智能變電站交直流一體化電源系統應用

文/謝歡歡

作為新型變電站能源系統的智能變電站交直流一體化電源系統，是在系統性整合交流與直流電源的基礎上形成的交直流一體化電源系統，有助于智能變電站安全、穩定運行的實現。以傳統變電站電源系統為基礎通過創新發展而形成的交直流一體化電源系統，有著更合理的結構、更先進的技術、更方便的運行維護。建設并投產的數字化變電站相繼增加，加上全面建設的全國智能變電站試點項目，傳統變電站電源系統正在被交直流一體化電源系統取代，變電站電源管理水平將會實現巨大提升。

1 智能變電站交直流一體化電源系統現狀

常規變電站中分散設計電源系統逐漸被淘汰，新誕生的智能變電站交直流一體化電源系統得到了廣泛應用，很大程度上方便了變電站的使用與管理。現下，有關智能變電站交直流一體化電源系統的研究包含：

（1）如何可靠且穩定的將智能站交流電源啟動切換實現的問題；

（2）電力專用逆變電源產生能夠影響負載設備的一些干擾，如被電氣隔離的電源直流、交流輸出與輸入或動態瞬變、雜訊干擾等。同時，旁路控制邏輯維修中，任意運行狀態下的不間斷電源得以在維修旁路開關閉合下而連續供電且不會遭受影響的問題；

（3）交直流變換電源模塊、高頻開關電源自主穩流、均流及穩壓方面，同時整機效率、電網沖擊、浪涌徹底消除及抗干擾能力，開機軟啟動問題等；

（4）有關交直流一體化操作使用方面，仍然無法將無人化運行要求滿足，仍需進一步提高可靠性，如設備絕緣故障、拒動或誤動、漏氣、漏油等對運行安全性構成嚴重影響的問題。

2 智能變電站交直流一體化電源系統特點

該電源系統主要是綜合重組了傳統變電站中具備的通信電源、直流電源、交流電源、直流交換電源（DC/DC）、交流不間斷電源（UPS）及逆變電源（INV）等裝置，將多種電源組合為統一運行的模塊，在統一監視控制信息的運用下達成支持共享的直流電源蓄電池組的構建，如此一來就可充足供應電源，并且有利于電源運行系統性的實現。結合相關實踐結果，得知電源系統擁有的特點主要包含：

2.1 一體化、網絡化及智能化

變電站中涉及了大量設備，各個設備采取的電源與線路都不相同，加之電源過于復雜的緣故，維護與保養工作難度較大。而一體化建設下，重組設計了線路，能為電源供應提供安全、穩定方面的保障。相對于常規變電站而言，變電站一體化電源系統的優勢顯著，是最為先進的電源系統。一體化不但具有一體統一的外形，同時在功能設計上合理優化了整個電源系統的設計安裝。一體化設計的誕生，供電模式實現了創新，組屏數量顯著減少，電源系統整體上更緊湊，占地空間減少，具有更簡化的供電運行，整體呈現出集中、統一，后期的使用與維護十分便捷。整體性一體化的電源系統，可促進平臺利用效率的提升，能夠統一監控并分析整個變電站電源不同的電源子系統，因不同供應商提供的相對獨立的電源通信兼容問題得以實現有效解決，從而獲取了更具網絡化、自動化及智能化的變電站系統。

2.2 更具安全性和經濟性

在有機結合設備與信息技術的基礎上，系統具有了更顯著的安全性，不但為其功能提供了保障，同時具有自動檢測的額外功能，進一步提升了安全性。同時，在有機結合設備與信息的基礎上，具備了智能化特點，通過組合各子系統實現整體系統結構特征，通過關聯各子系統促進總控制的形成，在一體化電源系統的運用下即可實現各子系統間內部網絡化，能夠統一調整并控制不同子系統的運行參數與狀態，尤其是能夠及時監控電源盲點部位，從而為系統運行提供良好的穩定性與安全性保障。此外，以往相互脫節的多個模塊間參數也得到全面互換，支持單個開關或模塊獨立檢修，且不會對整機正常運行構成影響，能夠更直接、快捷的使用和維護，設備整體檢修具備了連續性，電源系統整體可靠性、安全性更高。相對于傳統常規變電站電源而言，交直流一體化電源系統成本更低，具有更經濟、更合理的運行，在優化系統整體結構的前提下，實現了作業流程的減少，極大程度解放了人力資源并實現了合理分配，故而設備投入實現大幅度降低，相關設備集成度更高，運行中耗費的成本也相應減少。此外，通過使用蓄電池也實現了污染幾率的減小，有效改善了環境，在保障經濟效益的基礎上，進一步提高了社會效益。

2.3 具有更高的電源管理水平

傳統變電站電源運行復雜，管理中有大量問題存在，引發事故的可能性極高。而在投入并使用了智能變電站交直流一體化電源系統之后，電源管理更具整體化、智能化和科學化，實現了統一整體的電源使用與維護，具有更及時、更準確和便捷的管理，因此變電站電源使用效率得到了提升。智能管理電源中，能夠精準設計每條線路，并以系統多項設置數據為根據合理作出報警處理，有助于線路歷史數據管理的實現。同時，能夠準確的將事故位置判斷出來，并有效分析結構，可為電站提供安全運行的保障。此外，在控制電池管理輸出、合理應對各項事務的基礎上，變電站運行穩定性得到了提升。在廠家統一提供的電源設計方案、安裝服務及生產許可下，電源系統不僅具備了更強的專業性，同時后期維護工作的開展也更順利。

3 智能站用變直流一體化電源系統應用實踐

3.1 系統應用

現下，多數變電站中已實現了智能變電站交直流一體化電源系統的應用，其直流核心充電模塊中實現了移相諧振軟開發技術的應用，有機結合了風冷與自冷。直流饋線屏具備的功能包含電壓監測和自動調節、蓄電池運行狀態監測、絕緣監測等；選擇固定閥控全密封式蓄電池作為220V 蓄電池組。一般而言，有關變電站保護、計量測控及綜合自動化系統的供電中，采取的方式主要是交流供電，依托N+1冗余整流充電模塊并通過直流饋電屏實現的，一旦交流因正常或故障而斷電后，變電站保護、計量測控及綜合自動化系統的供電則會由蓄電池組通過直流饋線屏進行，或是朝著直流逆變供電計量測控系統自動切換。就該一體化技術來看，有機結合了直流與交流技術，并不存在技術方面的風險。就通信電源部分來看，由于系統中涉及到直流輸入充電模塊、直流交換電源模塊的應用，此類充電模式與傳統充電模塊、兩組48V 蓄電池組相比，省略了整流環節。

3.2 安全性應用

傳統變電站站用電源中一旦有問題產生于某個環節上，整個系統必然會遭受影響，此時就很有可能出現安全事故。然而此類問題卻并不存在于智能站用變直流一體化電源系統，這是因為該電源系統中，一定程度上調整了變電站站用電源中的個別線路走向之后，能夠完全分隔直流與交流，此時就能夠大幅度降低安全事故發生概率，電源系統的安全性得到有效保障。

3.3 可行性分析

現下，全國范圍內已經實現了智能變電站交直流一體化電源系統的成功運行，該系統具有相對成熟的直流與交流技術切換及運作經驗，實際應用中具備極為關鍵的優勢，且不存在較大的風險，具備可行性和可操作性。但是，該電源系統依舊有需要調整和完善的地方存在，如直流核心充電模塊的開關技術，在移相諧振軟開發技術的運用下促進電路整體效率的提升，同時于風冷下實現自冷結合；此外，也需要進一步強化逆變電源控制作用，以便保障在正常交流供電的基礎上，一旦交流斷流后能夠朝著直流逆變自動切換。

該電源系統擁有更科學的控制管理，因其在同一平臺上能夠監控并分析整個變電站電源不同電源子系統的緣故，加之相關監控設備及系統設置在配置時皆是以雙重化模式進行的緣故，所以一旦出現了故障之后能夠將問題及時、有效地發現，同時有故障出現在個別裝置上時，整體裝置的繼續運行也不會受到影響。

4 結語

整合了交流與直流等電源系統的智能變電站交直流一體化電源系統，因具備一體化交直流電源的緣故，不但有助于電源系統安全性、網絡智能化的提升，同時還能將常規變電站電源中難以處理的一系列問題徹底消除，有利于變電站管理水平的提升，具有更為顯著的安全可靠性、靈活性。所以，智能變電站交直流一體化電源系統目前也得到了更為廣泛的應用。