淺談變電站一體化不間斷電源

符林貝

【摘 要】本文詳細的介紹了變電站不間斷電源系統現狀和存在問題，結合了220kV壩基頭變電站的實際情況介紹了變電站直流和交流一體化不間斷電源的基本原理、功能和應用，并從經濟性、可靠性等方面分析了一體化不間斷電源在變電站應用的優勢以及使用過程中的注意事項，以達到優化變電站運維的目的，提高運維工作的可靠性和經濟性。

【關鍵詞】一體化 不間斷 變電站

1 引言

目前，變電站的繼電保護、微機控制和事故照明設備大多數采用電力專用逆變電源或多臺UPS分散供電。分散設立多套系統，增加了一次投資和日常運行維護工作量。交流和直流一體化不間斷電源的應用滿足了運行維護和電力體統對于可靠性的要求。

變電站操作電源基本設計有3套各自獨立的系統，即直流操作電源（DC）、通信電源、交流不間斷電源。

2 變電站不間斷電源系統現狀

當前變電站中的操作電源一般分為直流電源系統、通信電源和交流電源系統[1]，主要功能如下：

2.1 直流電源系統（DC）

直流操作電源系統是提供給變電站內所有控制、保護、自動裝置等控制負荷和各類直流電動機、斷路器合閘機構等動力負荷的電源。直流操作電源系統電壓一般選擇220V或110 V，采用不接地方式。對220 kV及以上變電站均裝設2組蓄電池及2套充電裝置，構成兩電兩充方式，采用單母線分段接線，兩段母線之間設聯絡電器，2組蓄電池及2套充電裝置分別接于不同母線段。

2.2 通信電源

提供給變電站內載波機、光端機 等通信設備及保護復接設備電源。系統電壓為48 V，采用正極接地方式。220 kV及以上變電站按兩電兩充設計，采用單母線接線，兩組蓄電池及2套充電裝置分別接于不同母線段，2段母線之間不設聯絡電器。

2.3 交流電源系統

在變電站中，交流不間斷電源系統（UPS）主要是給不允許短時停電的計算機監控設備供電，可靠性及穩定性要求高，一般均采用一用一備串聯運行方式，即正常時由主機供電，主機故障時，從機自動投入。UPS正常由交流電源供電，當交流電源消失或整流器、逆變器等元件故障，則由自帶的蓄電池向逆變器供電。

3 存在的問題

如上所述的變電站操作電源的設計基本均存在3個各自獨立的系統，即直流操作電源（DC）、通信電源、交流不間斷電源（UPS），且每套電源系統均各帶1或2組蓄電池（某些設計已取消UPS自帶的蓄電池），設立通信蓄電池室和直流操作電源蓄電池室。這必將存在以下問題：設立多套分系統，蓄電池組重復設置，工程的一次投資增大；設備分散設置，增加了日常運行維護工作量。

隨著運行維護要求的日益提高及設備技術的不斷發展，電源系統的分散性逐漸顯露出了它存在的不足，這就出現了直流和交流一體化不間斷電源。

4 一體化不間斷電源設備及其功能

4.1 一體化電源設備的含義

一體化電源設備，是將直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）、電力用逆變電源（INV）和通信用直流變換電源（DC/DC）等電源裝置組合為一體，共享直流電源的蓄電池組，并統一實施監控的成套電源設備[2]。

4.2 一體化不間斷電源設備的功能

一體化電源設備具有一套公用的蓄電池組，它能同時為一體化電源設備的全部輸出負荷提供電源，滿足全部負荷容量和供電時間的要求。在正常運行方式下，該電源設備由交流電源供電，蓄電池處于浮充備用狀態；當交流電源故障停電時，蓄電池為全部負荷提供電源。所以，一體化電源設備的備用電源至關重要，應保證其在全部工作過程中，不能出現停電。

5 典型的一體化不間斷電源的實施方案

目前，新建變電站都已應用不間斷電源系統，以220kV壩基頭變電站為例，該站統一由直流操作電源供電，除提供直流操作電源DC、交流不間斷電源UPS，還提供通信用48V電源。利用DC/DC電源變換裝置代替原通信專業48V蓄電池電源系統，將DC/DC裝置做為直流系統的一個負荷考慮，即DC-UPS-DC/DC一體化電源。

該接線設計同時取消了UPS系統、通信電源系統的蓄電池，共用直流操作電源DC的蓄電池組。能較好地實現電源系統管理的網絡化、智能化，實現站用電源系統數據一體化的實時監視，對被監控對象的控制、調節和運行方式能更方便實施集中管理、分散控制。減少設備日常維護工作量，同時提高可靠性，全站僅設1套直流操作電源蓄電池，取消UPS電源、通信電源蓄電池組，減少了維護管理工作量。工程投資經濟性得到提高，設備上減少了2組通信用蓄電池及UPS蓄電池。同時社會經濟效益得到提高，減少蓄電池的使用量，對改善環境質量具有積極的作用，對節約大量稀有金屬資源潛能巨大。

6 一體化不間斷電源應用中的幾個問題

一體化電源設備的核心問題是其備用電源的特性、容量及其供電持續時間。對備用電源的要求是放電平穩、持續時間長、使用壽命長、正常運行免維護或少維護。多年來電力系統中一般采用鉛酸蓄電池，目前普遍采用的是閥控密封式鉛酸蓄電池[3]。

此外，直流操作電源系統為不接地系統，所以交流側的UPS裝置的交流輸入、輸出與直流側必須采取措施進行隔離，如采用隔離變做隔離，以避免交流側的運行及故障影響直流操作電源系統側的絕緣降低，造成直流系統接地等異常。通信電源系統采用正極接地方式，所以DC/DC裝置的輸入、輸出部分也必須隔離。

7 結語

一體化不間斷電源系統減少了設備配置、建筑面積和蓄電池的附屬設施，由變電站統一運行、維護，減少了運維人員的數量和工作量，提高了運行、維護工作的可靠性和經濟性。

參考文獻：

[1]佘恬，陳娟.變電站一體化不間斷電源的應用探討[J].廣西電力，2009（5）：30-32.

[2]中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL/T1074—2007電力用電直流和交流一體化不間斷電源設備[S].北京：科文圖書業信息技術有限公司.

[3]白忠敏，張誠.一體化不間斷電源的應用及備用電源容量選擇[J].供用電，2010，27（2）：49-51.