交直流一體化電源系統優化措施

呂勁松

中國人民解放軍某部，北京 100000

0 引言

智能化、機器化、無人值守變電站依據其必要的安全性能，及其管理工作的高效性、自動化水平等內容，有效提升了我國電源系統的整體質量水平。為了有效提高我國電力系統的使用率，廣泛應用交直流一體化的電源系統方式是非常必要的。雖然目前我國在電源系統的研究和創新方面相對較為落后，但是隨著我國智能化變電站發展步伐的不斷加快，交直流一體化電源系統優化設計的研究力度也不斷加大，將顯著提高變電站的工作效率。因此，為了提高變電站的智能化、科學化、合理化，有必要對交直流一體化電源系統采取優化措施。

1 交直流一體化電源系統概述

1.1 交直流一體化電源系統應用特點

科學合理地使用直流電源系統、交流電源系統、UPS電源系統、通信電源系統以及集成的優化方案，可以有效地實現對智能無人值守變電站的全方位監控。合理應用監控系統，不但可以有效地完善對變電站內部具體使用情況的分析和監控，而且可以有效地利用其監控模塊，同時實現對各個電力子系統的科學分析，然后幫助電站中的電力系統實現信息資源共享。這也為構建數字電源軟件環境奠定了堅實的基礎。智能化和模塊化的應用可以幫助形成一種智能電力硬件平臺實用可行的應用模式，且沒有重復的布線過程和二次跨屏電纜的構造。一體化控制平臺還應該將變電站智能化、無人值守等運行情況以及相關數據透明地展示出來，將無人值守變電站不斷完善成具有開放性質的統一化系統[1]。

1.2 交直流一體化電源系統與傳統電源系統的區別

傳統電源系統中，電源的不同組件是拼裝在一起的，在組屏幕上分散且獨立。這樣的結構雖然看起來很簡單，但需要專職人員在每個組件中根據實際情況進行安裝、調試及維護等操作，會消耗大量的人力和物力。另外，由于每個設備的生產廠家不盡相同，每種設備的型號也都不同，因此當特定設備發生故障時，維修工作將非常艱巨，并且在電源系統起動后，也很容易出現系統不兼容問題，會極大地降低電源系統的效率和自動化程度，而集成交直流電源系統的開發和實施解決了這些問題。實際上，交直流集成電源系統與傳統電源系統相似，但是兩者的不同之處在于交直流集成電源系統合并了每種資源的配置，并且可以自動監控整個電源系統，以及調試和交換詳細信息，在保證系統的安全性的前提下，提高了電源系統的智能化和自動化水平。通過交直流集成電源系統，可以有效避免子程序之間的拼裝、拆卸、調試等工作。在保證經濟效益的基礎上，交直流集成電源系統優化了系統的連接性和集成性，從而使整個系統更加成熟。交直流電源系統如圖1所示。

圖1 交直流電源系統

2 電源系統優化方案

2.1 交流系統

變電站使用交流電源系統的情況基本是根據變電站無人值班的需求而變化的，使用雙電源智能化自動控制AST開關，能順利完成對交流電線的監測與控制工作。這種開關不僅能夠支持兩路交流電源進行開合分操作，還能實現電氣閉鎖以及機械閉鎖，這樣可以在源頭上提升電源切換的安全性與可靠性，還能取消缺少實際作用的站用電備自投保護裝置。兩路交流電源根據AST開關作用實現自動切換，也能通過變電站監控系統或者集控中心完成遠程切換，這樣可以更好地提升變電站閘操作、事故處理等工作的便利性，進而提升交流電源變化的可靠性。

2.2 直流系統

直流系統在合適的直流電源設計中使用與閥控鉛蓄電池相連的集成電池組件，在科學合理的前提下進行了改進設計，在原有的基礎上降低了成本。同時，對二次設備內部的零件以及相關設備進行具體的維護與保持工作是非常必要的。例如，分別使用2項具有相互獨立特性的直流電源系統，能夠將穩定的220 V電流經過隔離作用后降低到48 V，進而為通信負荷提供必要的電流保障。使用具有模塊化結構的交流電維持電源系統，以及配套的雙機冗余裝置，能夠保障其具備特定時間的負荷放電時間，以及8 000 μA容量的空間[2]。

2.3 交直流一體化

直流電源是一體化電源系統中關鍵性構成部分，很多電力工程中一體化電源系統都包括并聯智能電池組件饋線柜、交流站用電源、事故照明逆變電源柜、通信電源，以及功能齊全的統一交直流一體化監控系統。交直流系統中的電流、電壓、電阻功率等變換的數據都是在一體化監控系統的監管范圍內。該系統的監管內容還包括遠程遙控操作系統、預警系統、歷史記錄等功能化系統。監控系統要想高效發揮作用，還應該有分層通信模式、交直流系統以及其他各子系統的監控支持，從而高效完成此對應模塊上的控制以及信息采集。在總監控裝置以及各自監控裝置上進行通信工作，可以有效實現對整體一體化電源系統的檢測與管理，再結合相關的變電站通信自動化裝置實現統一通信管理，使交直流電源設備綜合性告警信息數據能夠傳輸到調控核心地區，進而滿足無人值守變電站的需求。在二次設備室內屏柜方面也使用模塊化布置方案，將不同性質的多種底座組合成一個統一的模塊，利用側壁開孔方式在廠家完成柜間接線全面運輸、整體吊裝等，最重要的是還能有效縮短工程周期。實際上一體化電源部分的模塊配置如下：并聯智能電池組件一共包括2個模塊，平均每個模塊上都有6個面。模塊的組成方式還包括交流電源柜或者事故照明逆變電源柜、直流電源柜等[3-5]。交直流一體化電源監控系統如圖2所示。

圖2 交直流一體化電源監控系統

3 交直流一體化電源系統故障的應對措施

提高整個交直流集成電源系統故障預防能力的重要方法是開發一種集成的、科學的、系統的警告和監視工具，以提高其在維護、保護系統性能中的作用。起動并開發電源管理系統，以構建全面的電源系統，從而通過提高整個系統的安全性和科學完整性，全面構建電源系統。此外，建立適當的風險評估體系，并采用科學的方法可以減少因運行路線和設備異常引起的故障發生。

3.1 進行合理的維護工作

定期檢查最常用的電氣設備的安全性，從而開發出完整的問題解決系統，并定期更新和使用電氣系統，可以確保電氣設備和兼容操作系統的安全。在高功率消耗時，還應及時、準確地檢查傳輸系統及其運行路線，以識別安全威脅，并進行專家分析和采取謹慎措施，結合故障模式采取適當的糾正措施。此外，必須清晰、簡潔地編寫整個過程，以為相應工作的未來發展提供所需的細節，確保其能源系統能夠發揮重要作用。

3.2 運用先進的技術

使用科學、高效的節能設備可以有效地提高操作系統的隔離性和安全性。使用先進的機械零部件代替過載的電氣設備，可以有效地防止故障的出現，有助于電力系統設備的安全、平穩運行。

4 結束語

交直流集成電源系統的普及，顯著提高了電能轉換效率和信道質量，并在短期內解決了傳統能源系統中存在的各種問題。文章對交直流電源系統相關問題進行了研究，并提出了完善策略，能有效提高變電站電源系統的應用水平與質量，促使其發揮最大的作用，進而推動我國智能電網的建設與發展。