DC电源模块直接挂与直流母线。逆变电源直接挂于母线对重要负荷（如：计算机监控设备，事故照明等）供电。

全站交流，直流，UPS,通信等电源一体化设计，一体化配置，一体化监控，通过统一的智能网络平台，实现变电站电源的集中供电和统一的监控管理，进而实现在线的状态检测。其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转化为标准模型数据，并上传至远方电力调度控制中心。一体化电源系统共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。建立智能管理系统，减少人工操作，提高运行可靠性。各子系统即能通过本系统的检测单元独立运行监测，又能通过共享一体化监控单元实现一体化电源系统全参数透明化管理。

2.2交流部分

智能一体化电源系统，除提供直流操作电源DC外，还提供交流不间断电源UPS。主要由直流操作电源、电力专用UPS或逆变、集中监控等部分组成。UPS不配置独立蓄电池组，与直流电源共用蓄电池组，UPS装置作为直流系统的负荷之一。电力专用逆变器直流输入取自站内直流控制电源系统的蓄电池组，并实现了直流与交流输入和输出的电气隔离，以及高精度的稳压稳频逆变输出，是真正意义上的干净电源。

2.3直流部分

通信电源系统的蓄电池，共用直流操作电源DC的蓄电池组。统一由直流操作电源DC、交流不间断电源UPS，还提供通信用48V电源。利用通信电源将DC220V或DC110V变换成通信用48V电源，将DC/DC装置作为直流系统的一个负荷考虑。它同样是取消了配套的蓄电池组，从站内直流控制电源系统的蓄电池组取得直流电，经高频变换输出满足通信设备要求的48V控制电源。DC-DC变换器不但实现了直流输入与输出的电气隔离，而且通过模块的并联冗余，可以获得很高的可靠性，绝缘及耐压也满足电力系统的特殊要求。

系统优势

3.1设备资产化，提高项目投资经济性

智能一体化电源系统减少了通信用蓄电池及UPS蓄电池，与加大直流操作电源蓄电池容量所增加的投资比，可节约一定资金。减少了蓄电池组，也就是说节省了使用空间。一体化不间断电源使用一组蓄电池，减少了长期维护费用。

3.2减少日常维护工作量，减少人员配置

智能一体化电源系统仅配置1套直流操作电源系电池，取消UPS电源、通信电源蓄电池组，减少了维护管理工作量。蓄电池的日常维护由电气专业人员完成，对蓄电池的日常管理具有更严格的巡视、检查、维护体系，因而可以延长电池的使用寿命，并提高电源系统的可靠性。智能一体化电源系统将打破目前变电站的运行管理体制和习惯，将原各操作电源分开进行维护的工作转变到了由变电电气专业人员统一管理维护，减少人捐冗余配置。

3.3社会经济效益

减少蓄电池的使用量，对改善环境质量具有积极的作用，节约了蓄电池生产的所需的铅、铜等不可再生资源。

3.4能较好地实现电源系统管理的网络化、智能化。

将原有不同供货商提供的、通信规约不兼容的电源系统统一为同一标准的产品，设置集中的监控器与变电站后台监控通信，实现站用电源系统数据一体化的实时监视，被监控对象的控制、调节和运行方式便于实施集中管理、分散控制。集中监控采用总线式结构，能方便地进行监控功能的扩展，方便维护。

结束语

智能一体化电源系统减少了设备配置、蓄电池及检测设备、屏柜数和安装建筑面积，提高了设备可靠性、数据共享及系统分析水平，由变电站统一运行、维护，减少了维护人员和工作量，提高了工作效率，保证了电源的安全可靠运行。随着技术的发展，电力电源系统正向模块化，智能化和集成化发展，我们不断努力顺应时代的发展。