110kV智能變電站直流電源系統配置優化研究

王輝

摘要：對于智能變電站直流電源系統配置的相關問題，將實際直流負荷按照不同類別歸類、以便做統計處理。根據統計得出來的最終結果，可以選擇對應設備參數的最優方案。本文分析了110kV智能變電站直流電源系統配置的優化方案，并對其進行了一系列的研究，希望可以為與它規模相同的變電站系統配置提供一些參考價值。

Abstract： For the configuration of DC power supply system in intelligent substation， the actual DC load is classified according to different categories for statistical processing. According to the final result of the statistics， the optimal scheme corresponding to the device parameters can be selected. This paper analyzes the optimization scheme of DC power supply system configuration for 110kV intelligent substation， and conducts a series of researches on it. It hopes to provide some reference value for substation system configuration with the same scale.

關鍵詞：110kV智能變電站；直流電源系統；配置；直流饋線屏

Key words： 110kV intelligent substation；DC power system；configuration；DC feeder screen

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0132-02

1 直流電源系統的有關概念

直流電源系統可以廣泛應用于諸多方面，如：水力發電廠、火力發電廠，各種種類的變電站等。直流電源系統的組成部分十分復雜，它的各個組成部分形成一個巨大且到處都鋪滿直流電源的供電系統，可以為直流充電機、繼電器保護裝置、信號系統、直流充電機、UPS、通信等各個分支系統提供充足的電源，為各類相關工作補充動力，維持它們的日常工作運轉。直流電源系統為繼電保護、設備自動化控制系統等提供必要的電力支持。對于智能變電系統而言，交流電和直流電是同時存在并且一起進行工作的。在實際的操作過程中，如果設備出現問題，將會直接對交流電源造成巨大的影響，甚至會直接阻礙對相關設備的供電，導致設備停止工作并且可能會引發重大的事故。所以，為了確保設備的日常工作運行不受到任何阻礙，直流電源系統就會發揮其重要的作用，保證相關設備的正常工作。這個時候，直流電源會代替交流電源為電力系統繼續提供電力。

直流電源系統的順利建設需要滿足以下條件：首先，能夠對電力系統的日常工作起到保障作用。它需要具備一定程度的儲存電力的功能，能夠保證在設備出現問題時，可以正常維持電力需求，使電力系統能夠保持正常運行狀態。直流電源系統或系統中設備的正常使用期限需要能夠滿足設計時的規劃。直流電源系統不僅要能夠滿足上述的一系列要求，還應該保證自己其他方面的有效價值，如：操作簡捷、使用起來較為方便、所需要的經濟成本比較低、體積較小等等。

目前我國許多變電站中的很多設備都靠直流電源系統的供電來保證日常工作，如：繼電保護裝置、變電站遠程控制裝置、直流充電機等等。因為直流電源的電力相對來說比較穩定，它可以有效的保證電力運輸系統的正常運行，而直流電源系統的電力會對系統的操作產生重要的影響。所以，直流電源系統在整個電力系統中具有舉足輕重的地位。為了保證電網可以安全有效的工作，促進電力系統全面自動化操作的實現和發展，直流電源系統的標準也要隨之發生改變，向更加標準化、高效化的方向發展。

我國變電站的構成部分包括信號設備、事故照明設備、電氣遠程操作設備等都是由直流電源系統進行相應的供電，保持它們的正常運行。利用直流電源系統給設備裝置進行供電，可以保障輸出電力的質量能夠成功的達到有關標準的要求，保證輸出電力能夠均勻安全地輸送至各設備內，使得變電站的日常工作可以穩定高效的進行。對于變電站來說，供電所用的直流電源系統是變電站中最重要的系統。綜上，直流電源系統具有不可代替的作用。隨著我國電力系統的日益發展進步，變電站的工作進行的也更加高效，同時也對我國變電站中直流電源系統提出了更高的要求。

2 智能變電站中直流電源系統

2.1 直流電源系統在智能變電站中的作用

隨著社會的發展進步，人們生活水平的日益提高。人們對用電的需求也越來越大，用電需求的增加使得變電站的壓力也越來越大。而直流電源作為智能變電站重要的組成部分之一，它的設計和變電站的有效工作具有密切的聯系。在智能變電站中，直流電源系統是相對獨立的系統，它作為智能變電站內的重要控制系統，可以為繼電保護、信號裝置、自動裝置等設備提供電源，保證它們的正常運行。同時因為直流電源是獨立的電源，不需要受到其他電源的影響，在變電站中變壓器發生故障時，直流電源可以作為儲備電源使用。即使整個智能變電站全部發生停電意外，它依然可以保證變電站中的工作系統正常運行。同時它也可以給事故發生位置提供照明的用電，方便對故障位置的及時處理。因為直流電源系統的電量承載能力非常重要，所以直流電源必須要具備穩定、有效的特性。對于變電站的正常運行來說，直流電源系統的作用十分重要。

2.2 直流電源系統中蓄電池組的根本作用

在智能變電站的直流電源系統中一共具有三種種類的電量負荷：包括經常性負荷、沖擊性負荷和故障性負荷。變電站中的直流電源系統主要是為了給智能變電站提供電量上的一系列服務，其中充電裝置是為了負責向繼電的一系列保護操作，保證其順利運行。向通信設備、自動裝置、其他直流負荷裝置等設備提供電源輸送的工作，使這些設備可以正常運營。直流電源系統中蓄電池的作用主要是為了在設備發生故障時的備用，防止相關設備的正常工作受到阻礙。如果直流電源負荷的相關需求超出了充電裝置系統的輸出電量，儲蓄電池就會發揮作用第一時間開始工作。智能變電站的站用交流電源負責向電力系統專用逆變電源尾端的負荷供應電源，逆變電源在一般情況下是處于備用狀態的。如果直流電源系統發生故障，無法正常輸送電量，那么事故照明、通信、監控等一系列設備會共同使用蓄電池以維持自己的正常工作運轉。所以，在直流電源系統無法順利進行工作時，對于整個直流電源系統來說，蓄電池組是提供電能的主要來源，更是變電站維持正常工作的重要保障。

3 10kV智能變電站直流電源系統配置優化方法

3.1 直流電源系統的設備優化

智能變電站使用電流的種類十分復雜，而且交流電和直流電共同存在于變電站中。與我國傳統的變電站相比，智能變電站承載了一部分直流電的負荷，并且還需要承載其他部分的逆流電。如果在變電站正常工作時發生了直流電停電的問題，變電站的全部系統中就會產生逆流的負荷，這會對蓄電池造成非常嚴重的損壞。所以，在選擇蓄電池的類型時需要將這些問題考慮其中。在變電站直流電源系統的日常工作中， 蓄電池的最大電流放電能力可以產生重要的作用，所以需要不斷提升蓄電池的基本電容量。但是這并不意味著蓄電池的電容量提升的越大越好，如果蓄電池的電容量超過了一定限度，變電站中整個直流電源系統的日常工作性能就會急劇下降。一般情況下，只要在原來的標準電容量工作性能發生一定程度的下降時，在原來的標準電容量的本身上提高一個層次就可以保證系統的正常運作。

在發生重要情況時，需要對蓄電池進行放電的測量，具體的操作方法是將蓄電池放置在事故放電之中一個小時的時間，然后對其進行發電沖擊的試驗。每次進行發電沖擊的時間應該保持在500ms，每次放電沖擊時需要間隔兩秒鐘的時間。就110kV以上的變電站而言，因為它的設備數量比一般變電站多，所以可以給它配備兩個蓄電池構成蓄電池組，再安裝兩個充電裝置構成電力雙充配置。

3.2 直流系統接線的優化改進

對智能變電站提供電力服務的直流電源系統進行優化時，首先要注意的是蓄單套電池組。對蓄電池組進行正常維護時，它會對智能變電站的電力系統本身的安全性產生一定程度的影響。針對一般情況來說，應該在智能變電站站內的直流電源系統設置外接備用蓄電池組得到接口，使得備用蓄電池組在使用時能夠較為方便的開始運行工作，且并要在合理范圍內加大隔離的力度。在實際工作的過程中，盡量增加外接蓄電池組的一系列隔離保護措施。對于變電站而言，外接儲備蓄電池組作為蓄電池檢測的系統保護裝置，為蓄電池組提供電力支持。而且還可以作為蓄電池組發生故障時的電力儲備裝置，保證整個直流電源系統可以保持正常運行的工作狀態。如果需要對處于工作狀態的蓄電池進行臨時性的維護，就需要及時連接上備用蓄電池組。一旦發生設備長期故障，短時間內無法妥善解決，則應連接應急用的蓄電池組，以維持正常的工作運行。

3.3 直流系統負載的優化

我國國家電網規定：如果智能變電站系統220kV或220kV以上的話，在設計的過程需要安裝兩個蓄電池組，以保證電力供應充足。如果是110kV以下的智能變電站系統配備一個蓄電池組就可以保證意外發生時，能夠維持正常的工作。在對直流電源系統進行設計時，設計者應該對直流電源系統能夠所應用到的相關設備進行仔細的研究，對超過負荷的相關設備進行一定程度的限制。對于同種類型的設備來說，應該選擇能耗較低的，從而有效的達到節能減排的作用。比如在直流電源的系統中在出現事故時，事故現場的信號顯示燈可以選擇LED燈具，它的耗能比較低，而且還能夠在一定程度上降低直流電源系統中蓄電池的負荷電量，它的作用對于延長直流電源系統中蓄電池的使用期限和供電的有效時間而言有著重要的意義。

4 結束語

隨著我國科學技術的日益發展，電力系統中的變電站也越來越智能化。智能變電站中的直流電源系統發揮著非常重要的作用，因此，對智能變電站的直流電源系統進行一定程度的優化具有很重要的意義。在智能變電站中合理的運用直流電源系統，能夠起到對設備配置進行最大程度的優化的目的，并可以在一定時間內對變電站目前的系統功能起到改進的作用，對于直流電源系統而言，它會變得更加便捷、安全。而變電站也能夠在完成智能化的標準的情況下積極有效地運作，更好地為廣大居民供供電力上的服務。

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