交直流一体化电源在110 kV变电站中的应用

李征

摘要：在我们国家不断繁荣发展的今天，作为新型变电站能源系统的智能变电站交直流一体化电源系统，是在系统性整合交流与直流电源的基础上形成的交直流一体化电源系统，有助于智能变电站安全、稳定运行的实现。以传统110kV变电站电源系统为基础通过创新发展而形成的交直流一体化电源系统，有着更合理的结构、更先进的技术、更方便的运行维护。建设并投产的数字化变电站相继增加，加上全面建设的全国智能变电站试点项目，传统变电站电源系统正在被交直流一体化电源系统取代，110kV变电站电源管理水平将会实现巨大提升。

关键词：交直流;一体化;电源;110kV变电站;应用

引言

随着社会的不断进步，科学技术的不断创新，110kV变电站由于其具有一定的安全性、有效性、自动化与智能化水平相对较高等优势，在不断提升变电站电源系统建设质量与建设水平中具有不可或缺的作用，推动了交直流一体化电源系统设计的不断发展与完善。

关键词：交直流一体化电源;110 kV变电站;应用

1交直流一体化电源简介

交直流一体化电源系统采用智能模块化设计，将交流直流电源、U P S、通信电源、事故照明等装置进行一体化组合设计，共同使用直流系统的蓄电池组;微机监控系统实现统一对成套设备的各种模拟和开关信号监控，总监控单元实现统一状态显示和故障处理，能够依据蓄电池组的实际运行情况，实现均、浮充状态的自动转换，从而达到蓄电池智能管理的目的。该组合方式是以直流电源为核心，因此本文重点介绍了直流装置与蓄电池的施工质量控制。110 kV 变电站中使用交直流一体化电源系统是对变电站工作方式的一种创新，也是响应时代需求使电力系统重新焕发生机的手段。这项技术在实践中的应用实例较少。110 kV 变电站是一体化电源系统发展的开端。随着技术的进步，这项技术将逐渐拓展到更高级别的变电站中。交直流一体化电源技术来源于传统电力系统技术，但又利用创新性理念对原有技术进行了改进，使其成为当下的热门，同时也成为我国电力系统改革与创新的指导因素之一。虽然目前交直流一体化电源系统没有得到广泛应用，但发展前景值得期待。就目前发展及使用状况来看，交直流一体化电源系统存在一些问题，如技术发展程度不高、普及率较低以及国家电网利用传统技术的理念较为深厚等。随着研究的不断深入推进，交直流一体化电源系统必将占据我国电力系统的重要位置。

2交直流一体化电源在110 kV变电站中的应用优势

2.1节约资源、优化配置

将直流电源蓄电池组、UPS蓄电池组、通信蓄电池组合并为1组蓄电池，进行统一设计，合理组屏布置，减少重复配置、节约占地空间，并对改善环境质量具有积极的作用。

2.2监控装置

监控装置实时监控各个子系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理。监控装置包括交流电源监测模块、直流馈线监测模块、直流电压监测模块、直流绝缘监测模块、蓄电池管理单元、UPS控制模块、通信电源监测模块。监控装置作为一体化电源系统的集中监控管理单元，能够同时监控交流电源、直流电源、UPS电源和通信电源等设备。对上与110 kV变电站站控系统通信，实现站控系统对一体化电源系统的远程监控管理;对下与各子系统监控模块通信，实现一体化电源系统的综合监视和集中管理。

2.3便于统一管理

交直流一体化电源系统在运用中有一个突出特点，即减轻了管理人员的工作量。传统110 kV变电站中，不同电流需要利用不同技术和设备进行管理。因此，工作人员在管理不同设备时，要分别具有四种设备的基础管理知识及工作经验。无论是日常检查，还是维护与检修，都是四份任务量，使得110 kV变电站的管理工作异常繁琐。利用交直流一体化电源系统进行管理，不仅能减少工作人员的工作量，也能降低管理人员的工作难度。一体化设备可以清除了解各个设备的具体运行状况，不需要从四个方面共同考虑。高新技术管理人员可以通过图形界面了解多个系统的具体运行信息。当系统发生故障时，相关人员可轻易确定故障方位和故障类型。针对不同的电源子系统，利用计算机信息技术开展智能控制可保障具体运行的稳定性。统一管理是电力系统的发展趋势，是我国电力事业朝高科技方向运行的必然结果。

2.4语言统一，开放式系统

所有子系统数据信息采用统一的信息模型及程序语言，通过以太网接口、IEC61850规约与上位机系统通信，对于不同制造商的智能设备可以实现互换、互操作，站用电源系统成为语言统一的开放式系统。

3交直流一体化电源在110 kV变电站中的应用要点

3.1DC/DC電源脱口问题

DC/DC模块是一种将固定的直流电压转变为可变的直流电压的元器件，又叫做直流斩波器。这种技术在变电站、地铁列车以及电动车中具有十分广泛的应用。在DC/DC应用中，交直流一体化电源系统取代了传统的利用蓄电池组进行通信电源供电的方式，采取了DC/DC变换控制器。使用中也会发生一些故障阻碍变电站运行，如DC/DC电源故障产生负载短路，进而引发DC/DC模块输出装置自带电路放电，致使DC/DC整体模块控制无法发挥原有作用，使通信直流母线失压。这种故障是由模块自身与系统运行误差和外部原因导致的。电流产生交流失电现象时，会由直流操作电源中的蓄电池组保障控制器与变换器进行电流输入。但是，这种方式在实践运行中存在一些缺点，即在利用DC/DC变换器进行电流输出时，会在电流输出方面受到物理限制，进而引发相关的通信负载问题。DC/DC变换器电流输出能力是有一定范围的，所以很难在任何情况下都实现足量的电流输出。变电站电力系统在通信装置上需要双路切换供电，但DC/DC变换器无法实现，导致模块脱扣。最有效的解决措施是利用通信负载支路串馈线保护模块，原理即利用功率较大的器件作为开关，检测电路中通过的电流，当发生短路现象或负载现象时，通过器件跳闸防止整个电力系统遭受破坏。

3.2接地隔离问题

交流电源系统为接地系统，而直流电源系统为不接地系统，通信电源系统则必须采用联合接地和等电位接地以保证其安全稳定运行。所以现场安装调试时，必须注意接地系统与非接地系统之间的有效隔离，系统馈线回路应相互独立，避免交流汇入直流而造成继电保护或断路器拒动或误动的事故发生。

3.3蓄电池容量选择问题

选择合适的蓄电池容量，是保障整体电力系统正常运行的关键。蓄电池容量的选择要遵循交直流一体化电源系统2小时事故放电时间原则，这在国家电网有关文件中被明确提出。在《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》当，针对交直流一体化电源系统中的蓄电池容量进行了明确规定，目的是将变电站运行成本和安全性控制在合理范围内。在部分较偏远地区，变电站的蓄电池容量需要按照4小时事故放电时间进行计算。不同变电站中，站用直流电源和通信电源在后备运行上存在一定区别，一定程度上导致成本的浪费。因此，针对这一缺点将110 kV电源系統变电站中二者的放电时间统一规定为2小时。这在一定程度上缓解了通信电源后备时间对直流蓄电池容量造成的影响。蓄电池容量的选择要满足国家规定，并结合实际交直流一体化电源系统需求，对110 kV变电站蓄电池容量做出最合理的选择，从而在控制成本的前提下保障变电站的稳定和安全运行。

3.4直流部分交流进线模块化

一体化电源系统直流部分交流进线电源有两路交流电源，交流监控单元检测两路交流电源供电质量，通过交流接触器实现两路电源的自动投切，选择正常交流电源供电，以保证直流电源交流供电的可靠性。直流系统交流进线部分主要构成器件：交流进线断路器、交流防雷器、交流监控器、直流总监控、交流接触器、指示灯、端子。各个器件作为一个个体存在，型号选择、安装方案因人而异千差万别，但是部分器件也是一体化电源必备器件，可作为一个整体设计为成模块。将断路器、接触器、防雷器、交流监控等器件集成为一个模块，作为一个标准化的模块。

结语

110 kV变电站采用的交直流一体化电源是对传统站用电源设计和管理模式的继承和创新，符合技术导则中要求的“结构合理、技术先进、运维方便”的技术发展路线，它的体系机构和深层次应用开发还有很大的空间，110 kV变电站交直流一体化电源施工质量控制和验收项目也是施工质量的动态管理过程，需要更新，也需要不断探索和尝试。

参考文献：

[1]苏纪臣，袁和刚，王波.交直流一体化电源在110 kV变电站中的应用[J].电子技术，2014，43（8）：37-39.

[2]李启达.杏北油田35 kV变电所无人值守改造设计[J].油气田地面工程，2017，36（11）：71-73.