王婧

【摘 要】直流電源操作系統(tǒng)作為一個獨立的電源，不受系統(tǒng)運行方式的影響，主要為高壓開關(guān)柜的直流操作機構(gòu)的開關(guān)分、合閘，保護、控制回路，事故跳閘，應(yīng)急照明等提供直流電源，是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護的基礎(chǔ)。本文就通過分析變電站直流系統(tǒng)改造的必要性和改造后所取得的效果，介紹了智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的性能特點及其各部分的作用和在改造過程中的改進情況。

【關(guān)鍵詞】變電站；直流系統(tǒng)；改造

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，有許多常規(guī)的變電站被改成綜自站，但是改造后原有直流設(shè)備的缺點如：發(fā)熱量大、沒有遠(yuǎn)方功能、功率因數(shù)低、體積較大等逐漸顯現(xiàn)出來，而原來的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低、紋波系數(shù)大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意，所以必須引起足夠的重視并加以改造，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行，并實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。

1、智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的性能特點

為了保證智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的質(zhì)量，我們組織了多名技術(shù)人員對多個生產(chǎn)廠家進行了考察，了解廠家的生產(chǎn)工藝、規(guī)模和實驗測試手段等情況，經(jīng)過“貨比三家”后，技術(shù)改造決定使用GZDW—200/220型操作電源。它是專為電力系統(tǒng)研制開發(fā)的新型“四遙”高頻開關(guān)電源，采取高頻軟開關(guān)技術(shù)，模塊化設(shè)計，輸出標(biāo)稱電壓為220V，配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，易于與自動化系統(tǒng)對接，適用于各類變電站、發(fā)電廠和水電站使用。此設(shè)備有下列性能特點：

1）模塊化設(shè)計，N+1熱備，可平滑擴容。

2）監(jiān)控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶漢字顯示，聲光告警。

3）監(jiān)控系統(tǒng)配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，方便接入自動化系統(tǒng)，實施“四遙”及無人值守。

4）對蓄電池自動管理及自動維護保養(yǎng)，實時監(jiān)測蓄電池組的端電壓，充、放電電流，自動控制均、浮充以及定期維護性均充。

2、智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的組成及各部分作用

智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)由交流配電，絕緣檢測，監(jiān)控模塊、整流模塊、調(diào)壓模塊，直流饋電等組成。

1）交流配電

為系統(tǒng)提供三相交流電源，監(jiān)測三相電壓、電流及接觸器狀態(tài)；判斷交流輸入是否滿足系統(tǒng)要求，在交流輸入出現(xiàn)過壓、欠壓、不平衡時自動切斷有故障的一路，并切換到另一路供電，系統(tǒng)發(fā)出聲光告警。裝有每相通流量40kA、響應(yīng)速度為25μs的三相避雷器，能有效地防止雷擊對設(shè)備造成的損壞。

2）絕緣監(jiān)測

采用進口非接觸式直流微電流傳感器，利用正負(fù)母線對地的接地電阻產(chǎn)生的漏電流，來測量母線對地的接地電阻大小，從而判斷母線的接地故障。這一技術(shù)無須在母線上疊加任何信號，對直流母線供電不會有任何不良影響，徹底根除由直流母線對地電容所引起的誤判和漏判，對于微機接地監(jiān)測技術(shù)是一重要突破。

3）調(diào)壓模塊

無論合閘母線電壓如何變化，輸出電壓都被穩(wěn)定控制在220（1±0.5%）V，具有帶電拔插技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)和雙向調(diào)壓特性。

4）直流饋電

設(shè)有控制輸出、合閘輸出、電池輸入、閃光、事故照明、48V電源輸出等。控制母線有三種途徑供電，確保控制母線供電安全可靠。配有智能直流監(jiān)控單元，可測量母線電壓、電流及開關(guān)狀態(tài)等。

5）電池巡檢儀

對電池電壓進行實時監(jiān)測，將信息及時反饋到監(jiān)控模塊。

3、直流系統(tǒng)設(shè)備改造中改進的問題

1）改進了新設(shè)備直流饋出線部分的不合理布置。

為節(jié)省投資，我們利用原來直流系統(tǒng)的控制、信號及合閘電路的出線，但與新設(shè)備饋出線的位置及大小都不相適應(yīng)，為此，我們對新設(shè)備直流饋出線部分按現(xiàn)場實際情況進行了改造，使安裝更加容易，布線更為合理，運行更加可靠。

2）添加了蓄電池的放電電路。

改造后的直流系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)過兩年來的運行，技術(shù)指標(biāo)合理，各項參數(shù)顯示正確，操作方便、直觀，自動化程度高，維護工作量大幅度減少，設(shè)備保護功能齊全，能可靠動作。反映故障及時且準(zhǔn)確無誤，對電池能自動管理無須專人維護，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，從未發(fā)生影響正常供電的現(xiàn)象。

4、智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用情況

改造后的直流系統(tǒng)與原來的直流系統(tǒng)相比較，性能穩(wěn)定，精度高，安全、可靠，保證了油田的油氣生產(chǎn)，居民生活及醫(yī)院、道路等的用電，降低了噪音，改善了值班人員的工作環(huán)境，確保了變電設(shè)備安全可靠運行，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）原來的相控電源紋波系數(shù)大，其輸出含有的交流成份較大。尤其是趙村變電所最為明顯，交流成份含量更高，對二次設(shè)備影響最大，造成二次設(shè)備誤動、損壞、甚至有的設(shè)備無法正常工作。而改造后的智能高頻開關(guān)電源紋波系數(shù)很小，輸出特別穩(wěn)定。

2）原來的相控電源采用硅堆調(diào)壓，硅降壓響應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間為幾十毫秒，輸入電壓突變時在輸出上會產(chǎn)生很大的沖擊，因沖擊不穩(wěn)定而易燒壞二次設(shè)備。而改造后的高頻開關(guān)電源采用無級調(diào)壓方式，響應(yīng)速度快，輸入電壓突變時，模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成，過沖小于5%。

3）原來的相控電源充電機、浮充機等噪音較大，且無降溫措施，有的變電站浮充機發(fā)熱嚴(yán)重。而改造后的智能高頻開關(guān)電源噪音小，模塊采用優(yōu)質(zhì)風(fēng)機降溫，保證了模塊元器件正常工作，使值班人員的工作環(huán)境大大改善。

4）原來用的是鉛酸電池或鎘鎳電池，既需要專門設(shè)置蓄電池工進行維護、保養(yǎng)，還需要配備維護電池用的有關(guān)容器、儀表、原料、蒸餾鍋、蒸餾水等。而改造后用的是美國“理士”免維護電池，平時不需要進行一系列的維護工作，減少了人力物力。

5）原來的相控電源功率因數(shù)低，一般在0.7以下，效率在60%左右，而改造后的智能高頻開關(guān)電源功率因數(shù)達0.9以上，效率高達94%以上。

6）原來的相控電源經(jīng)常出現(xiàn)故障，有時因無法操作送電而造成原油生產(chǎn)損失，如1997年9月23日某110kV變電所因直流系統(tǒng)故障造成越級跳閘，全站失電，燒毀35kV線路3公里，其經(jīng)濟損失高達400多萬元；近幾年直流系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障給油氣生產(chǎn)造成了很大的損失，同時也給居民用戶生活帶來不便、給工業(yè)用戶帶來巨大的經(jīng)濟損失。而改造成智能高頻開關(guān)電源后，直流系統(tǒng)至今未發(fā)生任何事故，供電更加可靠。

7）改造后的智能高頻開關(guān)電源具有48V電源出口，為變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)等提供了電源，不必另外購置專門的48V電源，減少了設(shè)備的投資和占用空間。

5、結(jié)語

綜上所述，變電站直流系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中的“心臟”部分，其性能和質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到機組、電網(wǎng)的穩(wěn)定的運行和設(shè)備安全，我們只有加快實現(xiàn)變電站直流系統(tǒng)自動化改造，才能避免一系列的電網(wǎng)事故，使變電站直流系統(tǒng)朝著自動化和免維護的方向快速發(fā)展，進而加快我國的電網(wǎng)事業(yè)。

參考文獻：

[1]顧波紋，謝才.電站直流電源系統(tǒng)的影響研究[J].技術(shù)與市場，2012（8）

[2]胡磊.變電站直流電源系統(tǒng)維護中與保護分析[J].無線互聯(lián)科技，2011（4）

（作者單位：國網(wǎng)山西電力檢修公司）