儲能技術在變電站測控系統故障保護和恢復中的作用研究

蔣文輝，李 遠，王玉龍，孔祥倫

（南方電網數字電網研究院有限公司，廣東 廣州 510555）

儲能技術在變電站測控系統故障保護和恢復中起到了至關重要的促進作用。儲能技術可作為變電站測控系統的備用電源，用以確保系統出現故障時也可穩定運行，同時也可為數據儲存及緊急通信提供動力，避免因突發故障導致數據丟失和通訊中斷。另外儲能技術在電網峰谷用電需求平衡中也具有重要的作用，電網處于峰值時，額外電力可利用儲能技術加以提供。電網處于谷值時，過剩的電能可通過儲能技術儲存，為之后的電能使用提供保障。儲能技術在變電站測控系統中的應用，能夠充分提高電力系統的運行效率和穩定性，有助于保障電力系統的安全和可靠性。下面將重點分析儲能技術在變電站測控系統故障保護和恢復中的作用及應用。

1 儲能技術在變電站測控系統故障保護中的作用分析

在系統日常工作中，測控系統會不可避免地出現故障，導致電力系統異常運行，影響正常生產秩序。儲能技術在變電站測控系統故障保護和恢復方面具有以下作用：①提供可靠的供電保障。要排除測控系統的故障，斷電這個環節是必不可少的，但在斷電時還應保障測控系統的正常運行。此時，儲能設備可以通過控制回路實現在斷電瞬間無縫切換，持續提供電源，保障測控系統可穩步運行，數據也可保持連續性。②保護電網穩定運行。在電網運行中，會出現突發電壓和電流等不穩定因素，極易導致測控系統發生故障。儲能技術可以通過電力電子設備對電網進行調控，吸收過剩的能量 緩解測控系統壓力，為電網的運行提供有力保障。

2 變電站測控系統中的常見故障類型

變電站測控系統常見故障類型主要包括以下幾種：①通訊故障。通訊故障是測控系統故障的最常見類型之一，引起該故障的因素一般是通信設備或通信線路出現問題。通訊故障容易導致丟失數據或數據無法及時傳輸等現象，繼而給測控系統監控造成不利影響。②電源故障。測控系統需要穩定可靠的電源供應，電源故障容易造成系統電量供應不穩定或直接斷電。電源故障一般是由于供電電源設備故障、電路故障或電源線路故障等因素引起的。③傳感器故障。測控系統中的傳感器負責各項參數實時監測，傳感器一旦出現線路故障及損壞將導致整個系統無法正常使用，通常會導致大量監測數據失真。

3 儲能技術在變電站測控系統故障保護和恢復中的應用

3.1 儲能技術在變電站測控系統故障保護中的應用

儲能技術在變電站測控系統故障保護中具有廣泛應用，可以通過搭建微網、提升快速響應能力、提高電能利用率和保護電池壽命等策略，保護測控系統正常運行，提高電網穩定性。

3.1.1 搭建微網系統

變電站的微網系統是通過儲能裝置和分布式電源相連接而成的，若主電網出現故障，微網可借助自動控制性能連接可使用的電源至測控系統中，用以確保電力波動不會給設備運行產生影響，提供必要的電源促進設備的正常運行。儲能系統可以將所收集到的多余電能儲存在電池等設備中，當主網出現問題時，儲能系統可以確保連續供電，同時通過與可再生能源設備的結合，滿足當地的用電需要。在這個過程中，儲能系統作為支持能源的儲備庫，可以實現電力的平衡和優化調度，保障電網穩定性和可靠性。

3.1.2 提升快速響應能力

在復雜的電網系統中，如果缺少顆粒化控制和精準調度，容易出現電網頻率失調、電壓波動等問題。儲能技術的快速響應特性可以有效地解決這些問題。儲能技術具有快速響應能力，在電網負荷瞬間增大或減小時，其可以迅速響應并為測控系統提供電源。在電力系統出現停電、瞬間過載、瞬間電壓均衡等問題時，儲能系統可為測控系統提供保護，使之不會受到大電流及大電壓的影響，能夠保持正常運行。

3.1.3 提高電能利用率

儲能技術可以在電網負荷低谷時儲存多余的電能，待電網負荷高峰時再釋放電能，提高電能利用率。儲能系統的大功率和大容量等特性，能夠較好地防止電網瞬間負荷變化所帶來的電壓、電流、頻率等突變現象。同時，儲能技術通過儲存可再生能源電能，也可以大幅提高可再生能源的利用效率，從而減少對傳統化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放。在實踐過程中，儲能設備可以根據用電需求，靈活地向變電站測控系統提供電源，提高了電能的利用率，減少了能源浪費。若是瞬間改變電網的負荷，儲能設備可提供電能容量為測控系統的儲能提供保障，由此有效促進電網負荷保持平衡。

3.1.4 保護電池壽命

在變電站測控系統中，可通過一系列電池管理策略來延長電池的使用壽命。這些策略包括防止過度放電、過度充電、電池過熱等問題，也可以通過電池管理系統進行電池狀態監控和維護，同時通過對電池的使用進行規劃和調度，也能夠很好地保護電池的壽命。此外，儲能電池可通過有效管理充放電的周期，促進服務周期延長。測控系統在電池電量比閾值低的情況下，會自動打開備用電源，使得電池減少使用，有效延長使用壽命。

3.2 儲能技術在變電站測控系統故障恢復中的應用

儲能技術在變電站測控系統故障恢復中具有重要意義，在實踐過程中通過提供備用電源、防止過電壓或過電流、保障數據存儲等方式，能夠對變電站測控系統故障恢復起到關鍵作用。

3.2.1 提供備用電源

在變電站主電源出現故障的情況下，儲能設備可為其提供備用電源。借助充電系統為儲能設備進行充電，一旦主電源出現故障，儲能系統會快速為其提供電能，保證測控系統運行穩定，電網也可快速恢復至正常狀態。此外，儲能系統還能夠對不穩定的電力系統進行電力平衡。在電網負荷快速變化時，儲能系統可以通過短時間充放電等方式調整電力輸出，避免不穩定因素對電力系統的影響。如此，儲能技術可以保障重要設備順利運行，減少因突發事故而造成的損失。

3.2.2 輔助電源

在電力系統負荷快速上升或下降時，往往會出現電壓或電流的不穩定狀況。而儲能技術可以通過充放電平衡電力系統的功率需求，在很大程度上避免了電力系統的不穩定性。由于儲能技術通過調節儲能系統的充放電速率，使得電力系統得以平衡電壓和電流的不穩定狀況，減少因不穩定狀況而引起的故障。具體來說，儲能作為輔助電源可以提供額外的電源容量，以支持變電站測控系統正常運行。儲能技術的主要功能包括平滑電壓和電流負荷、調節功率因數和振蕩抑制等。電網在峰值負荷時，儲能系統可為其提供電源容量，而在輕負載時，系統可將電能回饋給電網，促進電能的高效利用。對測控系統而言，儲能輔助電源可促進系統提升穩定性，有效縮減成本。

3.2.3 防止過電壓或過電流

當變電站測控系統出現過電壓或過電流時，儲能系統可以通過充電的方式，將多余的電能儲存在電池中，調節電力系統的輸出電壓或輸出電流，從而達到防止過電壓或過電流的目的。在這種方式下，儲能系統能夠迅速響應和補償，保護電力設備免受過載和損壞的風險，同時確保電力系統的安全穩定運行。

3.2.4 保障數據存儲

測控系統中存儲的數據非常重要，合理的數據有助于實現電力公司分析、電網系統各種參數計算。若其他電路出現故障或突然增加負載，很容易丟失部分數據。儲能系統則可為測控系統提供短暫的電源，一旦測控系統電網有任何突發情況，在儲能系統的電源供應之下可保障不會丟失數據。由于儲能系統提供了備用電源，在電力系統出現故障時，數據存儲設備可以繼續正常工作，并將數據保存到儲存器中。這使得數據的存儲得到保障，當電力系統恢復正常時也能更加便捷地對系統進行故障分析。同時儲能系統還可以通過提供穩定的電力，保障數據存儲設備的穩定性，防止數據因系統故障而遭遇損失。