探讨交直流一体化电源系统的优化设计

郭锐 刘华龙 王政

【摘  要】智能化、机器化、无人值守变电站依据其必要的安全性能，以及其管理工作的高效性、自动化水平等内容，有效提升我国电源系统的整体质量水平，为了有效提升我国电力系统的使用率，广泛应用交直流一体化的电源系统方式是非常必要的。

【关键词】交直流;一体化电源系统;优化设计

一、交直流一体化电源系统的应用特点

科学、合理地使用直流电源系统、交流电源系统、UPS电源系统、通信电源系统、一体化优化方案，能够高效实现对于智能化、无人值守变电站全方位监控。合理应用一体化监控系统不仅能够有效提升变电站内部的具体使用情况的分析监控，还可以高效使用其监控模块，同时实现对各个电源子系的科学化分析，进而帮助站内电源系统实现信息资源共享，也为建设数字化电源软件环境做好坚实铺垫。智能化与模块化的使用方式能够合理分化智能无人值守变电站电源功能，形成具有切实可行性的智能电源硬件平台应用模式，并且不需要进行重复性接线过程，以及二次跨屏电缆建设。一体化控制平台还应该透明地将变电站智能化、无人值守等运行情况以及相关数据展示出来，同时显示其在远方控制中心，以及智能化、无人值守变电站不断完善成具有开放性质的统一化系统。

二、交直流一体化电源系统的发展趋势和现状

2.1交直流一体化电源系统的发展趋势

电源技术的发展历经了磁放式、相控式、高频式三个发展阶段，其中高频开关电源发展至今，其技术应用比较成熟，从电源的功能性角度分析能够满足变电站站用电源要求。随着电源技术的逐渐优化，如今的变电站站用电源可以分为直流电源、交流电源系统、UPS、通信电源系统等。这些电源系统的安装、调试都需要不同的专业人员进行管理，从而导致了变电站站用电源运行的自动化程度不高。并且电源的经济性比较差，导致系统进行安装、维修协调环节中比价困难。基于变电站电源的现状，国家电网系统研发出交直流一体化电源系统，该系统能够将电网中分散化管理的电源系统进行统一化的管理。

2.2交直流一体化电源系统应用现状

交直流一体化电源系统在变电站中的应用，在很短的时间内就取得了比较好的效果。目前在变电站中交直流一体化电源系统主要应用形式有以下三种：

①智能化的站用交直流一体化电源系统。该电源系统能够建立站用电源信息共享平台，将交流、直流、通信电源网络化智能化处理。在电源系统的设计上，将以往的通信蓄电池组以及充电装置取消，应用DC/DC变换器，代替USP蓄电池，使得电源逆变器能够直接挂于直流母线。在系统的波形处理上，实现统一处理，使电源的状态检修更加便利。

②数字化站用交直流一体化电源系统。该电源系统应用智能化模块，采用IEC61850规约，系统比较开放。

③程序化站用电源直流一体化系统，其主要的功能就是能够实现电源与负荷的相互结合，将辅助系统纳入到控制范围中。

三、交直流一体化电源系统优化设计方案

3.1直流系统

①应用具有并联特性的智能电池组件和阀控式铅酸蓄电池进行直流电源的科学设计，以最小的投资获得最大的应用效果。

②对二次设备内中的部件与设备进行科学维護。如：设计两套独立直流电源系统，使得220V直流通过隔离后可以变换为48V，最终为通信负荷提供电源上的保障。

③采用模块化构造的交流不停电电源系统，双主机冗余配置，保障其具有2h满负荷放电时间、8kVA的容量。

3.2交流系统

应用双电源智能化自动切换开关，可以有效地对交流电源线路进行控制与监测。这种开关不仅可以对交流电源线路进行电气闭锁，还可以进行机械闭锁，从根本上保障电源的安全切换。另外，应用双电源智能化自动切换开关还可以对变电站中的集控中心和监控系统进行远端切换。事实表明，这种应用方式有利于变电站事故处理与倒闸操作，全面提高了交流电源进线的可靠性，最终提升了交直流一体化电源系统的应用质量和水平。

3.3进行一体化模块化电源组屏

交直流一体化电源系统外观如图1所示。应用的主要部件有：并联智能电池组件馈线柜、事故照明逆变电源柜、交流站用电源、通信电源、智能化一体化交直流电源监控系统等。设计方案：应用智能化一体化交直流电源监控系统与通信电源等实现电源整体系统的报警、数据信息的远程遥控操作、运行数据和信息的记录与保存，各子系统与总控制器进行科学的通信连接，最终使电源监控系统更好满足变电站的应用要求;通过模块化的处理，多个电源组屏形成一个有效模块，提高整个电源系统的安装效率，缩短工期。可以将并联智能电池组件柜的每6个面组成一个模块，把一次交流电源柜组成一个模块，将事故照明逆变电源柜、交流站用电源柜组成一个模块。

3.4系统故障的解决措施

①提升交直流一体化电源系统抵御各种故障的能力。主要方式是建设科学一体化的故障报警系统与监控系统，加强预防与维修，保障系统的性能。

②进行电源管理机制的创新，建立完整的电源维护系统，保障电源系统运行的科学与安全。具体方法包括：强化责任意识，使工作人员能对电源系统出现的问题进行科学快速的维修;加强对于电力维修人员的专业培训力度;对于人为原因造成的故障要追究责任人的责任，明确赏罚;建立一套电源运行的风险评估系统，运用科学的方法有效降低运行线路及运行设备的故障率，比如，可以运用网络软件新技术设计出一套电源运行系统的故障报警及科学维护系统，对电网中电源系统线路和设备的正常运行进行实时监督，对出现问题的地点进行科学的预警和报警，便于维修人员快速赶到现场进行线路或设备的维修;对于电源系统运行的重点地区可以运用远程电子监控系统进行线路及设备的重点监视，保障电源系统的有效运行。

3.5开展合理化的电源系统维护

①对于经常使用的电源设备进行定期的维护和安全检查，制定出科学的整改方案，对电源系统定期进行升级，保障电源设备及运行线路的安全。

②在用电高峰期需要对电源设备及运行线路进行数据检查，对于安全隐患要及时进行排查、分析、维修，并且要对整个过程进行科学的记录，便于日后进行总结、改进与提高。

3.6运用新技术

①运用科学的电力维护设备保障运行线路的绝缘性能和安全性。

②运用最新最先进性的设备部件更换已经长时间超负荷运行的电源系统设备部件，有利于消除故障的成因，提高供电线路的绝缘性能，保障电源系统设备的科学、高效、安全运行。

结语

综上所述，交直流一体化电源系统在变电站中的应用，在很短的时间内就取得了比较好的效果。目前的变电站交流一体化电源系统主要采用分布式的架构，能够将站用交流电源、直流操控电源、交流不间断电源、通信电源、配电单元等部分进行一体化的配置。

参考文献：

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