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智能电网站用交直流一体化电源系统简介1. 智能电网简介随着能源需求的不断增长，气候变化和环境保护成为了全球范围内的重要话题。
为了应对这一挑战，各国政府纷纷推出清洁能源政策，积极发展可再生能源。
智能电网，即智慧电网，是一种新型电网，是将传统电网与信息通信技术结合而成的新型电网系统。
智能电网具有电力系统的安全、可靠、高效和经济性，同时还具备灵活性、可持续性和互联性等特点，可以在更大范围内高效地传输和分配可再生能源。
2. 交直流电源简介传统的电网供电系统采用交流电源，而大部分清洁能源设备则采用直流电源。
交直流一体化电源系统是将直流电源和交流电源集成在一个系统中，可以实现在不同的电压、电流和功率下，对清洁能源设备进行稳定的供电。
3. 智能电网站用交直流一体化电源系统智能电网站用交直流一体化电源系统是将智能电网和交直流一体化电源系统结合起来的新型电力供应设备。
它不仅可以满足现代社会对清洁能源的需求，而且可以提高电力系统的可靠性和经济性，兼顾清洁与高效。
智能电网站用交直流一体化电源系统的设计理念是提供稳定可靠的电力供应，将清洁能源与传统电网联系起来。
在智能电网站，电力系统是通过网络来控制和监测的，这样就可以更加智能化地管理电力系统。
同时，交直流一体化电源系统中的控制器可以根据需要实时调整电流、电压和功率等参数，从而实现对设备的智能化管理。
4. 智能电网站用交直流一体化电源系统的优势智能电网站用交直流一体化电源系统具有以下优势：1. 提高清洁能源的利用效率交直流一体化电源系统可以将直流电转化成交流电供应给电网，同时也可以将电网的交流电转换成直流电供应给清洁能源设备。
这种方式可以使清洁能源设备的效率得到提高，减少能源浪费。
2. 提高电力系统的可靠性和经济性智能电网站用交直流一体化电源系统可以实现对设备的智能化管理，从而提高设备的可靠性和经济性。
同时，该系统的设计还可以防止电网崩溃和电力故障，保证电力系统的安全和稳定运行。
智能变电站简介智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能变电站遵循的原则：1、变电站智能化改造应遵循《变电站智能化改造技术规范》，实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，高级应用互动化，满足集中监控技术要求，提高变电站智能化水平。
2、满足继电保护点对点直采、直跳，继电保护双重化配置的两个过程层网络完全独立的原则，不允许双重化的SV、GOOSE网络通过以太网交换机进行连接。
智能变电站与数字变电站的区别：1、一次设备状态检测与一次设备智能化（外挂传感器）2、信息一体化平台与智能高级应用3、辅助系统智能化智能变电站与常规变电站的区别：1、一次设备状态检测与一次设备智能化2、信息一体化平台与智能高级应用3、辅助系统智能化4、信息建模和通讯的标准化5、对时系统智能变电站产品配置站控层产品配置监控系统：监控主机具有防误闭锁逻辑判断、顺序控制、智能告警及综合分析、智能操作票、视频联动等功能，在不具备与调度实现智能互动的变电站，系统还可以配置电压无功控制等智能高级应用功能。
后台监控系统完成对变电站的实时监视和操作功能，它为操作员提供了所有功能的入口，交互。
负责整个系统的协调和管理，保持工程数据库的最新最完整备份，组织各种历史数据并将其保存在历史数据库服务器，并实现各种高级应用功能。
远动终端：220kV及以上电压等级变电站远动通信装置应双套配置，110kV（66kV）变电站远动通信装置宜单套配置，需要时可集成保信子站功能。
远动装置作为客户端采集全站信息并加以综合、处理的同时，可以作为透明代理服务器，将变电站内的各类装置甚至虚拟装置映射为远动通信装置上的IEC61850服务器，远动通信装置还可完成IEC61850与IEC61970模型的自动映射管理，以实现跨站式或其他应用系统的互动。
S p e c i a l F e a t u r e1 特别策划直流电源系统综述杨忠亮（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518020）摘要 : 智能电网技术的发展 , 自动化水平的提高，对变电站、发电厂的直流电源系统运行可靠提出了更高的要求，这关系到变电站、发电厂的安全工作，甚至影响整个电网的稳定。
介绍了直流电源系统的主要组成单元，分析了直流电源技术的发展情况。
锂离子蓄电池、蓄电池在线监测及远方监控、交直流一体化电源系统等新技术的发展，将有效提高直流电源系统的运行可靠性和运行维护水平。
关键词：智能电网；直流电源系统；集中监控；一体化电源；绝缘监测装置；蓄电池0 引言采用了先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，自 电网技术的发展呈现出诸多新的特征，如自愈、兼 动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基 本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、 容、集成、优化，而电力市场的变革，又对电网的自动化、 在线分析决策、协同互动等高级功能，并实现与相邻变 信息化水平提出了更高要求，从而使智能电网成为电网 电站、电网调度等的互动。
发展的必然趋势。
为适应智能电网的需要，智能变电站由此可见，智能电网、智能变电站的核心就是电力14供用电2015.02DISTRIBUTION & UTILIZATION特别策划S p e c i a l F e a t u r e图 1 直流电源系统典型主接线图系统的自动化、智能化水平得到极大的提升。
而任何自 来电网大面积停电，造成巨大的经济损失，影响社会和 动操作、顺序动作、在线监测以及安防设施都离不开可 人民生活的事故。
靠的变电站、发电厂用电源。
为此，智能电网的发展也 电源的安全直接关系到变电站，甚至电网的正常运 对站（厂）用电源系统提出了更高的要求。
行。
电源好比变电站的“心脏”，对变电站的安全可靠 1 变电站、发电厂直流电源系统运行至关重要，电源的可靠稳定是保护装置、自动化设 备安全稳定运行的前提。
变电站交直流一体化电源系统的设计与应用探讨随着能源转型和电力系统的升级，变电站的功能和要求也在不断提高。
传统的变电站电源系统采用交流供电的方式，但是随着直流电的优势日益凸显，交直流一体化电源系统开始逐渐被广泛应用。
本文将探讨变电站交直流一体化电源系统的设计与应用。
一、交直流一体化电源系统的设计原理交直流一体化电源系统是将交流电源和直流电源结合到一个系统中，实现统一的电能转换和分配。
其设计原理主要包括以下几个方面：1. 交流电源部分交流电源部分主要包括变压器、开关电源等设备，用于将高压输电线路上的交流电转换为中压或低压的交流电，以满足变电站内部设备的供电需求。
2. 直流电源部分直流电源部分则包括整流器、逆变器、储能设备等，用于将交流电源转换为稳定的直流电，同时利用储能设备对电能进行储存，以应对突发的负荷变化。
3. 电能管理系统电能管理系统是整个交直流一体化电源系统的核心部分，通过监测、控制和管理各个电源设备，实现对电能的高效转换和分配，提高电能利用率和系统的稳定性。
交直流一体化电源系统主要适用于以下几个方面的变电站：1. 新能源接入变电站随着可再生能源的大规模接入电网，变电站需要具备更加灵活和高效的电源系统，以应对不稳定的新能源发电特点。
交直流一体化电源系统可以将不同形式的电能进行高效转换和管理，适合于新能源接入变电站的电源需求。
2. 大型工业厂区变电站大型工业厂区对电能的稳定性和可靠性要求较高，传统的交流电源系统往往难以满足这些需求。
而交直流一体化电源系统能够提供更加稳定和可靠的电能转换和分配，适合于大型工业厂区变电站的电源需求。
交直流一体化电源系统相比传统的交流电源系统具有以下几个明显的优势：2. 灵活可靠交直流一体化电源系统能够根据不同的负荷需求和电源情况自动调整电能的转换和分配，具有更强的灵活性和可靠性。
3. 节能环保由于交直流一体化电源系统能够更加高效地利用电能并减少能量转换过程中的能量损耗，能够降低电能的浪费和减少对环境的影响。
试题集-陈伟（智能变电站概论）一、填空题：151.智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
2.智能组件由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。
可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。
3.站域控制通过对变电站内信息的分布协同利用或集中处理判断，实现站内自动控制功能的装置或系统。
4.智能变电站分为过程层、间隔层和站控层。
5.过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
6.GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件。
主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功概率。
7.互操作性来自同一或不同制造商的两个及以上智能电子设备交换信息、使用信息以正确执行规定功能的能力。
8.智能化高压设备由高压设备本体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的高压设备。
9.2004 年发布的第一版IEC61850全称是变电站通信网络和系统，目前正在进行第二版修订，内容已经扩展到变电站之外，全称是公用电力事业自动化的通信网络和系统。
10.全景数据反映变电站电力系统运行的稳态、暂态、动态数据以及变电站设备运行状态、图像等的数据的集合。
11.智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。
12.智能变电站宜建立站内全景数据的统一信息平台，供各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等其它系统进行标准化交互。
智能变电站的概述、体系结构及未来发展摘要：在智能化变电站技术大范围的运用的今天，不论国家电网有限责任公司，还是南方电网有限责任公司，都对智能化变电站技术给与高度的重视。
分析梳理智能化变电站技术，将对日后智能变电站的运行、检修、维护，起到很好的技术支持作用。
本文将对智能变电站的网络结构入手，从基于通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event, GOOSE）网络分析，结合智能变电站的智能终端配置，讨论智能变电站的关键技术，并对未来智能变电站技术的发展进行一定的探讨。
引言低碳环保一直是电网建设的主题。
在电网建设飞速发展的今天，如何做到变电站的建设低碳环保，一直是人们追求的目标。
而智能变电站的出现，正好满足了这一目标的要求。
智能变电站不仅能保证电网系统节能环保，而且具有良好的运行稳定性。
为我国电网建设的长远可持续发展提供了一种新型的建站模式。
正因为智能变电站在电网建设中的重要地位，掌握好智能变电站的核心技术与建设模式，以及相关技术的创新，对确保智能变电站的安全可靠建设运行，有着举足轻重的作用。
1、智能变电站概述1.1智能变电站与常规变电站的定义及其联系智能变电站是指厂站的数据收集、传递、分析、通信全程智能化，其重要特点是装置智能化、数据网络化、各种建模及交互协议归一化、运维策略自动化。
如何实现呢？所以必须依靠先进的PC技术、网络技术、自控技术，运用绿色、环保的智能材料及装置，加入环保绿色的理念，以装置智能化、数据网络化、各种建模及交互协议归一化、运维策略自动化为基本要求，实现数据收集、传递、分析、通信全程智能化等重要功能，并且根据电网需要，实时智能控制、智能调整、实时策略汇总、在线交流等先进性能的变电站。
1.2传统变电站定义当前，传统变电站一般指传统非智能一二次设备的变电站。
传统变电站运用常规的PC技术、当代电子技术、网络通信技术及数字化分析技术，对整个变电站的所有设备的运行工况实行采集、测量、控制、保护、计量和监测。
智能电网站用交直流一体化电源系统简介近年来，高中压开关电器、综自系统在电力系统受到高度重视，变电站综合技术与智能化水平得到了极大的提升。
然而，针对站用电源的技术研究与产品创新却相对滞后，传统站用电源设计方案已难以适应新型变电站的发展需要。
本文针对传统站用电源分散设计存在的问题，阐述了站用交直流一体化电源系统的设计方案及其技术特点，并对其所产生的经济效益与社会效益等方面进行了综合分析。
1、传统站用电源分散设计存在的问题一直以来，变电站站用电源分为交流电源系统、直流电源系统、UPS不间断电源系统、通信电源系统等，各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行管理。
站用电源的分散设计与管理，存在着诸多问题：1)站用电源难以实现系统管理由不同供应商提供的交流系统与直流系统通信规约一般不兼容，难以实现网络化系统管理，自动化程度低。
由于没有统一的监控设备对整个站用电源进行管理，不能实现系统数据共享，无法进行站用电源协调联动、状态检修等深层次开发应用。
2)可靠性受到影响由于站用电源信息不能网络共享，针对故障或告警信息不具备进行综合分析的基础平台，不同专业的巡检人员分别管理各个电源子系统，难以进行系统分析判断、及时发现事故隐患。
对于涉及需站用电源各子系统协调才能解决的问题难以统一处理。
如：防雷配置，避雷器参数选择，安装位置只有将整个站用电源交直流系统统一考虑才能解决；由于充电模块均流对于直流母线上纹波较敏感，需要对母线所接负荷，如逆变电源等反灌电流进行统一治理等。
3)经济性较差由不同供应商分别设计各个子系统，资源不能综合考虑，造成配置重复，一次性投资显著增加。
如：直流电源，UPS不间断电源、通讯电源分别配置独立的蓄电池，浪费用严重；交流系统配置电源自动切换设备，充电模块前又重复配置，既浪费又使设备之间难于协调运行。
4)长期维护不方便，增加成本各个供应商由于利益差异使安装、服务协调困难，站用电源一旦出现故障需向多个厂家进行沟通协调，造成沟通困难与效率低下。
现有变电站站用电源分配不同专业人员进行管理：交流系统与直流系统由变电人员进行运行维护，UPS由自动化人员进行维护，通信电源由通信人员维护。
人力资源不能总体调配，通信电源、UPS等也没有纳入变电严格的巡检范围，可靠性得不到保障。
2、交直一体化电源系统设计方案及特点通过分析与研究传统站用电源分散设计存在的问题，针对性提出了站用交直流一体化的设计思路，以实现：第一、建立站用电源统一网络智能平台；第二、消除站用电源隐患；第三、提高站用电源管理水平；第四、进行深层次开发，提高站用电源安全与智能化水平。
1)交直流一体电源系统的定义站用交直流一体化电源系统是指：将站用交流电源系统、直流电源系统、逆变电源系统、通信电源系统统一设计、监控、生产、调试、服务，通过网络通信、设计优化、系统联动方法，实现站用电源安全化、网络智能化设计，实现站用电源交钥匙工程，实现效益最大化目标。
智能站用电源交直流一体化系统包括：智能交流电源子系统、智能直流电源子系统、智能逆变电源子系统、智能通信电源子系统、一体化监控子系统。
2)主要技术特征站用交直流一体化电源系并不是对交流、直流电源系统的简单混装，其主要技术特征表现在：(1)网络智能化设计：通过一体化监控器对站用交流电源、直流电源、逆变电源、通信电源进行统一监控，建立统一的信息共享平台，实现网络智能化。
支持61850通讯规约。
(2)设计优化：A、取消充电模块前的交流自动切换回路；B、取消原直流系统对交流部分的数据采集（配电监控）；C、统一进行波形优化处理，针对逆变电源反灌电流影响充电模块均流进行抑制等；D、统一进行防雷配置；(3)对交流电源部份进行安全、智能化设计：A、进线采用ATS自动转化开关、实现电气与机械双闭锁；B、馈线采用固定插拔式安装、无打孔母线技术；C、集中进行监控，实现“四遥”功能等。
(4)优化蓄电池配置：A、可取消UPS，使用逆变器直接挂于直流母线代替；B、取消通信蓄电池组及充电设备，使用DC/DC变换器直接挂于直流母线代替。
(5)系统联动：根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到最佳方式运行。
(6)二次配电管理：对二次配电进行统一管理，如照明、风机、空调、水泵、门禁等站用非主控设备进行统一智能化管理。
(7)建立专家智能管理系统：固定数据库+实时数据库+专家智能管理。
(8)深层次开发：一体化信息共享平台，为站用电源的深层开发提供了可能，可根据客户的需求进行开发。
3)交直流一体化电源系统的优势特点(1)实现站用电源网络化、智能化，一体化程度更高实现在一个平台上对整个电站电源的交与直流系统、逆变电源系统、通信进行监控，解决由不同供应商提供的各独立电源通信规约兼容等问题，提高系统网络化、智能化程度。
A、各子系统智能设备通过通信网络接入一体化监控器，一体化监控器1个通信口、一种规约接入综自/调度系统；B、可以在一个位置实时查看各子系统的电量、开关状态、事件信息等，可修改系统参数、运行方式、遥控开关，实现站用电源“四遥”功能；C、统一的信息共享平台，可以提高站用电源综合自动化应用水平，进行站用电源协调联动、状态检修等深层次开发应用。
(2)站用电源更加安全可靠一次、二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。
A、蓄电池一体化设计，避免了UPS蓄电池与通信电源蓄电池维护不精细、损坏不能及时发现的问题B、可以对站用电源故障进行综合分析，及时发潜在问题；C、可以实现对站用电源共性隐患进行统一处理，如：统一防雷配置、统一波形优化处理等。
(3)提高站用电源管理水平一体化电源便于集中管理全站电源系统，提供站用电源的整体管理水平。
由一组维护人员同时管理、维护全站电源，便于统一调配人力资源；将通信电源、UPS等纳入变电的巡检范围，便于对信息的进行综合分析，及时发现事故隐患。
(4)实行生产厂家“交钥匙工程”由一家厂家提供所有电源的设计、生产、安装、服务，一揽子解决所有站用电源问题，可以减少采购、协调、沟通成本。
3、一体化电源针对数字化变电站的开发应用1)实现站用电源模块化、数字化(1)所有开关智能模块化，对外无二次接线、只有通讯线所谓开关智能模块化是指，将开关及传感器、智能电路板集成在一个机箱内，全部二次接线全部在机箱内完成，对外只有通信接口的设计模块。
对集中功能分散化，使模块之间、屏柜之间无二次联络线。
如，绝缘检测馈线漏电流检测分散到直流馈线模块实现，蓄电池电压采集分散到电压采集模块分散实现。
将各个模块进行积木式组合即可形成一整套设备，可大大缩短供货周期；相同参数模块可以互换，检修维护标准化。
一体化电源可以分为以下模块：交流进线模块、交流馈线模块、充电模块、降压模块、逆变电源模块（代替UPS）、通信DC/DC模块（直接挂于直流母线）；直流馈线模块、站用电源一体化监控模块等。
(2)开放式系统一体化监控模块通过光纤媒介、IEC61850规约与外界进行信息互换。
系统内设备之间，系统内设备和系统外设备能进行信息互换，执行特定功能。
上位机监控系统可象浏览网页一样查看站用电源所有数据。
2)程序化电源开发运用(1)一体化运行的协调联动对站用电源负荷开关依据负荷之间一定条件、一定逻辑进行协调联动。
如，根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到最佳方式运行。
(2)实现站用辅助设备系统智能化管理变电站辅助设备是指变电站照明、配电、空调、风机、消防、门禁、周界保护系统+生活水泵等系统设备的统称。
智能终端就地和辅助设备连接，实现上行下达信息数字化传输，根据程序化操作方案采集相应辅助设备信息，作为动作条件，产生程序化动作。
应用举例1：在小室内安装温度监测装置，将采集的温度信息利用通信上传到一体化监控模块，监控模块根据温度设定自动启/停风机电源开关，避免长转风机。
举例2：周界报警发现非法进入，其信息传到一体化监控模块，监控模块立即启动照明系统开关，并协调立即启动摄像系统。
交直流一体化电源在设计上充分体现了电力系统所倡导的经济、节能、环保理念，具体良好的经济效益和社会效益。
4、经济性分析(1)减少重复配置，降低一次性投资：取消通信蓄电池和UPS蓄电池；取消充电模块前的交流自动切换回路；取消原直流系统对交流部分的数据采集（配电监控）等。
(2)降低长期维护成本：由一组维护人员替换原来四组维护人员，可大大减少人力成本支出；可减少采购、协调管理等成本。
以2回交流进线＋2组充电模块＋2组蓄电池（300A）的系统为例，分析对比如下：综合上述所述，交直流一体化电源可节约一次性投资约6.90万元，节约维护人员薪资约90万元；其安全与智能化的设计所带来隐性节约与社会效益，难以量化计算。
5、技术节能性分析(1)对馈线智能控制，可减少电能浪费一体化电源实现了对每路馈线进行有条件控制，可对小室风机负荷设定根据温度自动启动，防止长转风机等不必要的电能浪费，同时也提高了设备使用寿命。
目前，110KV及以下变电站基本实现了无人值班，结合遥视系统可不需人到现场就能实现设备巡视。
而遥视系统需要照明系统配合完成，在人不需查看时，照明灯是可以不用开启的，因此防止长明灯等不必要的电能浪费就可节约电能。
(2)使用有源逆变器将蓄电池放电电流回馈电网以一般110KV变电站为例：配置2V，300AH阀控式铅酸蓄电池104只。
在核对蓄电池组容量试验中，放电电流为1C~2C，如果取1.5C=450A，放电试验时间按1H计算。
则放电电流回馈电网可节电450A*220V*1H=99KWH。
更重要的是使用有源逆变器将蓄电池放电电流回馈电网避免了放电负载发热燃烧等危险。
(3)采用高频式电源变换器达到节能效果为了提高电能利用率，站用电源一体化系统扩大了一次电能经电量变换器优化功率因数后输出带载的比例，如：事故照明负荷经专用逆变输出，通信电源由DC/DC挂于直流母线实现，也可按用户要求提供大负荷电量变换器优化功率因数后输出带载，达到节能效果。
6、技术环保性分析(1)铅酸蓄电池的环保问题现行各类铅酸蓄电池产品，通常在使用期限内，逐渐就会出现充电困难、容量降低、自放电严重而导致失效报废。
上述问题的产生原因最终可归结为，因为极板和电解液之间的反复充放电而产生的“不可逆的硫化”现象，当这种现象积累到一定程度，便会导致蓄电池的极板被硫化物覆盖，失去活性而无法使用。
目前，对于废旧电池的处理一般采取固化填埋的方式。
该方式虽然能够有效防止污染扩散，但是电池所含的铅、汞等材料依然是个环保隐患。
此外，为固化填埋而建设的工业固体废物处置场，其建设费用不菲。
综上分析：对于铅酸蓄电池环保问题，减少其用量是最好的解决办法。
