變電站一體化電源建設與解決方案論述

刁光宇張萬征尹寶林

（1.國網遼寧省電力有限公司大連供電公司，遼寧 大連 116001；2.山東智洋電氣股份有限公司，山東 淄博 255086）

變電站一體化電源建設與解決方案論述

刁光宇1張萬征2尹寶林2

（1.國網遼寧省電力有限公司大連供電公司，遼寧 大連 116001；2.山東智洋電氣股份有限公司，山東 淄博 255086）

進入21世紀以來，我國電力行業發展速度不斷加快，在很大程度上滿足了社會發展過程中的用電需求。變電站是整個電力系統中非常重要的組成部分，但是，由于缺乏一體化的電源建設，這樣變電站就很難完成自動化建設。所以，如何進行變電站一體化電源的建設就成為了擺在我們面前的一項重要工作，能夠有效地提升我國電力行業的市場競爭力。

變電站；一體化電源；建設與解決方案

一體化電源建設已經成為變電站以后的一個重要的發展趨勢，通過變電站一體化電源的建設，能夠解決很多零散問題，大大地提升變電站的運行效率和電力管理水平。所以，為了實現這樣的目標，本文通過下文對變電站一體化電源建設的相關內容進行了分析與論述，從而為有關單位及工作人員在具體的工作中提供一定的幫助作用。

一、分析變電站用電電源中隱藏的問題

現階段，很多變電站并沒有重視起站用交流電源系統，它缺乏相應的自動化水平。變電站內部大的直流電源系統，只有少數的報警信息向著變電站綜合自動化系統內部進行了接入，通信電源、逆變電源等都沒有構成協調工作和統一管理的機制，對于無人值班及綜合自動化系統的要求還很難給予適應。

首先，整合機制在站用電源中比較缺乏，系統化管理還難以形成。站內的UPS電源系統、通信電源系統、直流系統和交流電源系統通常有多個供應商制造與安裝，一般不存在兼容的通信規約，這樣對于網化的系統管理還很難予以實現，在具體的運作中，也通過多個工作人員完成管理，制約了技術水平的提升和設備的管理，并且，很難統一處理站用子系統中出現的協調問題。

其次，有一定的問題存在于站用電源系統可靠性中。因為難以通過網絡化形式掛歷站用電源信息，進而就難以實時的監測站用電源信息，告警信息和故障信息就缺少綜合研究的平臺系統，通過不同專業的巡檢人員管理各個電源系統，從而導致很難有效地分析和判斷各個電源系統的運行情況，很難第一時間發現所存在的隱患問題。例如，沒有安排專門的人員或者根本沒有人管理UPS的蓄電池，沒有精細的管理通信蓄電池，發生緊急狀況時，對于相關要求很難給予滿足。避雷器參數的選擇、避雷設備的配置、安裝位置等也會由于缺少一致性的電源直流交流系統而很難有效的解決。因為對于直流母線上的紋波，充電模塊均流回比較敏感，所以，應該統一地管理母線所接負荷，例如，反饋電流等就需要統一進行管理。

二、具體的建設方案分析

變電站一體化電源的設計與建設是一項系統性、綜合性極強的工作，需要做好多方面的工作，才可以滿足相應的設計與建設要求，對此，本文通過下文進行了探究：

1.基本架構建設

必須要統一設計變電站內的全部電源設備，在相應的母線上直接掛接高頻開關電源模塊、DC/DC通信電源交換模塊和逆變電源等，將電纜的多余連接減少，從而將設備運行的穩定性提升。圖1為一體化電源系統的基本框架圖。

2.建設逆變電源與UPS

交流的輸入和交流的輸出即UPS，通過蓄電池對中間直流環節儲能，從而將不間斷供電的交流電源裝置構建起來；設置逆變電源，按照交流輸出、直流輸入的原理進行設計。因為會將蓄電池設置到直流輸入環節，進而將交流不間斷電源的功能充分地發揮出來，也被視作電力UPS系統。就大型變電站和電廠而言，需要大容量的交流不間斷電源才可以滿足其工作，通常會將專門的UPS電源設置出來，而對容量要求不大時，通常將電力UPS設置出來，這樣能夠將UPS中的蓄電池省略掉。對通信電源、逆變電源和直流操作電源的多樣性組合電源進行應用，能夠滿足小型變電站對電源的所有要求。

3.設置蓄電池系統

通常而言，在10A～15A左右控制500kV變電站的直流常規負荷；在5A～8A控制220kV變電站的直流常規負荷；在3A～5A之內控制100kV變電站的直流常規負荷。通常將200～400A·h容量的蓄電池配置到變電站直流操作電源中，這樣能夠將20-40A的電量提供出來，放電可以持續10個小時。當在3A以下控制一臺計算機的設備負荷時，就會在3A以上控制通信設備的負荷，所以，應該在40A/220V控制500kV以下非樞紐變電站直流操作電源變換器的容量。在200A·h～400A·h控制蓄電池的容量時，對于逆變器和通信電源的供電要求就都能夠給予滿足。交流斷電和提供正常供電之后，將后備電源的要求為蓄電池提供出來，使變電站電源一體化成為現實。

圖1　

4.構建通信電源系統

在構建變電站一體化電源時，一般會將DC/DC模塊電源設置到通信電源中，按照操作電源的輸出對其輸入端進行設置，并且，還應該將蓄電池設置進去。將負載和輸出20V或者48V有效的連接到一塊，這時，就不需要再將蓄電池設置出來。一旦有故障出現在了DC/DC變換中，無輸出的情況會出現在通信電源中，同AC/DC變換，對比通信電源系統，會嚴重地降低其可靠性。所以，再具體的設計時，應該按照這樣的方式去做：將蓄電池加設到通電電源的輸出端，從而將通信電源系統的穩定性提升。但是，這樣做也存在一定的局限性，它會將蓄電池的維護工作量和一體化電源機柜的布置負擔增加。同時，可以通過并聯多個模塊的方式實現通信電源的DC/DC變換，系統的運行情況并不會受到一個通信電源模塊故障的影響，而且，還能夠將通信電源的穩定性提升上來。

5.直流接線

通過單母線對直流母線進行接線處理，將一組閥控型密封鉛酸蓄電池設置出來，通過高頻開關充電設備對蓄電池進行浮充電和充電。依據n+1配置模塊，除了將環網應用于直流供電10kV配電裝置中以外，其他的變壓器都對輻射供電方式進行應用。通過直流饋線柜將電直接輸入到各個用電單元內。在專門設置的電池室內布置蓄電池，在二次設備室內布置饋線屏和直流充電屏。

6.站內電源

站用電源通常是有變壓器提供出來的，根據具體的用電需求量設置占用電容量，設置接地系統。對于回路、單母線分段接線方式和自投裝置應該予以取締，將一些智能的開關設備應用進去。利用智能性開關，智能切換站內電壓多種運行方式。此種設計方法，不但將設備投入量縮減，具有簡單的回路，并且運行方式方便靈活，將站內交流電源可靠性和智能化管理水平有效地提升上來。

結語

綜上所述，交流電源、通信電源和交流電源是變電站中3種重要的電源系統，通過一體化控制、網路通信和系統聯動等方式完成電源和網絡智能化的建設，從而有效的設計與建設起了變電站綜合一體化的電源系統，為促進變電站向著更加科學、安全的方向發展奠定了良好的基礎。所以，文章通過上文對相關方面的內容進行了著重的分析與論述，從而為有關單位及工作人員在具體的工作中提供一定的幫助作用。

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