发电厂升压站一体化电源系统的设计与应用

2018-09-10王晖

河南科技 2018年14期

关键词：设计与应用

王晖

摘要：本文分析了发电厂升压站电源系统的现状和存在的问题，针对这些问题，结合交直流一体化电源系统在变电站中的成熟应用，介绍了发电厂升压站交直流一体化电源系统设计的可行性及配置方案，并通过实际应用分析了其优越性。

关键词：交直流一体化电源系统；发电厂升压站；设计与应用

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）14-00155-02

Design and Application of Integrated Power Supply System for

Power Plant Step-up Station

WANG Hui

（State Nuclear Electric Power Planning Design and Research Institute Co.， Ltd.， Beijing 100095）

Abstract： This paper analyzed the current situation and existing problems of the power system of the booster station in the power plant. In view of these problems， combined with the mature application of the AC and DC integrated power system in the substation， the feasibility and configuration scheme of the design of the AC and DC integrated power system for the boost station of the power plant were introduced. Its advantages were analyzed by practical application.

Keywords： AC/DC integrated power supply system；power plant step-up station；design and application

發电厂升压站的电源系统是升压站安全运行的基础，担负着升压站内电气设备、监控系统等稳定可靠不间断供电的任务。目前，国内发电厂升压站交直流电源系统大部分仍采用常规的一套交流电源系统、一套直流电源系统、一套不停电电源系统和一套用于通信设备的直流系统。随着升压站综合自动化程度越来越高，原有的独立、分散、耗能的交直流电源系统将很难满足要求，因此，提高升压站电源系统的整体设计、运行、管理水平具有非常重要的意义。交直流一体化电源系统已经在常规变电站及智能化变电站中被广泛推广使用，根据升压站和变电站的相似性，交直流一体化电源系统也被用于发电厂升压站，可使其逐步向统一的数字化、智能化方向发展。

1 发电厂升压站电源系统现状及存在问题

常规发电厂升压站电源系统分为交流系统、直流系统、交流不停电电源系统（UPS）和通信电源系统等。交流电源系统主要为暖通风机、空调、加热照明和直流充电机等设备提供电源；直流电源系统主要为控制、信号和继电保护装置等提供电源；交流不停电电源系统主要为监控系统、电能计量和调度数据网等设备提供电源；通信电源系统主要为通信传输设备和网络设备等提供电源。各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试。但是，仍存在以下问题。

①自动化程度不高。由不同厂商提供的各子系统设备通信规约一般不兼容，难以实现系统化管理，自动化程度低，缺乏统一的系统管理平台。

②资源配置浪费。由不同供应商分别设计各子系统，电源资源不能综合考虑，造成配置重复，使投资增加。

③安装、运行维护不便。各个子系统设备的供应商不同，使安装、调试及售后服务协调困难，效率低下。

2 交直流一体化电源系统技术的特点

交直流一体化电源系统是指将交流电源、直流电源、不停电电源（UPS）和通信电源等统一设计、监控、生产、调试、服务，实现站用电源安全化、网络化、智能化、一体化。其特点主要有以下几方面。通过统一监控、信息共享，实现电源系统安全化、网络化和一体化；②使直流电源及交流不停电电源（UPS）共用蓄电池组，取消了通信电源的蓄电池，使用直流变换电源（DC/DC）直接从直流母线上为通信负荷供电；③通过所有开关智能模块化，减少二次接线，减少跨屏二次电缆，提高可靠性；④通过统一的接口和规约与监控系统通信，解决由不同供应商提供的各个独立电源通信规约兼容等问题；⑤由同一厂家提供统一的设计、生产、安装、运维及售后服务，可减少协调沟通等问题，提高整体管理水平。

3 一体化电源系统的配置方案与应用

本文以某燃机电厂升压站一体化电源配置为例，该升压站电压等级为220kV，双母线接线，共8个配电装置间隔。一体化电源系统配置如下。

3.1 交流电源

升压站交流电源主要为暖通风机、空调、加热照明和直流充电机等设备提供电源。由于发电厂设计分工不同，一般全厂交流电源由电气一次统一考虑设计，在发电厂升压站设置交流MCC段，相应配置交流配电柜为升压站负荷提供常规交流电源。

3.2 直流电源

升压站直流电源系统主要为控制、信号、继电保护装置等提供电源。

本工程设置两组300Ah阀控式密封铅酸蓄电池，电压等级220V，两组蓄电池分别布置在独立专用的蓄电池室；配置3组充电装置，其中一组为公用充电装置；设置两段直流母线，两段母线之间设有联络开关，采用辐射状供电方式；蓄电池出口设置断路器，馈线开关根据负荷数量及大小配置；配置蓄电池巡检装置、监控主机、蓄电池放电装置、母线电压绝缘监察装置、变送器、仪表和指示灯等设备[1，2]。

3.3 交流不停电电源（UPS）

交流不停电电源系统主要为监控系统、电能计量和调度数据网等对电源质量要求很高的设备提供不间断电源。

本工程配置两套10kVA交流不停电电源系统，输出电压为220V。配置2套UPS主机，自带旁路，分别向各自的母线段供电，设置联络开关，馈线开关根据负荷数量及大小配置，配置变送器、仪表和指示灯等设备。交流不停电电源系统的直流输入取自直流系统的蓄电池组，不再单独配置蓄电池。交流不停电电源系统的通信接口与一体化集中监控装置连接为一体，实现对交流不停电电源系统的监控管理。

3.4 通信直流电源

通信电源系统主要为通信传输设备、网络设备等提供可靠电源。通信直流系统电压等级一般为48V。

本工程由于设计分工不同，仍采用常规通信电源设计。设置了两组48V蓄电池组，两组蓄电池布置在一个专用蓄电池室，中间设置防火墙；设两段直流母线接线，馈线采用辐射状供电方式。

若采用一体化设计方案，可使用220V或110V蓄电池供电的电力用直流电源变换器，利用DC/DC电源变换装置代替原通信48V蓄电池电源系统，将DC/DC装置作为直流系统的负荷考虑。可设置2套DC/DC变换器，电源分别引自不同的直流系统母线段，不再设置通信专用蓄电池；设置两段单母线接线向通信48V电源负荷供电。

4 升压站一体化电源系统的优越性

4.1 节约资源优化配置

将直流电源蓄电池组、UPS蓄电池组和通信蓄电池组合并为一套蓄电池组，进行统一设计，可减少配置专用的通信蓄电池室，减少重复配置，节约占地空间，减少造价。

4.2 监控一体化

系统各部分之间通过网络连接，接入一体化监控装置，对其运行状态进行实时监测，通过实时和历史数据的对比分析，对其运行工况进行科学评价和性能分析，为进一步建设数字化或智能化升压站提供必要的技术准备和实践。

4.3 接口统一

所有子系统数据信息可以采用统一的接口及规约与网络微机监控系统通信。配置统一的监控装置，具有完善的功能，统一接口、统一通信协议，减少重复配置，减少与监控系统的接口数量，提高系统网络化、智能化程度。

4.4 供货商唯一

各子系統设备由唯一的供货厂商统一负责生产、安装和调试等，减少了各个厂家配合的接口。可以使所有柜体的尺寸和形式保持一致，避免采用非标尺寸柜体，整体更加美观统一；也可以在组屏时充分考虑柜内的空间利用率，有效减少屏柜数量和占地空间；调试及后期维护时，可以减少协调及沟通工作量，也方便维护。

5 结语

交直流一体化电源系统是电源管理模式的发展与创新，可以解决常规分散式电源系统的弊端，提高电源系统可靠性，减少工程一次投资，降低安装维护费用。发电厂升压站采用交直流一体化电源系统，其技术先进、维护方便，运行安全可靠，对发电厂升压站进一步提高数字化及智能化具有重要意义。

参考文献：