智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)研究

易厚林

摘要：在變電站之中，站用電源的重要性無可厚非，因?yàn)橹挥邪踩煽康恼居秒娫床拍苁沟米冸娬菊＿\(yùn)行。就目前狀況而言，我國仍然存在著很多的變電站的站用電源沒有達(dá)到相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)為在資源整合能力以及程度方面的不足。要想解決這一系列的問題，就必須推行變電站交、直流一體化電源系統(tǒng)，只有這樣，才能從本質(zhì)上對變電站站用電源的管理水平進(jìn)行有效的提升。鑒于此，本文主要分析探討了智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)方面的內(nèi)容，以供參閱。

關(guān)鍵詞：智能變電站;交直流一體化;電源系統(tǒng)

引言

智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)可謂是一種新型的變電站電源系統(tǒng)，能將直流電源與交流電源有機(jī)結(jié)合起來，從而形成系統(tǒng)化、交直流一體化的電源系統(tǒng)，能促使智能變電站實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)變電站電源系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更新與改造，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計更科學(xué)，技術(shù)層次更先進(jìn)，運(yùn)行維護(hù)手段實(shí)施更方便。近年來，隨著數(shù)字化變電站建設(shè)力度的不斷加大，加上全國智能變電站試點(diǎn)的不斷推進(jìn)，交直流一體化電源系統(tǒng)正在逐步取代傳統(tǒng)的變電站電源系統(tǒng)，從電源管理的角度分析，智能變電站的發(fā)展已取得了質(zhì)的飛躍。

1智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的可行性

（1）目前，隨著智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)的成功運(yùn)行，其展現(xiàn)的優(yōu)勢不言而喻，整個交直流電源系統(tǒng)的在直流和交流技術(shù)的切換與正常運(yùn)作方面經(jīng)驗(yàn)比較成熟，在實(shí)際應(yīng)用中風(fēng)險較小，具有可操作性和可行性。然而其直流核心充電模塊的開關(guān)技術(shù)還有待于調(diào)整和完善，利用移相諧振軟開關(guān)來提高電路的整體效率并在風(fēng)冷的情形下自冷結(jié)合;同時，逆變電源的控制作用還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，從而能夠在正常工作下進(jìn)行交流供電，在交流出現(xiàn)斷流以后切換為直流逆變。（2）交直流一體化電源系統(tǒng)的整體設(shè)計安全性更高。對于常規(guī)變電站，一般在出現(xiàn)故障時會導(dǎo)致整體裝置的運(yùn)行問題，甚至可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，而該系統(tǒng)在這一問題上進(jìn)行了很好的調(diào)整與改進(jìn)，能夠有效地避免事故的發(fā)生。該系統(tǒng)將常規(guī)變電站中的線路模式予以調(diào)整，將直流和交流完全分開的進(jìn)行隔離和布控，減少由于電流沖撞而引起的多種事故發(fā)生。因而，交直流一體化電源系統(tǒng)這種完全采用直流控制電源裝置的模式，使整個系統(tǒng)的安全系數(shù)大大增加。

2智能站用變直流一體化電源系統(tǒng)建設(shè)

智能站用電源交直流一體化電源系統(tǒng)，是指對站用電源進(jìn)行全面整合。將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、逆變電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計、監(jiān)控、生產(chǎn)、調(diào)試、服務(wù);通過交直流監(jiān)控模塊將站用電源各子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)站用電源信息共享，建立數(shù)字化電源軟件平臺;通過將站用電源所有開關(guān)智能模塊化。集中功能分散化，實(shí)現(xiàn)模塊外無二次接線，無跨屏二次電纜，建立數(shù)字化電源硬件平臺：一體化監(jiān)控模塊通過以太網(wǎng)接口、IEC61850規(guī)約與自動化系統(tǒng)通信，使站用電源系統(tǒng)成為開放式系統(tǒng)。（1）站用智能交流系統(tǒng)已成功在大多數(shù)的變電站運(yùn)行直流核心充電模塊采用移相諧振軟開關(guān)技術(shù)，風(fēng)冷、白冷結(jié)合。逆變電源正常時交流供電，交流斷電后切換直流逆變。一體化使用成熟的交流技術(shù)、直流技術(shù)，在技術(shù)方面沒有任何風(fēng)險。（2）站用直流電源和通訊電源進(jìn)行整合，取消通信電源蓄電池組。變電站交直流電源的環(huán)境要求一樣，遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相近，多年大量的直流蓄電池組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，帶有雙套蓄電池組的直流控制電源有很高的供電可靠性，整個蓄電池組故障造成停電的可能性極小48V的通信電源采用高頻模塊式的DC/DC變換器，每組DC/DC變換器分別由兩組蓄電池供電，其輸出并聯(lián)構(gòu)成N+1備份，任一模塊故障或任一組蓄電池失電均可保證48V電源不中斷供電。通信的輸入對輸出、輸入對地和輸出對地的絕緣大于2000V。通信電源雖然要求正接地，但通過DC/DC變換器的隔離能保證這兩種電源的獨(dú)立性和可靠性。站用直流電源和通訊電源進(jìn)行整合已在220kV及以下電壓等級成功應(yīng)用，為站用電源交直流一體化設(shè)備在更高電壓等級的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。（3）后臺監(jiān)控部分的所有顯示、設(shè)置均雙重化，一體化監(jiān)控故障不影響裝置運(yùn)行，且一體化監(jiān)控更容易發(fā)現(xiàn)故障。（4）個別裝置故障不影響整體運(yùn)行。（5）交流、直流絕對分開走線、分開布置。對可能造成交直流互相影響的部分作了隔離。（6）智能裝置電源、控制電源全部采用直流更可靠。

3智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1系統(tǒng)功能應(yīng)用

在變電站智能化系統(tǒng)中，交直流一體化電源系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入廣泛推廣及應(yīng)用階段，其直流充電電源充電模塊等核心部件以及充電電源系統(tǒng)，主要采用的是移相諧振軟開發(fā)技術(shù)，自然冷卻和風(fēng)扇冷卻各具優(yōu)點(diǎn)，采用智能化技術(shù)，將風(fēng)冷和自冷有機(jī)結(jié)合;直流饋線屏含有電壓自動調(diào)節(jié)、電壓自動監(jiān)測、蓄電池運(yùn)行監(jiān)測以及絕緣監(jiān)測等功能;220伏蓄電池組采用固定閥控全密封式蓄電池。通常情況下，是以交流供電的方式通過N+1冗余整流充電模塊經(jīng)直流饋線屏對變電站保護(hù)系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)和計量測控系統(tǒng)等進(jìn)行相應(yīng)的供電，而當(dāng)交流斷電（正?；蚬收贤ｋ姡┲?，就會由蓄電池組通過直流饋線屏對變電站保護(hù)系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)和計量測控系統(tǒng)（或自動切換為直流逆變對計量測控系統(tǒng)供電）等進(jìn)行相應(yīng)的供電。

3.2系統(tǒng)安全性應(yīng)用

智能變電站電源系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)，在安全性的應(yīng)用方面，存在著一定的差距，傳統(tǒng)變電站電源系統(tǒng)若是某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則將會直接影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，極易出現(xiàn)安全事故。但是智能變電站一體化電源系統(tǒng)中，則不會出現(xiàn)類似的情況，主要是因?yàn)橹悄茏冸娬局袘?yīng)用的一體化電源系統(tǒng)，在一定程度上可以調(diào)整電源線路的走向，將直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)及時分離開，減少安全事故的發(fā)生。目前PGD9型號的交直流一體化電源系統(tǒng)，已經(jīng)通過了國家試驗(yàn)，并且已經(jīng)取得了國家相關(guān)專利，在我國部分智能變電站中，已經(jīng)投入使用了，不僅包括110kv變電站，還包括220kv變電站，經(jīng)過長時間的實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行表明，該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中效果顯著，極大程度上降低了故障發(fā)生的風(fēng)險。智能變電站直交流一體化電源系統(tǒng)，通過一體化設(shè)計以及組屏生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化傳統(tǒng)站用資源與架構(gòu)，同時還研發(fā)出一個智能監(jiān)控管理平臺，具有協(xié)調(diào)聯(lián)動功能以及遠(yuǎn)程控制功能等，對提高智能變電站一體化電源系統(tǒng)運(yùn)行水平，有著重要的意義。

結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)階段，我國電力事業(yè)取得了長足的發(fā)展，直流電源、通信電源、交流電源和逆變電源通過系統(tǒng)聯(lián)動、網(wǎng)絡(luò)通信和一體化監(jiān)測，使智能變電站的運(yùn)行更加現(xiàn)代化、智能化，同時，也提高了變電站的管理和運(yùn)行水平，提高了電源系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性和可靠性，相應(yīng)地增加了智能變電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益，并間接地減少了維修費(fèi)用，使該系統(tǒng)的應(yīng)用具有技術(shù)先進(jìn)性和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，逐漸成為推動我國電力事業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的重要力量。

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