對變電站一體化電源分析

王磊 朱小蘭 黃文

一、變電站電源設備的現狀分析

目前變電站電源操作基本設計主要有3套各自獨立的運行系統，包括有直流操作電源、交流不間斷電源和通信電源三種，并且每套獨立的系統都自帶有一組或者兩組蓄電池，設立有直流操作蓄電池室和通信蓄電池室。

變電站直流操作電源系統是變電站安全運行的重要設備。蓄電池儲能，并且為事故負荷、經常負荷和沖擊負荷供電。變電站交流不間斷電源主要為一些重要的變電站設備提供不間斷電源，也稱電力UPS。變電站通信電源與直流操作電源的構造基本一樣，不同點就在于蓄電池發揮的功能及控制母線前的降壓裝置不同。

傳統的變電站用電源分散設計存在著諸多問題，別如難以實現用電化的系統管理，站用電源信息可靠性受到影響，子系統分別設計帶來的經濟負擔和投入使用后由于長期的維修而造成的維修費用，更是增加了系統投資的成本。隨著現代科學技術的日益發展和電源設備運行維護要求的日益提高，采用直流和交流一體化電源已經成為未來變電站一體化的發展方向。

二、變電站一體化電源設備的未來發展

隨著現代科學技術的日益發展和電源設備運行維護要求的日益提高，電源設備自身的發展更是日臻完善，其發展速度也更是驚人。

（一）直流降壓裝置的發展變化

變電站的繼電保護設備對直流電源輸入電壓的范圍正在不斷地放寬，電源直流調壓的作用正在不斷地減小，現如今，已經達到即便去掉直流調壓也不會再影響系統的正常運行的效果，并且減小系統損耗同時也降低了系統的可靠性。

（二）電源功率模塊化

電源功率變換將隨著開關頻率和變換效率的的提高，體積在逐年的減小，比如，過一個機柜才擁有的最大電源容量，現在一個模塊就可以擁有，這也為今后電源設備的重新組合提供了比較優越的條件。

（三）系統蓄電池向后備電源方向發展

現如今，變電站的操作機構正逐步的向彈簧操作機構方向發展，其蓄電池的容量可以適當的減小，動作電流比較小，而且蓄電池不再需要提供合閘補充電流，它的作用已經逐步變成了交流斷電后向后備電源方向的進一步發展。

三、變電站一體化電源設備系統建設

通過對傳統變電站的用電分析和研究，找到了其存在的一些問題，這樣就針對性的站用交直流一體化的電源系統整體的設計思路。并且希望對今后變電站一體化電源系統的開發和應用提供便利和依據。

（一）交直一體化電源系統設計方案及特點

總體設計思路：1.建立交直一體化電源網絡的智能平臺。2.提高站用電源管理水平3.消除站用電源存在的安全隱患。4.深層次開發，全面的提高站用電源安全系數與智能化水平。

第一，站用交直流電源一體化系統定義為：將站用直流操作電源系統、交流不間斷電源系統和通信電源系統統一設計、成產、調試、監控和服務，通過優化設計、聯動系統和網絡通信等方法實現站用電源安全智能化、網絡設計智能化（智能直流電源總系統、智能交流電源總系統、智能通信電源子系統、智能一體化監控子系統等），實現站用電源交鑰匙工程和實現效益最大化目標。第二，站用交直流一體化電源系統并不是簡單的把直流和交流混裝在一起，它包括了多方面的技術，其主要技術特征表現在以下幾個方面：（1）網絡智能化設計：可以設計通過交直一體化監控器對站用直流電源、交流電源和通信電源進行統一的監控并且建立統一的平臺，以實現信息共享，實現網絡智能化。（2）對蓄電池進行優化設置：取消蓄電池組充電設備，轉而使用轉換器而采用直流母線代替。（3）建立智能專家管理系統：包括固定的數據庫、實時數據庫和專家智能管理系統。（4）系統聯動：自動調整直流運行，應用交流進行線運行方式達到最佳方式運行管理。（5）深層次開發：一體化信息共享平臺，綜合整理客戶的需求后進行開發，也是為了站用電源的深層開發提供了可能。

（二）一體化電源對數字化變電站的開發和應用

第一，可以實現所有開關智能化，對外只有通訊線而沒有二次接線。其所謂的開關智能化指的是，將智能電路板、開關及傳感器集成在一個機箱內，對外只有通信接口設計模塊，而全部的二次接線全在機箱內完成。對集中功能分散化，使屏柜和模塊之間并無二次聯線。第二，程序化電源的開發和利用包括一體化運行的協調聯動和實現站用輔助設備智能化管理。協調聯動指的是對站用電源負荷開關根據負荷之間的一定條件、一定的邏輯進行協調聯動。實現智能化管理要求智能端就地和輔助設備連接，并且實現信息數字化傳輸。

變電站內使用的直流電源、交流電源和通信電源等電源系統，通過系統聯動、一體化監控和網絡通信等方法實現網絡智能化和電源一體安全化，解決了傳統變電站難以實現用電化的系統管理，站用電源信息可靠性受到影響，子系統分別設計帶來的經濟負擔和投入使用后由于長期的維修而造成的維修費用，更是增加了系統投資的成本等問題。