智能高频电力操作电源系统在石化企业的应用

张静波，师萍

（甘肃兰州石化公司电仪事业部/仪表厂，甘肃 兰州 730060）

1 引言

随着石化企业信息化、自动化脚步的加快和程度的加深，为安全环保的生产提供可靠、高质量的电源就显得至关重要。我国电网建设与电源点建设不协调使得电网所承载的压力越来越大，某些区域甚至超负荷运载来满足市场的供需平衡关系，这种超负荷运行为安全环保的生产埋下了安全隐患，提供安全不间断的直流电源就显得十分必要。我公司30kV变电所使用的是艾默生公司生产的PowerMaster电力操作电源系统。

2 PowerMaster电力操作电源系统原理和关键部件

2.1 原理

如果把电力操作电源系统看作是一个整体的项目，由交流配电部分、整流部分、直流馈电部分、监控部分组成。其中交流配电部分主要由交流配电单元组成就相当于P（计划）部分；整流部分由充电模块和隔离二极管组成就相当于D（执行）部分；直流馈电部分由降压硅链、绝缘监测、合闸分路和控制分路组成就相当于C（检查）部分，监控部分由监控模块和配电监控组成就相当于A（改善）。这构成了一个完整的PDCA循环。原理如图1所示。

图1 电力操作电源系统原理框图

系统交流输入电源正常时，两路输入经交流切换控制回路选择其中之一输入，并通过交流配电单元向各个充电模块供电。充电模块将三相交流电转换为220V或110V的直流，经隔离二极管过滤后并联输出，一路给电池充电，一路通过合闸分路和控制分路给负载提供正常的直流电源。交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池通过合闸分路和控制分路给负载供电。交流输入电源恢复正常以后，充电模块自动恢复对电池充电，如图2所示。

图2 系统能量流动图

监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制，充电柜、馈电柜的运行参数、充电模块运行参数分别由配电监控电路和充电模块内部的监控电路采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的信息上报给监控模块，由监控模块统一处理后，显示在人机界面上。

2.2 关键部件

监控模块可分为两部分，分别是对内部充电模块的监控和对外部电池组的监控。监控模块收集下级监控部件的信息，将这些信息进行分析和运算后进行显示、报警或者向控制回路出控制命令。

3 PowerMaster电力操作电源系统的应用

继电保护的正常工作能有力地提高电力系统运行的安全可靠，所以直流电源为继电保护完成其五种必须具备的基本性能提供了不可或缺的支持:①安全性:继电保护装置应在不该动作时坚决不动作，不应发生误动作现象。②可靠性:继电保护装置应在该动作时及时动作，不应发生拒动作现象。③快速性:继电保护装置应能以整定的最短时限将故障部分或异常工况从系统中切除或消除。④选择性:继电保护装置应在影响最小的区间内按照整定将故障部分从系统中切除，以保证最大范围内的无故障部分继续供电。⑤灵敏性:表示继电保护装置反映故障的能力。

将6kV及以上电压等级中的备自投装置更换为无扰动控制装置，可实现馈线一低、馈线一高、馈线二低、馈线二高、母联多开关间的快速切换；将400V电压等级中的备自投更换为无扰动稳定控制装置，可实现多开关间的同期切换。无扰动稳定控制装置具有能在很短时间内实现切换的能力，确保了母线电压不下降（或母线不失压，残压频率下降1Hz以下，角度在30°以内，幅值在90%以上），低电压保护不启动，交流接触器不脱扣，同时也防止了事故切换过程中两电源并列合环，达到了工艺流程正常、连续、平稳运行，实现系统无扰动供电，这就需要有一个稳定不间断、高质量的直流电源。

总之，电力系统的稳定运行作为石化企业安全生产的要素之一因为其独特性，显得尤为重要，而直流电源作为电力系统中非常重要的一种二次设备，其主要功能是给继电保护、开关分合及控制，无扰动控制装置提供可靠的不间断直流操作电源。为企业PDCA闭环管理实现安全生产，设备安全运行提供了强有力的支持。

［1］吴昌，孙树莉.电力系统分析［M］.北京：水利电力出版社，1988.

［2］周世和.浅谈高压系统中备自投的设定［J］.电世界，2004（3）：27，28.

［3］贺家李.宋从矩电力系统继电保护原理［M］.北京：中国电力出版社，1994.

［4］PowerMaster智能高频开关电力操作电源系统用户手册［Z］.艾默生网络能源有限公司.