一体化电源交流系统原理图

变电站一体化电源分析作者：李昭桦来源：《沿海企业与科技》2010年第05期[摘要]文章针对变电站站用直流系统和通信系统共享使用统一的蓄电池组的一体化电源方案进行深入分析,提出一体化电源在实现过程中需要注意的关键问题——接地和蓄电池组后备时间,并给出解决措施的建议。

[关键词]变电站;电力;站用直流系统;通信电源;一体化[作者简介]李昭桦,广东省电力设计研究院工程师,研究方向:电力系统通信设计,广东广州, 510663[中图分类号] TM63 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723(2010)05-0139-0003一、引言变电站内的站用直流系统和通信电源系统均配置有蓄电池组,其维护分别由电气和通信两个专业负责。

变电站一体化电源典型方案是取消通信电源的蓄电池组,将站内直流电源系统、通信用直流变换电源(DC/DC)组合为一体,共享使用站用直流系统的蓄电池组,并统一集中监控的成套设备。

该组合方式是以直流操作电源为核心,通信用直流变换电源DC/DC由直流输入变换为直流输出的电源装置,输出特性满足通信电源的要求。

它与直流操作电源的充电装置和蓄电池组相配合,为电站的通信设备提供电源,可以减少蓄电池组的重复配置,提高电力通信的运维效率,节约人力维护成本。

二、站用直流系统和通信电源变电站直流系统由交流输入、充电装置、馈电屏、蓄电池组、监控单元(含馈线状态监测单元)、电压监测、绝缘监察(含接地选线)、硅降压回路、蓄电池管理单元、直流馈线网络等组成。

站用直流系统作为变电站控制负荷和部分重要直流动力负荷的电源,主要任务就是给继电保护、开关合分及控制系统、信号系统、自动装置等提供可靠的直流电源,它在变电站中是一个独立的电源,不受交流的影响,在全厂或全所失电的情况下,仍能保证控制信号、保护、自动装置等电源及事故处理工作。

站用直流系统采用不接地方式,典型的直流系统原理图如图1所示。

通信设备的直流供电系统由交流配电屏(可选)、高频开关电源、蓄电池、直流配电屏等部分组成,通信电源的连接如图2所示。

核心提示：中华人民共和国电力行业标准《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》DL/ T 1074 —2007第3。

1项定义：一体化电源设备integrated power supply equip ment将直流电源、电力用交流不间断电源（UPS)和电力用逆变电源（INV)、通信用直流变换电源（DC/DC）等装置组合为一体，共享直流电源的蓄电池组，并统一监控的成套设备。

该组合方式是以直流电源为核心，直流电源与上述任意一种电源及一种以上电源所构成的组合体,均称为一体化电源设备.文章就一体化电源做简单分析。

1 概述一体化电源系统是替代传统分立电源（操作电源、通信电源、UPS电源、低压配电屏、事故照明屏）才出现的，主要应用在发电、配电、用电等领域，为所有电力自动化系统、通讯系统、远方执行系统、高压断路器分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等提供交/直流不间断电源.与传统的分立电源不同，一体化电源不但直接为变电站设备综合提供各类电源，而且,由于集中监控的启用，大大提升了设备的互操作性。

2 系统结构智能一体化电源系统是为全站交直流设备提供可靠的工作电源，所以其输出包括380V /220V交流电源、220V/110V直流电源、48V通信用直流电源。

智能一体化电源系统包括了ATS、充电单元、逆变电源、通信电源、蓄电池组及各类监控管理模块.其中通信电源不单独设置48V蓄电池及充电装置,而是使用DC/DC电源模块直接挂接于直流母线。

同样地，逆变电源也是挂接于直流母线，为重要交流负荷（如计算机监控设备、事故照明等）供电.智能一体化电源系统典型应用如图1所示。

智能一体化电源系统的监控系统架构，共分为站控层、间隔层和过程层三层扁平并联式架构（见图2）。

3 系统功能系统最重要的功能就是给用电设备供电，为了保证电源的可靠、稳定,各组件基本功能有以下几种。

3。

1 智能一体化监控功能人机界面功能：监控主界面采用图形化显示，直观显示系统结构以及主要监测数据。

交直流电源一体化存在问题探讨摘要：站用电源是变电站安全运行的基础，随着变电站综合自动化程度的不断提升及大量无人值班变电站投运，相应提高站用电源整体的运行水平具有重要意义。

现有站用电源在资源整合、自动化水平、治理模式等方面都还存在很大的优化空间，结构紧凑、经济可靠的变电站交直流一体化电源模式具有广阔的应用前景。

本文对交直流电源一体化存在问题与策略进行了探讨。

关键词：交直流电源一体化；问题；措施前言站用交直流一体化电源系统是由站用交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、直流变换电源（DC/DC）等装置组成，并统一监视控制，共享直流电源、蓄电池组的电源系统。

因此该系统应进行一体化设计、一体化配置、一体化监控，使其运行工况和信息数据能够上传至监控系统后台，并能够实现就地和远方控制功能，实现站用电源设备的系统联动。

交直流一体化电源系统目前在常规交流变电站以及智能变电站中应用较广，但其仍存在一定的问题。

本文探讨一体化电源存在的主要问题，并提出了对应的解决方案。

1交直流一体化电源原理（1）交直流一体化电源的核心是直流操作电源电源系统由交流配电单元、高频整流模块、蓄电池组、降压单元、绝缘监测装置、电池巡检装置、配电监测单元和集中监控模块等部分组成，系统构成原理接线如图1所示。

图1 直流操作电源系统构成原理接线图交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各整流模块供电。

整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器（熔断器或断路器）输出，一方面给蓄电池组充电，另一方面经直流馈电单元给直流负荷提供正常的工作电源。

当交流输入电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断给直流负荷供电。

①交流配电单元实现由站用电交流输出到整流器模块的电源分配和保护对于单母线接线的交流站用电源，整流器的交流电源进线按一路配置；对于两段单母线接线的交流站用电源，整流器的交流电源进线按两路配置：两路交流电源分别取自交流站用电源的两段母线，采用自动转换开关设备（PC级ATSE）实现两路电源进线的备用切换控制。

一体化电源系统培训手册1、系统概述 (3)1.1系统组成 (3)1.2性能特点 (3)1.3系统技术指标 (4)2、系统工作原理 (5)2.1交流电源工作原理 (15)2.1.1 运行方式 (15)2.1.2 电气原理及元器件介绍 (15)2.1.3 电气接口与监控接口 (17)2.1.4 网络标号与端子定义 (19)2.2直流电源工作原理 (20)2.2.1 运行方式 (20)2.2.2 电气原理及元器件介绍 (20)2.2.3电气接口与监控接口 (21)2.2.4 网络标号与端子定义 (22)2.3通信电源工作原理 (23)2.3.1运行方式 (23)2.3.2电气原理及元器件介绍 (23)2.3.2电气接口与监控接口 (23)2.3.3 网络标号与端子定义 (24)2.4UPS工作原理 (24)2.4.1 运行方式 (24)2.4.2 电气原理及元器件介绍 (24)2.4.3电气接口与监控接口 (25)2.4.4 网络标号与端子定义 (26)3、附录：术语定义 (26)1、系统概述1.1 系统组成变电站一体化电源主要包括交流电源、直流电源、通信电源、电力专用UPS电源和电力专用逆变电源，各种电源的功能如下：（1）交流电源的输入来自站用变压器或自备发电设备，主要功能是将变压器的输出电能合理分配给各个用电负荷，负荷主要是三相380V和单相220V的交流用电设备，如站内照明、空调、生活设施以及直流电源、通信电源和UPS等；（2）直流电源的输入来自交流电源，主要功能是将交流电转换为直流电（额定电压220V 或110V），为电池组充电，同时为变电站的控制、保护、信号、高压断路器操作机构和事故照明等负荷提供直流供电；（3）通信电源的输入来自直流电源，主要功能是将直流电（220V或110V）转换为48V 直流，为变电站的通信设备（如载波机、调度机和光纤通信设备等）提供直流供电；（4）UPS电源的交流输入来自交流电源，直流输入来自直流电源，主要功能是为站内重要的交流用电设备（后台机、服务器等）提供不间断的交流供电；（5）逆变电源（INV）的输入来自直流电源，主要功能是为变电站的照明设备等提供交流供电。

GQH-T交直流一体化电源系统产品简介：GQH-T交直流一体化电源系统是泰昂能源推出的将交流电源（AC）、直流操作电源（DC）、电力专用交流不间断电源（UPS）和电力专用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC-DC）等变电站站用电源一体化设计、一体化配置、一体化监控的电源系统。

系统概述：GQH-T交直流一体化电源系统是泰昂能源推出的将交流电源（AC）、直流操作电源（DC）、电力专用交流不间断电源（UPS）和电力专用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC-DC）等变电站站用电源一体化设计、一体化配置、一体化监控的电源系统。

该系统对站用电源进行全面整合：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；通过一体化监控模块将站用电源各子系统通信网络化，实现站用电源信息共享，建立数字化电源软件平台；通过将站用电源所有开关智能模块化，集中功能分散化，实现模块外无二次接线，无跨屏二次电缆，建立数字化电源硬件平台；一体化监控模块通过以太网接口、IEC61850规约与上位机系统通信，使站用电源系统成为开放式系统。

适用范围：A、数字化变电站/绿色变电站/智能化变电站/程序化变电站；B、6kV~1000 kV各种电压等级常规变电站。

应用价值1、实现电源网络化、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，可以提高电源综合自动化应用水平，进行电源协调联动、状态检修等深层次开发应用。

2、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电源的安全隐患。

一体化电源系统介绍北京中清电子技术有限公司何华1 系统构成智能一体化电源系统能够为全站交直流设备提供安全、可靠的工作电源，包括：380V/220V交流电源、DC220V或DC110V直流电源和DC48V通信用直流电源。

我公司智能一体化电源系统主要由ATS、充电单元、逆变电源、通信电源、蓄电池组及各类监控管理模块组成。

通信电源不单独设置蓄电池及充电装置，使用DC/DC电源模块直接挂于直流母线。

逆变电源直接挂于直流母线对重要负荷（如：计算机监控设备、事故照明等）供电。

智能一体化电源系统采用分层分布架构，各功能测控模块采用一体化设计、一体化配置，各功能测控模块运行工况和信息数据应采用DL/T860(IEC61850)标准建模并接入信息一体化平台。

实行智能一体化电源各子单元分散测控和集中管理，实现对智能一体化电源系统运行状态信息的实时监测。

智能一体化电源系统监控软件集成到信息一体化平台中，不独立设置智能一体化电源监控工作站。

全站交流、直流、UPS、通信等电源一体化设计、一体化配置、一体化监控，通过统一的智能网络平台，实现变电站电源的集中供电和统一的监控管理，进而实现在线的状态检测。

其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转换为标准模型数据，以标准IEC61850格式接入当地自动化系统的站控层交换机，并上传至远方控制中心。

一体化电源系统共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。

建立专家智能管理系统，减少人工操作，提高运行可靠性。

各子系统即能通过本系统的监测单元独立运行监测，又能通过共享一体化监控单元实现对一体化电源系统全参数透明化管理。

交直流馈线单元采用智能模块化设计，将开关、传感器、智能电路集成在一个标准模块内，模块内的运行参数（开关量、电量、控制）、采集信息的数字化处理、信息上传、信息下达都通过模块内部的智能电路完成。

开关智能模块化的实施将使单个柜体安装开关数量更多、检修维护更方便、设计生产维护标准化、所有开关智能化，模块之间的连接是标准化的接口。

智能变电站交直流一体化电源系统分析摘要：变电站是我国电力事业中最基础最重要的基础设施,智能变电站是我国近些年较为普及和推广的一种新型电站,与以往常规的变电站相比,智能变电站的优势主要在于能够有效的改善之前的电源自动化控制管理水平较低、信息管理和系统管理难度系数较大等多种问题。

智能变电站采用交直流一体化的电源系统,能够有效的实现网络通信、监控、系统联动等细节一体化的运作。

关键词：变电站；交直流；一体化；电源系统引言智能变电站交直流一体化电源系统是一种新型的变电站电源系统，它将交流电源和直流电源等进行了系统的整合，得到了交直流一体化的电源系统，这将对智能变电站的正常运行起着非常重要的作用。

该系统立足于传统变电站的电源系统之上，是传统变电站电源设计和管理模式的新发展，并且在结构上更加合理，技术上更加先进，运行维护上更加方便。

近几年，随着数字化变电站的相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，交直流一体化电源系统正在逐步替代传统变电站电源系统，这也说明变电站的电源管理水平将跃上一个新的台阶。

1、智能变电站交直流一体化电源系统的现状随着常规变电站所使用的分散设计电源系统的淘汰，智能站交直流一体化电源系统逐渐兴盛起来，随着交直流一体化电源系统的诞生，这也给变电站的管理和使用带来了方便。

目前，智能站交直流一体化电源系统的研究有：（1）智能站交流电源如何可靠稳定地实现自动切换的问题（2）高频开关电源、交直流变换电源模块的自主均流、稳流、稳压方面，以及整机效率、彻底消除电网的冲击、浪涌、抗干扰能力方面，还有开机软启动问题（3）电力专用的逆变电源产生的一些干扰会对负载设备有不良影响，如电源的直流输入、交流输入和输出被电气隔离、动态瞬变、陷落及杂讯干扰等。

同时，对维修旁路控制逻辑，实现不间断电源在任意运行状态时闭合维修旁路开关而不影响连续供电的问题（4）运行维护不方便。

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。

锦界北区晶登110KV升压站工程交直流一体化电源技术规书西北火电工程设计咨询二○一五年九月一、一般要求1、交直流一体化电源系统（包括交流电源、直流电源、逆变电源、通信电源）宜由一家供应商提供，统一进行设计、生产、调试、服务。

2、交直流一体化电源系统宜整体使用各种功能模块进行配置，特别是所有进线、出线开关应使用智能开关模块：将开关、传感器、智能电路集成在一个可插拔式机箱模块。

直流绝缘监测功能分散到直流馈线模块处理。

要求模块外部没有二次接线，模块之间没有常规联络电缆，模块对外只有通信接线，以满足变电站上行下达信息传输的核心思想。

3、设置站用电源一体化监控模块，对全站站用电源进行统一管理。

4、取消UPS，使用逆变电源直接挂在变电站直流母线上运行。

事故照明电源取自相关逆变电源输出。

5、取消通信蓄电池组配置及通信用充电设备，使用DC/DC模块直接挂在变电站直流母线上运行。

6、站用交流系统采用ATS开关并配置智能设备实现多运行方式自动投切。

7、单体蓄电池监测不宜有跨柜接线，对外只有通信接线，以满足变电站上行下达信息传输的核心思想。

8、操作用直流系统符合国家相关规定。

9、所有站用电源智能模块均采用直流作为装置电源。

二、遵从标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版本均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 2900.1-1993 电工术语基本术语GB/T 2900.11-1988 蓄电池名词术语GB/T 2900.17-1994 电工术语电气继电器GB/T 2900.32-1992 电工术语电力半导体器件GB/T 2900.33-1993 电工术语电力电子技术GB/T 19826-2005 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求GB 4208-1993 外壳防护等级（IP代码）GB/T 6113.1-1995 无线电干扰和抗扰度测量设备规GB7251.1-1997 低压成套开关设备和控制设备GB/T 7261-1987 继电器及继电保护装置基本试验方法GB/T 7266-1987 电力系统二次回路电气控制台基本尺寸GB/T 13384-1992 机电产品包装通用技术条件GB/T 14048.1-2000 低压开关设备和控制设备总则GB/T 17625.1-1998 低压电器及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）GB/T 17625.2-1999 电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁限值GB/T 17626.2-1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T 17626.12-1998 电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验DL/T 459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件DL/T 637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件DL/T 728-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T 781-2001 电力用高频开关整流模块DL/T 856-2004 电力用直流电源监控装置DL/T 857-2004 发电厂、变电所蓄电池用整流逆变设备技术条件DL/T 5155-2002 220KV~500KV变电所所用电设计技术规程三、系统组成及功能要求整个站用电源系统由各种模块组成，包括：一体化监控模块、交流进线模块、交流馈线模块、直流监控模块、充电模块、带绝缘监测的直流馈线模块、电池监测模块、逆变电源模块、DC/DC通信电源模块。

变电站交直流一体化电源系统设计交直流一体化电源系统是变电站系统的重要组成部分，电源系统设计是否合理将会直接影响到智能变电站自身的性能。

当前传统变电站还存在着不少问题，连续供电以及安全可靠性等问题都是值得研究的。

本文将结合交直流一体化电源特点以及现状来分析该系统的设计。

标签：变电站；交直流；电源系统设计交直流一体化电源系统是一种新型的专业地电源系统，该系统的应用能够把直流电源和交流电源进行有效地系统整合，能够形成统一的电源化系统。

交直流电源的统一对于变电站未来性能的提升具有极为重要的意义，它的应用将能够使得变电站运行的更加方便，技术上也将会更加先进。

在今后为了进一步提升变电站的运行水平就必须要加强该电源系统的研究，科学设计该系统。

一、交直流一体化电源系统特点交直流一体化电源实际上就是把各种电源结合到了一起，通过统一监视控制来起作用。

详细分析当前交直流一体化电源系统就会发现它具有以下几个特点：一是安全性和经济性得到有效提高。

与传统电源设备相比，交直流一体化电源系统检修起来更加方便。

这主要是因为该电源系统采用的是全模块设计，系统的绝缘防护功能得到了有效提高。

不用停电时就可以实现对一般店里故障模块的更换。

此外该系统本身是没有跨越二次电缆以及外引二次接线的。

单个模块是能够进行独立检修的。

二是整合了电源系统，更有助于实现智能化和网络化。

电源系统的一体化能够实现对整个变电站各个电源的监控和分析。

能够有效解决各个电源之间的通信兼容问题，这对于提升变电站的智能化程度是有非常重要的意义的。

三是管理水平得到有效提高。

当前交直流一体化电源系统的建设能够实现更加快捷、及时以及准确的管理。

工作人员通过观察系统设置的各种数据来进行历史数据管理、报警处理等工作。

在该系统的实现过程中所有的设备都是由统一厂家来供应的，这在一定程度上就很容易解决所有站用电源问题。

二、当前传统变电站存在的问题交直流一体化电源本身是分成二次直流系统、交流系统、通信电源系统、UPS电源以及各个子系统的。