探討交直流一體化電源系統(tǒng)的優(yōu)化設計

郭銳 劉華龍 王政

【摘 ?要】智能化、機器化、無人值守變電站依據(jù)其必要的安全性能，以及其管理工作的高效性、自動化水平等內(nèi)容，有效提升我國電源系統(tǒng)的整體質(zhì)量水平，為了有效提升我國電力系統(tǒng)的使用率，廣泛應用交直流一體化的電源系統(tǒng)方式是非常必要的。

【關鍵詞】交直流;一體化電源系統(tǒng);優(yōu)化設計

一、交直流一體化電源系統(tǒng)的應用特點

科學、合理地使用直流電源系統(tǒng)、交流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、一體化優(yōu)化方案，能夠高效實現(xiàn)對于智能化、無人值守變電站全方位監(jiān)控。合理應用一體化監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠有效提升變電站內(nèi)部的具體使用情況的分析監(jiān)控，還可以高效使用其監(jiān)控模塊，同時實現(xiàn)對各個電源子系的科學化分析，進而幫助站內(nèi)電源系統(tǒng)實現(xiàn)信息資源共享，也為建設數(shù)字化電源軟件環(huán)境做好堅實鋪墊。智能化與模塊化的使用方式能夠合理分化智能無人值守變電站電源功能，形成具有切實可行性的智能電源硬件平臺應用模式，并且不需要進行重復性接線過程，以及二次跨屏電纜建設。一體化控制平臺還應該透明地將變電站智能化、無人值守等運行情況以及相關數(shù)據(jù)展示出來，同時顯示其在遠方控制中心，以及智能化、無人值守變電站不斷完善成具有開放性質(zhì)的統(tǒng)一化系統(tǒng)。

二、交直流一體化電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀

2.1交直流一體化電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

電源技術的發(fā)展歷經(jīng)了磁放式、相控式、高頻式三個發(fā)展階段，其中高頻開關電源發(fā)展至今，其技術應用比較成熟，從電源的功能性角度分析能夠滿足變電站站用電源要求。隨著電源技術的逐漸優(yōu)化，如今的變電站站用電源可以分為直流電源、交流電源系統(tǒng)、UPS、通信電源系統(tǒng)等。這些電源系統(tǒng)的安裝、調(diào)試都需要不同的專業(yè)人員進行管理，從而導致了變電站站用電源運行的自動化程度不高。并且電源的經(jīng)濟性比較差，導致系統(tǒng)進行安裝、維修協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)中比價困難。基于變電站電源的現(xiàn)狀，國家電網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)出交直流一體化電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠將電網(wǎng)中分散化管理的電源系統(tǒng)進行統(tǒng)一化的管理。

2.2交直流一體化電源系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

交直流一體化電源系統(tǒng)在變電站中的應用，在很短的時間內(nèi)就取得了比較好的效果。目前在變電站中交直流一體化電源系統(tǒng)主要應用形式有以下三種：

①智能化的站用交直流一體化電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)能夠建立站用電源信息共享平臺，將交流、直流、通信電源網(wǎng)絡化智能化處理。在電源系統(tǒng)的設計上，將以往的通信蓄電池組以及充電裝置取消，應用DC/DC變換器，代替USP蓄電池，使得電源逆變器能夠直接掛于直流母線。在系統(tǒng)的波形處理上，實現(xiàn)統(tǒng)一處理，使電源的狀態(tài)檢修更加便利。

②數(shù)字化站用交直流一體化電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)應用智能化模塊，采用IEC61850規(guī)約，系統(tǒng)比較開放。

③程序化站用電源直流一體化系統(tǒng)，其主要的功能就是能夠實現(xiàn)電源與負荷的相互結合，將輔助系統(tǒng)納入到控制范圍中。

三、交直流一體化電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方案

3.1直流系統(tǒng)

①應用具有并聯(lián)特性的智能電池組件和閥控式鉛酸蓄電池進行直流電源的科學設計，以最小的投資獲得最大的應用效果。

②對二次設備內(nèi)中的部件與設備進行科學維護。如：設計兩套獨立直流電源系統(tǒng)，使得220V直流通過隔離后可以變換為48V，最終為通信負荷提供電源上的保障。

③采用模塊化構造的交流不停電電源系統(tǒng)，雙主機冗余配置，保障其具有2h滿負荷放電時間、8kVA的容量。

3.2交流系統(tǒng)

應用雙電源智能化自動切換開關，可以有效地對交流電源線路進行控制與監(jiān)測。這種開關不僅可以對交流電源線路進行電氣閉鎖，還可以進行機械閉鎖，從根本上保障電源的安全切換。另外，應用雙電源智能化自動切換開關還可以對變電站中的集控中心和監(jiān)控系統(tǒng)進行遠端切換。事實表明，這種應用方式有利于變電站事故處理與倒閘操作，全面提高了交流電源進線的可靠性，最終提升了交直流一體化電源系統(tǒng)的應用質(zhì)量和水平。

3.3進行一體化模塊化電源組屏

交直流一體化電源系統(tǒng)外觀如圖1所示。應用的主要部件有：并聯(lián)智能電池組件饋線柜、事故照明逆變電源柜、交流站用電源、通信電源、智能化一體化交直流電源監(jiān)控系統(tǒng)等。設計方案：應用智能化一體化交直流電源監(jiān)控系統(tǒng)與通信電源等實現(xiàn)電源整體系統(tǒng)的報警、數(shù)據(jù)信息的遠程遙控操作、運行數(shù)據(jù)和信息的記錄與保存，各子系統(tǒng)與總控制器進行科學的通信連接，最終使電源監(jiān)控系統(tǒng)更好滿足變電站的應用要求;通過模塊化的處理，多個電源組屏形成一個有效模塊，提高整個電源系統(tǒng)的安裝效率，縮短工期。可以將并聯(lián)智能電池組件柜的每6個面組成一個模塊，把一次交流電源柜組成一個模塊，將事故照明逆變電源柜、交流站用電源柜組成一個模塊。

3.4系統(tǒng)故障的解決措施

①提升交直流一體化電源系統(tǒng)抵御各種故障的能力。主要方式是建設科學一體化的故障報警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)，加強預防與維修，保障系統(tǒng)的性能。

②進行電源管理機制的創(chuàng)新，建立完整的電源維護系統(tǒng)，保障電源系統(tǒng)運行的科學與安全。具體方法包括：強化責任意識，使工作人員能對電源系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行科學快速的維修;加強對于電力維修人員的專業(yè)培訓力度;對于人為原因造成的故障要追究責任人的責任，明確賞罰;建立一套電源運行的風險評估系統(tǒng)，運用科學的方法有效降低運行線路及運行設備的故障率，比如，可以運用網(wǎng)絡軟件新技術設計出一套電源運行系統(tǒng)的故障報警及科學維護系統(tǒng)，對電網(wǎng)中電源系統(tǒng)線路和設備的正常運行進行實時監(jiān)督，對出現(xiàn)問題的地點進行科學的預警和報警，便于維修人員快速趕到現(xiàn)場進行線路或設備的維修;對于電源系統(tǒng)運行的重點地區(qū)可以運用遠程電子監(jiān)控系統(tǒng)進行線路及設備的重點監(jiān)視，保障電源系統(tǒng)的有效運行。

3.5開展合理化的電源系統(tǒng)維護

①對于經(jīng)常使用的電源設備進行定期的維護和安全檢查，制定出科學的整改方案，對電源系統(tǒng)定期進行升級，保障電源設備及運行線路的安全。

②在用電高峰期需要對電源設備及運行線路進行數(shù)據(jù)檢查，對于安全隱患要及時進行排查、分析、維修，并且要對整個過程進行科學的記錄，便于日后進行總結、改進與提高。

3.6運用新技術

①運用科學的電力維護設備保障運行線路的絕緣性能和安全性。

②運用最新最先進性的設備部件更換已經(jīng)長時間超負荷運行的電源系統(tǒng)設備部件，有利于消除故障的成因，提高供電線路的絕緣性能，保障電源系統(tǒng)設備的科學、高效、安全運行。

結語

綜上所述，交直流一體化電源系統(tǒng)在變電站中的應用，在很短的時間內(nèi)就取得了比較好的效果。目前的變電站交流一體化電源系統(tǒng)主要采用分布式的架構，能夠將站用交流電源、直流操控電源、交流不間斷電源、通信電源、配電單元等部分進行一體化的配置。

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