变电站交直流一体化电源系统的设计与应用探讨

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智能变电站交直流一体化电源系统应用

作者：李冠君

来源：《环球市场》2019年第32期

摘要：此文简单介绍了智能变电站交直流一体化电源系统的特点，详细分析了智能站用变直流一体化电源系统具体使用情况，希望能够给未来的相关研究提供参考。

关键词：智能变电站;交直流一体化;电源系统;应用

作为新型变电站能源系统的智能变电站交直流一体化电源系统，是在系统性整合交流与直流电源的基础上形成的交直流一体化电源系统，有助于智能变电站安全、稳定运行的实现。以传统变电站电源系统为基础通过创新发展而形成的交直流一体化电源系统，有着更合理的结构、更先进的技术、更方便的运行维护。

一、智能变电站交直流一体化电源系统特点

（一）一体化、网络化及智能化

相对于常规变电站而言，变电站一体化电源系统的优势显著，是最为先进的电源系统。一体化不但具有一体统一的外形，同时在功能设计上合理优化了整个电源系统的设计安装。一体化设计的诞生，供电模式实现了创新，组屏数量显著减少，电源系统整体上更紧凑，占地空间减少，具有更简化的供电运行，整体呈现出集中、统一，后期的使用与维护十分便捷。整體性一体化的电源系统，可促进平台利用效率的提升，能够统一监控并分析整个变电站电源不同的电源子系统，因不同供应商提供的相对独立的电源通信兼容问题得以实现有效解决，从而获取了更具网络化、自动化及智能化的变电站系统[1]。

（二）更具安全性和经济性

在有机结合设备与信息技术的基础上，系统具有了更显著的安全性，不但为其功能提供了保障，同时具有自动检测的额外功能，进一步提升了安全性。同时，在有机结合设备与信息的基础上，具备了智能化特点，通过组合各子系统实现整体系统结构特征，通过关联各子系统促进总控制的形成，在一体化电源系统的运用下即可实现各子系统间内部网络化，能够统一调整并控制不同子系统的运行参数与状态，尤其是能够及时监控电源盲点部位，从而为系统运行提供良好的稳定性与安全性保障。此外，以往相互脱节的多个模块间参数也得到全面互换，支持单个开关或模块独立检修，且不会对整机正常运行构成影响，能够更直接、快捷的使用和维护，设备整体检修具备了连续性，电源系统整体可靠性、安全性更高。相对于传统常规变电站电源而言，交直流一体化电源系统成本更低，具有更经济、更合理的运行，在优化系统整体结龙源期刊网

智能变电站交直流一体化电源系统的研究与应用

伴随着我国科技水平的发展，智能技术被广泛应用在各个领域中。交直流电源智能化运行是通过整合交、直流电源实现的，为供电用电的一体化提供了解决方案，能有效地提高运行的稳定安全性，从而提高了变电站电源管理能力。而交直流一体化电源系统具有集成度高、管理简便等优势，可集中监控和管理多套电源系统，提高了多套站用电源系统蓄电池组的共享性，随着交直流一体化电源系统方案的广泛应用，其所存在的问题急需从根本上进行解决（包括标准化程度不高、各品牌间的兼容性差等）。为确保变电站的可靠运行，提出全模块化电源系统方案，以期提高维护效率并降低维护成本，为提高交直流一体化电源系统的标准化程度提供参考。

标签：智能变电站;交直流一体化;电源系统;研究;应用

引言

变电站内部供电系统的稳定运行是供电可靠的前提。近年来，随着互联网与自动化技术的发展，数字化与智能化设备被大量的应用于变电站中，为提高电源管理的可靠性具有积极的意义。传统变电站电源系统由直流部分、交流部分、UPS、通信系统等构成。各个子系统的设计制造到现场的安装调试由不同的生产厂家对应负责，后期运行维护也由相应的专业人员负责检修。随着智能变电站系统的成熟发展，较多智能变电站在投运后逐步提出了交直流一体化电源设计。在智能变电站设计运行中，将传统变电站各个子系统实现统一化设计、统一化安装配置、统一化监测控制。采用直流变换器直接接入直流母线代替了通信蓄电池组，应用智能终端，合并单元等装置，采用庞大的交换机组。因此，改变传统变电站的不足，使智能变电站的电源更加可靠、合理。此外，技术更加先进，减少人力资源投入，实现自动化设计具有现代化的意义。

1智能变电站交直流一体化电源系统现状

常规变电站中分散设计电源系统逐渐被淘汰，新诞生的智能变电站交直流一体化电源系统得到了广泛应用，很大程度上方便了变电站的使用与管理。现下，有关智能变电站交直流一体化电源系统的研究包含：

浅析变电站交直流一体化电源的应用与发展　

孔荣荣’张丽娜　１．浙江城建煤气热电设计院有限公司杭州３１００１２　２．杭州中恒电气股份有限公司杭州　３１００５３　

Ｉ摘要】本文分析了常规变电站用电系统的现状及存在的问题，并提　出了站用交直流一体化电源的方案。通过对一体化电源工作原理及分层结　构的详细介绍，并结合实际应用，论述了一体化电源的优越性。　【关键词】变电站；交直流一体化电源；通信电源　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｃＯｎｖｅｎｔｉＯｎａｌ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，　ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　Ｗｉｔｈ　ＡＣ　ａｎｄ　ＤＣ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｏｗｅ　ｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｃｈｅｍｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｄｅｔａ］　ｌｅｄ　ｗｏｒｋ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａ１　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ＡＣ／ＤＣ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｏｗｅｒ　引言　智能变电站一体化电源系统，是借鉴电力用直流、交流一体化不间　断电源系统核心思想，针对智能变电站的特点而开发的一体化电源产品　解决方案。现有站用电源系统在资源整合、自动化水平、运行管理模式　等方面都还存在着很大的优化提升空间；而交直流一体化电源系统以其　结构紧凑、智能经济等优势具有广范的应用与蓬勃发展前景。　１．传统站用电源存在的问题分析　变电站站用电源可分为交流配电、直流配电、ＵＰＳ／逆变电源和通　信电源系统等４大类电源系统，每个系统采用不同方案设计，单独装配　组屏。随着时代科技的发展，因资源配置不合理所引起的问题日益突　出：１）现代化程度不高。２）资源配置浪费。３）维护、售后服务困难。　２．站用交直流一体化电源的优势特点　站用交直流一体化电源系统，它的优势和特点主要通过与传统站　用电源的对比中得以呈现。它的特点主要表现在以下几个方面：　１）资源优化。分配合理　交流不间断电源、通信电源都取消了各自所配备的蓄电池组，并与　直流电源共用同一组蓄电池，减少了组屏屏柜的数量，降低了蓄电池前　期投入和后期维护的费用，大大节约了变电站内占地空间和设备投入成　本。　２）现代化管理。高效可靠　站用电源采用一体化设计方案，可以对各个子电源系统实现实时　在线监控和统一管理，减少了系统作业流程，优化—　人力资源的调配。　高度集成的一体化监控平台可以对用电系统的运行状态进行实时监测，　并通过通信传至后台。后台值班人员可通过实时和历史数据的对比分　析，对站内系统运行情况作性能分析，以确保站用电源系统安全可靠运　行。　３）售后维护方便　由同一个设备成套厂家设计、生产一整套站用电源，现场安装、调　试过程中消除了原本需与其他厂家协调沟通的环节，提高的设备开通运　行效率。后期设备运行如有出现故障，都有该厂家提供技术支持和售后　维护，责任明确，服务方便。　３．变电站交直流一体化电源的设计方案　交直流一体化电源系统采用分体式架构，将站用交流不间断电源／　电力专用逆变电源、直流操作电源、服务等，通过网络通信，设计方案优　化，实现变电站站用电源的集中供电和统一监控管理，进而实现在线状　态的实时检测。　１）站用交流电源　站用交流电源主要由交流进线、交流馈线、电量测量和交流电监控　４ｄ＂单元组成，配有ＡＴＳ转换开关可以实现两路交流进线电源的自动切　换，从而确保了交流输出分配和一体化电源长期稳定运行。　２）直流操作电源　直流操作电源是一体化电源的核心，主要由整流单元，蓄电池单　元，直流馈线单元。　３）交流不问断电源　交流不间断电源，主要包括ＵＰＳ和ＩＮＶ两类不间断电源。其中ＵＰＳ　主要为变电站内计算机监控、打印机等对电源质量要求很高的重要负荷　供电；而ＩＮＶ逆变电源主要为变电站内事故照明等对电源的质量要求不　高的负荷供电。　４）ＤＣ／ＤＣ通信整流电源　与传统通信电源有所不同，ＤＣ／ＤＣ通信电源采用ＤＣ２２０／１１０Ｖ直　流母线电源作为通信整流模块的输入电源，并与直流电源共用一套蓄电　池组，整理模块也采用Ｎ＋Ｉ冗余模式，且采用硬件自主均流技术，为变　电站内交换机等通信设备提供可靠的直流工作电源。　５）一体化监控系统　一体化监控模块存储整个站用电源数据，通过一个ＲＪ４５口以ＩＥＣ－　６１８５０规约与后台连接，也可通过ＲＳ２３２／４８５１：：：Ｉ与后台连接，能完成站用　电源四遥功能。一体化监控模块故障不影响电源其他智能模块运行。　４．变电站交直流一体化电源实例应用　长乐ｌｌ０ＫＶ桃坑变电站站用一体化电源经调试正常已投入运行，　就以此为例简单论述一体化电源的配置方案。　方案设计：站用两路交流电分别引自不同变压器下的低压母线，经　两台ＡＴｓ自动切换为相应交流负荷供电。通信电源和ＵＰＳ不间断电源直　流进线都取至直流主母线，并与直流共用一组蓄电池。　屏柜配置：本项目总共配置ｌ１面屏柜，与常规屏柜配置方案相比减　少了３个屏柜。组屏方案如下　屏柜类型　数量／面　充电屏　】　馈电屏　２　电池屏　３　逆变屏　１　通信屏　１　交流进线屏　ｌ　交流馈电屏　２　监控通信：本系统中设置一个一体化直流总监控和绝缘巡检、通信　电源、交流电源，ＵＰＳ电源４个子监控。４个子监控各自对自己的单元的　功能运行进行实时监测，并能及时采集数据和反馈电信号给总监控　一　体化总监控也可以对各个子监控做相应配置和参数的修改，并能通过　Ｒｓ４８５／Ｒｓ２３２或者以太网口与后台通信，为后台值班人员更好地掌握　现场一体化电源运行情况提供了便利。　５．结语　变电站交直流一体化电源系统是现有变电站占用电源设计和管理　模式的创新和发展。近几年随着数字化变电站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　站用电源系统的建设和管理模式，其技术先进、维护方便、运行安全可　靠，具有良好的经济效益和社会效益。不管是现在还是将来，都会得到　广泛的推广和应用，具有良好的发展前景。　

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０９—００７８—０２　

交直流一体化电源在智　能变　电站中应用的优势　

陈波　

（珠海华成电力设计院有限公司广东珠海５１９０００）　

摘要：近年来，随着电网体制的不断改革和扩张，传统变电站已经无法满足电网输配电的需求，智能化变电站已经逐渐展露头　

角并且得到了广泛的关注。在智能变电站中，大多数设备都是自动化无人操作，如果仍然采用分散型设计的电源不仅不利于变电站的　

管理，而且对于变电站的智能化也有着负面的影响。随着交直流一体化电源的提出，智能化变电站已经逐渐采用并重视了这种电源设　

计方法，通过众多智能化变电站实例说明，交直流一体化电源的优势明显，值得大力的推广和使用。本文就交直流一体化电源进行了　

详细的探讨，希望能够为我国变电站的智能化提供‘些帮助。　

关键词：智能变电站；交直流一体化电源；直流操作电源；通信电源　

引言　

交直流一体化电源是当前智能变电站中最为高效、最为适用的电源　

系统，它不仅有利于变电站的智能化、自动化，而且便于变电站统一管　理。下面笔者就交直流一体化电源进行了介绍，并就其在智能化变电站　

中的运用优势进行了分析和探讨，仅供参考。　

ｌ交直流一体化电源介绍　

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，其一次线路图如下所示：　

图１电源一体化一次线路图　如图１所示，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ｌ共享平台，实现