直流电源智能监控管理系统

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：（1）如何可靠且稳定的将智能站交流电源启动切换实现的问题;（2）电力专用逆变电源产生能够影响负载设备的一些干扰，如被电气隔离的电源直流、交流输出与输入或动态瞬变、杂讯干扰等。

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 equipm ent 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。

第一章概述1.1 引言XPZM系列智能高频开关电力操作电源系统是我公司集多年开发和设备网上运行经验设计的高可靠产品，由高频开关电源模块、智能监控组成.本产品适用于电力、石化、冶金、电气化铁路等需要220V/110V直流电源的场合,广泛适用于发电厂、水电站以及各类变电站、开闭所和用户变中,为断路器分合闸及二次回路中的仪器仪表、继电保护和故障照明提供直流电源。

1.2 系统特点●系统全模块化设计，简洁、直观，组屏方便，多台高频开关充电模块并联运行，N+1热备份；●超宽的电压输入范围，电网适用性强，可用于环境相对恶劣的场所；●充电模块可带电插拔，在线维护方便快捷；●充电模块智能控制，输出电压、电流平滑调节；自主均流，稳定性好，均流精度高（输出电流最大不平衡度小于3%）；●系统设计采用IEC 国际电工委员会、UL、EN 等国际标准，可靠性与安全性有充分保障；●监控系统采用触摸屏或大屏幕液晶汉字显示，人机界面友善、操作直观方便；●可通过监控模块进行系统各部分的参数设置，界面友好操作方便；●开放式接口设计，具有强大的通讯功能，很方便实现与变电站RTU 装置或电厂计算机监控系统DCS 相连；●三级集散式监控系统实现对电源系统的遥测、遥控、遥信、遥调、以及无人值守；●蓄电池自动管理及保护，实时自动监测蓄电池的端电压、充放电电流并控制蓄电池的均充和浮充转换，设有电池过/欠压和充电过流声光告警及温度自动补偿功能；1.3 系统正常使用条件：●室内使用，且通风良好；●运行地点无导电微粒或爆炸危险介质，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽，无强电磁场干扰；●交流电网电压波形为正弦波，电网电压幅值的持续波动范围不超过额定值的20％；●交流电网频率波动范围不超过5％；；●使用环境温度不低于-5℃，不高于45℃，在设备停用期间，环境温度允许范围：-25℃～+50℃；●使用环境的最大相对湿度不超过90％RH（25±5℃时），且无凝露现象；●安装地基无振动或冲击，垂直倾斜度不超过5%；●海拔不超过2000m;* 注：使用条件与上述条件不相符时，请与制造商协商解决！1.4 型号说明：X P Z M - 220V / 20A - 65A.h□□□□-□/□-□7系统电池容量6系统额定电流5系统额定电压4电池种类3直流电源2设备结构形式1设计序号1．5 主要参数：1．6 外型结构：系统由充电柜、馈电柜和电池柜组成，系统容量不大于100AH 时，可采用充馈电一体柜系统，金属安装支架、各元器件接地点对直流设备总接地点之间电阻值不大于0.1Ω.柜体外形基本尺寸：⏹宽度尺寸B（㎜）：800、1000、1200；⏹高度尺寸H（㎜）：2000、2200、2300；⏹深度尺寸D（㎜）：600、800、1000、1200；1.7 系统工作原理电力操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、监控模块、配电监控、降压硅链（降压单元）、直流馈电单元（包括合闸分路、控制分路）、绝缘监测等几大部分组成。

第1章绪论1.1直流电源监控系统简介电力直流电源系统主要用于电力系统中的发电厂、水电站和各类变电站，用于断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护、事故照明和不可断电装置等负载提供工作直流电源。

它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

电力直流电源系统主要包括降压装置、交流配电、整流器、蓄电池组、直流配电等部分。

其所要实现的功能是：蓄电池电压电流监控、充电机充电方式自动控制、蓄电池-充电机系统的智能化管理、控制回路和动力回路的状态监控、绝缘监控、三相交流电源监测等。

由于电力直流电源系统常常用于重要的场合，要求不能断电，所以直流电源系统可靠与否直接影响到供电配电系统的安全运行,而功能强弱则影响系统的良性运行和蓄电池的使用寿命。

随着电力系统自动化、计算机控制和电力电子技术的发展及实际现场运行和维护的需要,对直流电源系统的要求也相应提高,因此在这方面进行研究和开发很有必要。

1.2发展现状及研究意义20世纪90年代初期，由于我国直流电源系统设备陈旧，引发了不少事故，引起了各方面的高度重视。

为此电力部组织研制了先进的、系列化的直流电源成套装置来装备电网，以确保电网的完全可靠运行。

之后，电力部又组织了微机控制电力直流电源系统的研制，用监控装置代替了人对电源系统进行维护和管理，以适应无人值守变电站的需要。

这两项研制任务的完成，促进了我国电力工程直流电源系统的更新换代和直流电源制造行业的技术进步，提高了电网直流电源系统的自动化程度。

进入20世纪90年代末期，电力直流电源系统又掀起了新一轮的技术改造，改造的重点集中在两个方面：一是研制高频开关电源模块替代相控电源；二是研制功能更强的新一代监控装置。

对于电力直流电源系统监控的研究，有两方面的意义：1)阀控密封铅酸蓄电池智能维护的需要铅酸蓄电池自1859年法国人普兰特发明至今已有一百多年的历史,一百多年来铅酸蓄电池有了极大的发展。

20世纪70年代初,产生了阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA: valve regulated lead-acid)，它有密封、免维护、自放电小、性能稳定、经济实用等优点，自出现以来就以优良的性能价格比,安全可靠的使用性能而迅速占领市场,被广泛应用于电力工业和邮电通信。

智能交直流一体化站用电源系统的应用摘要：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：智能变电站；交直流；一体化；电源系统0引言随着变电站数字化程度越来越高以及智能化试点变电站的投运，相应提高站用电源整体的运行管理水平具有非常重要的意义。

目前，现有站用电源在资源整合、自动化水平、管理模式等方面都还存在很大的优化空间，本文提出一种新的变电站电源系统设计理念，将站用交流电源系统、直流电源系统、逆变电源系统、通信电源系统等一体化设计、一体化配置、一体化监控。

其运行工况和信息数据通过一体化监控监控单元展示并转换为DL/T860标准模型数据接入自动化系统并上传至远方控制中心。

1常规性变电站的电源系统应用现状分析常规性变电站,依旧是我国当前电力事业中最为广泛、普遍设置的一种类型。

特别是对于我国这种地域宽广,技术更新不可能协调一致,所以常规性变电站依旧在我国的变电站运作系统中发挥着重要作用,常规性变电站,它的电源系统通常分为直流系统、交流系统、UPS和通信电源系统等几种不同的类型，站用电源系统主要为变电站内主要设备提供储能、加热、通风、操作电源及站内检修照明电源。

在一般的变电站运营模式下,交流系统是变电站的主要能源供应设备。

例如具体的电能储蓄、电源操作等工作都需要依赖交流系统来予以完成。

这就意味着,交流系统的稳定性能如何,会直接影响到整个变电站的运行是否稳定、可靠。

电源是整个变电站工作和运行的重中之重,当前我们的变电站,一般采用的是各个电源子系统分开设计、分开管理和使用、分开组屏,不同的电源系统由不同的生产商进行研发、生产、组装以及后期的安装、调试等。

变电站直流网络在线监控系统的实现刘昌界(安徽省电力公司毫州供电公司，安徽亳州236800)岱商要l提出了一种可舛变电站内尤其是无人值班变电站内的直流i受备进秆远方在线监控的系统，它利用公司的局城网B／s技本，gL4钟r 一台公司局域网内的微型机上可以实现：直流设务远方监控、直流设备运行历史查询和设备运行异常的情况E搬等功能。

鹾÷键词】变电站；直流；在线监控系统1系统应用的背景电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。

它的作用是：正常时为变电站内的断路器提供合闸直流电源：故障时，当厂、站用电中断的情况下为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信提供工作直流电源。

它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

过去，公司各个变电站都有人值守，可以对直流设备的运行状态进行定期检查，因而可以及时发现并处理其出现的异常现象，保证变电站的安全稳定运行。

目前，公司大力实行集控站模式，推广无人值班变电站，虽然集控中心可以通过自动化获取变电站运行隋况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息(包括：遥信量——充电机交流电源故障，充电机故障，直流绝缘接地，直流电源电压异常：遥测■——_j空母电压)。

它不能反映直流系统运行的详细信息，特别是它不能发现系统刚刚开始出现异常运行的情况，直到长期的异常运行发展为故障时才上发集控中心，此时，事故已经扩大。

如果能在异常现象刚出现时就及时发现并及时处理，就可以避免异常情况扩大。

所以需要设备维护人员对其进行定期检查。

此外，对直流设备运行的控制也是由维护人员进行现场操作的。

变电站多，维护人员少，显然无法保证按期按量完成。

在这种情况下，直流监控系统应运而生。

它的主要作用就是把各变电站的直流设备信息E送到监控中心，供其查询，同时监控中心也可以向各站发送控制命令。

这样，维护人员不但可以在监控中心对直流设备进行远方监控，还可以及时发现设备运行的不正常状态，及时处理，而不等其发展演变成事故。