變電站通信電源應(yīng)急備用蓄電池裝置的應(yīng)用研究

呂新荃+張延童+劉磊+徐彬泰

摘 要：在變電站通信業(yè)務(wù)中，最重要的業(yè)務(wù)是繼電保護業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)的中斷會引起電力線路開關(guān)誤操作，引發(fā)停電事故。因此，繼電保護業(yè)務(wù)的中斷必須嚴(yán)格按照計劃進行，嚴(yán)禁非計劃中斷情況的發(fā)生。在變電站通信機房中，保護接口裝置正常運行是保障繼保業(yè)務(wù)正常的重要節(jié)點。

關(guān)鍵詞：變電站；通信電源；應(yīng)急備用；蓄電池

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.165

1 隱患分析

我省500kV變電站通信機房中通常安裝兩套獨立通信電源，分別為通信設(shè)備提供-48V直流主備用電。每套電源配置1-2組24*2V蓄電池，一旦交流輸入出現(xiàn)故障，可作為后備電源供電。在運維過程中，每年需對每組蓄電池進行3-8小時的放電試驗，并對老化、損壞的蓄電池組進行更換。

2 原理及應(yīng)用

針對上述隱患，我們設(shè)計了一種應(yīng)急備用蓄電池裝置為小負(fù)載單電源設(shè)備提供備用電能。該裝置只需為保護接口裝置等單電源設(shè)備供電，與通信電源監(jiān)控模塊連接，自動調(diào)整輸出電壓，具有較強的抗沖擊能力，能瞬間調(diào)整為由另一套通信電源承擔(dān)雙電源設(shè)備全部負(fù)載。

2.1 設(shè)計原理

應(yīng)急備用蓄電池裝置采用“48V20Ah磷酸鐵鋰電池+電源單元+監(jiān)控系統(tǒng)”主體設(shè)計，配置便攜箱和 “夾合式端子”形成整機，并配有一臺可同時為4臺后備裝置做均浮充管理功能的充電裝置。充電裝置對后備電池裝置進行日常性能檢測、維護，確保應(yīng)急使用時保持滿電能狀態(tài)。如圖1所示：

后備電池充放電控制裝置采用模塊化設(shè)計，各部分功能如下：

（1）電池電源采用48V20Ah磷酸鐵鋰電池，通過輸出口既可以帶載又可以為其充電，當(dāng)連接在通信電源的電池端子為應(yīng)急電源。

（2）電源單元支持外接220V市電為其充電，也支持外接48V通信電源為其充電；兩種形式都支持浮充、均充；支持級聯(lián)功能，支持5臺并機，形成更大Ah的容量，設(shè)有級聯(lián)接口，級聯(lián)口同時也是第2路輸出口；通過限流限壓方式瞬時負(fù)載轉(zhuǎn)移。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)與蓄電池組和電源轉(zhuǎn)換模塊相連，用于監(jiān)控蓄電池組的電壓、電流以及電源轉(zhuǎn)換模塊的運行狀態(tài)。

（4）充電裝置具有多個接口，可同時連接多個直流輸入端子。一臺充電裝置可同時為4臺后備供電裝置做均浮充。充電裝置對后備供電裝置可以進行日常性能檢測、維護，確保應(yīng)急使用時保持滿電能狀態(tài)。

通常一臺小負(fù)載設(shè)備為1-2A電流，一座變電站安裝有6-10套小負(fù)載設(shè)備裝置。一套由1-5個48V20Ah蓄電池并聯(lián)的應(yīng)急供電控制裝置可提供2-5小時的電能供應(yīng)，足以滿足現(xiàn)場人員進行應(yīng)急處理。

2.2 智能控制系統(tǒng)

應(yīng)急備用蓄電池裝置采用智能控制系統(tǒng)，對電源系統(tǒng)進行監(jiān)控。具體方法如下：

（1）連接電力通信電源監(jiān)控系統(tǒng)，獲取電力通信電源的整流模塊和蓄電池組數(shù)量及容量，將其傳輸給告警數(shù)據(jù)庫；

（2）存儲并調(diào)用電源整流模塊、蓄電池組配置信息、告警閥值設(shè)置信息和到站時間；

（3）根據(jù)電力通信電源的整流模塊和蓄電池組數(shù)量及容量和到站時間，計算電力通信電源的相關(guān)容量，將其與配置數(shù)據(jù)庫的告警閥值設(shè)置信息相對比，判斷是否存在隱患，發(fā)出相應(yīng)的告警信息；要求必須滿足下列兩個條件：

R×N1≥S+A×D×N2 （1）

其中R為單個整流模塊容量，N1為單臺電源整流模塊數(shù)量，S為通信站總負(fù)載容量，D為單組蓄電池容量，N2為同一電氣連接下的蓄電池組數(shù)量，A為設(shè)定參數(shù)；

∑（D×N）≥S×T （2）

其中D為單組蓄電池容量，N2為同一電氣連接下的蓄電池組數(shù)量，S為通信站總負(fù)載容量，T為搶修人員攜帶搶修工器具上站時間；

（4）電力通信電源的歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)及告警記錄通過接口模塊反饋給電力通信電源監(jiān)控系統(tǒng)。

容量隱患的判斷條件的計算過程簡單，節(jié)約時間，同時對電源系統(tǒng)容量隱患的實時分析、判斷，同時減少了人員工作量。

3 應(yīng)用測試

當(dāng)檢修期間，通信電源交流輸入發(fā)生故障時，具有較強的抗沖擊能力，能瞬間調(diào)整為由另一套通信電源承擔(dān)雙電源設(shè)備全部負(fù)載，且后備蓄電池裝置能滿足為單電源小負(fù)載設(shè)備供電，供電時間大于將檢修的蓄電池組重新接上電源系統(tǒng)的操作時間或?qū)涣鬏斎胱鼍o急搶修的時間。

4 結(jié)束語

應(yīng)急備用蓄電池裝置針對單蓄電池通信電源，在蓄電池充放電及更換期間，小負(fù)載設(shè)備無后備電源保障的問題進行研究、設(shè)計。該裝置采用體積小容量大的磷酸鐵鋰電池，方便搬運，并聯(lián)使用可提供2-5小時應(yīng)急供電；具有較強的抗沖擊能力，快速進行電源切換；智能監(jiān)控系統(tǒng)，實時顯示電源使用情況，方便做判斷。該裝置的使用，可減少通信電源運維過程中的風(fēng)險，減少高昂的運維成本，為變電站重要電力通信設(shè)備提供安全保障，保障電網(wǎng)的通信暢通，運行穩(wěn)定。

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