一体化电源在变电站中的应用

李红飞

摘 要：分析了传统交直流控制电源系统的类型和现状，并提出了变电站交直流一体化电源的解决方案。通过介绍变电站交直流一体化电源的原理和选型方法，总结了交直流一体化电源的优点。交直流一体化电源具有较高的经济效益和社会效益。

关键词：电力系统；电源系统；自动装置；独立设计

中图分类号：TM912 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.124

智能化电网的不断深入和发展极大地推动了我国电力事业的发展。同时，智能化电源面临着前所未有的挑战，人们对其提出了更高的要求。基于综合效益和实际运营方面的考虑，变电站的交直流一体化电源应运而生，在今后的很长一段时间内都将在电力事业上起到举足轻重的作用。本文就交直流一体化电源的特点及其在实际电站中的应用进行讨论。

1 交直流控制电源系统的类型和现状

以往，变电站交直流电源有4种：①直流电源。可保证变电站直流电源系统的精确控制、自动装置的信号和执行器电源的保护，通常称为直流操作电源。②交流电源。服务于照明设备和动力设备的电源系统称为交流电源。③交流不停电源。在一些特殊场所，比如医院的急救室等，为特殊设备提供不间断电源的称为交流不停电源。④通讯电源。一般对通讯设备提供直流电的电源统称为通讯电源。

在实际的设计和使用过程中，电源系统的各个工作电源都是独立工作、分开设计的，设备由不同的供应商生产、安装和调试，且该系统中的供电系统由专人专管。但在实际管护过程中，仍存在一定的问题，主要表现在以下3方面。

1.1 维护困难

目前，经营中的变电站采用的控制电源设备有4种，即直流电源、交流电源、交流不停电源和通讯电源。控制方式的设计采用独立管控方式，不同的系统分管于不同供应商的专业人员。整个系统由多个部分组成，出现多人、多单位管理的情况，很难形成管控维护体系。这样的管理方式可能会造成管理漏洞，无法对整体系统进行维护。此外，多个部门参与的电源系统维护也会大大增加维护成本和延长检测周期，不利于问题的发现和处理；交直流控制电源产品没有规范的管理章程和系统的监管设备，难以实现数字化、科技化的管理，一旦电源出现问题，则需要向多个提供商寻求解决办法，且反馈机制滞后。

1.2 性价比低

如果采用传统的电池，则会造成直流电源、交流电源、交流不间断电源和通讯电源的独立设置，且由不同的供应商提供。配置电源系统自动切换设备中添加了模块设施重复充电系统，进而增加了电源管理成本，造成了一定的资源浪费，也为各个运营商之间的沟通带来了不便。

1.3 缺乏系统管理

虽然在变电站中应该通过协议的方式解决监测设备通信协议的兼容性问题，但因对整个变电站供电系统的管理不统一，难以实现数据共享，无法进行变电站供电协调。

2 交直流一体化电源的优点

交直流一体化电源的优点有以下3点：①“UPS蓄电池+操作蓄电池组+通信蓄电池组”合并一体配置，可以减少蓄电池组配置组数，简化基建设计，同时，减少UPS电池和通信蓄电池的日常维护和管理；②采用模块化设计，解决了二次线车站施工中的屏蔽电缆问题，开关智能模块可监测开关位置，且具备事故跳闸报警，负载电流、漏电流和电源无盲点监视功能；③建立了统一站用电源管理平台，解决了站用电源信息共享问题，采用IEC61850实现了与变电站自动化系统的连接。

3 一体化电源的设计选型

一体化电源的设计选型分为以下3方面：①直流操作电源是电池芯供应变电站控制综合电力系统的总后备电源，在选择计算容量时，除统计直流控制负荷外，还应统计电力专用的UPS和INV，以及通信用DC-DC的负荷容量，从而满足一体化电源系统全部事故放电容量的要求。②通信用DC-DC由直流母线供电。DC-DC的直流容量应添加常规负载的直流操作电源系统，并集成电源系统的计算选择，应满足负荷要求和电池充电装置的充电容量要求。③直流操作电源的监控装置。一体化电源系统采用总体监控模板，要求与电力部门设置的专用的UPS、INV和DC-DC等一致，以总线链接的方式相互链接在一起，通过总监控单元改进数据记录，分析、判断和管理系统功能，从而实现综合电力系统的集中监控和管理。

4 交直流一体化电源的解决方案

随着数字化变电站的不断发展，人们对电力系统、智能变电站的可靠性、经济性和节能性等提出了更高的要求。具有交流和直流电源系统集成完全符合上述要求，因此，在箱式变电站供电系统内进行了全面整合。

4.1 交直流一体化电源的定义

交直流一体化电源是指将直流电源、电力用交流不间断电源（UPS）、电力用逆变电源（INV）与通信用直流变换电源（DC/DC）等装置合为一体，共享蓄电池直流电源，形成成套的设备和统一的监测系统。通过建立变电站集中控制装置，实现了变电站进出线和站全参数的监测，满足了交流和直流控制集成的电源监控和管理。

4.2 交直流一体化电源的特点

4.2.1 统一集中供电

该系统为集成电源设备，是不断探索形成的优化组合，组成了集中组屏站功率控制系统，可满足电力设备集成的交钥匙工程需要。

4.2.2 统一信息管理

集成电源设备集中控制装置提供的交流和直流监控管理系统是完整的，实现了参数的监测和管理、组建了变电站直流控制电源。

4.2.3 统一设备维护

通过维护界面集成一体化电源设备和专家维护的实施，大大降低了设备运行的故障率和维护成本。

5 结束语

一体化电源的诞生不仅是交流和直流电源在传统网站的整合，更是每一个电源子系统在统一平台的智能管理。其中，综合监控平台的作用尤为重要，它不仅是独立的个体、报警装置和简单的显示操作数据，还能实时监测和智能分析各子系统，从而实现更加智能化的管理。比如电池的充电、放电，电池监测、绝缘自动监测和馈线电流综合分析等。从目前的情况看，在不久的将来，我们将能使用真正的智能交直流一体化电源。

参考文献

[1]Andrzej Wljtasik.通信系统中选用一体化电源模块还是分立元件组装电源[J].电子产品世界，2003（12）.

[2]李瑾，张宇，李景霖，等.磷酸铁锂电池在变电站系统应用的可行性分析[J].华东电力，2009（10）.

〔编辑：张思楠〕