智能变电站交直流一体化电源系统研究

崔涛

摘要：我国电力行业最近几年随着我国经济建设的快速发展而发展迅速。交直流电源智能化运行是通过整合交、直流电源实现的，为供电用电的一体化提供了解决方案，能有效地提高运行的稳定安全性，从而提高了变电站电源管理能力。而交直流一体化电源系统具有集成度高、管理简便等优势，可集中监控和管理多套电源系统，提高了多套站用电源系统蓄电池组的共享性，随着交直流一体化电源系统方案的广泛应用，其所存在的问题急需从根本上进行解决（包括标准化程度不高、各品牌间的兼容性差等）。

关键词：智能变电站;交直流一体化电源系统

引言

电力工程发展至今不具备可替代性，是唯一可以和水资源相媲美的基础能源。变电站的电源系统是确保电能传输质量的基础。随着变电站综合自动化水平的提高和大量智能设备的使用，变电站电力系统的整体运行质量逐渐提高。但变电站现有的供电系统仍缺乏系统集成，而交直流一体化的电源系统具有集成度高、经济效益好、管理方便等优点，可大规模应用于变电站中。

1国内传统变电站电源系统现状

传统的变电站站用电源通常由交流系统、直流系统、UPS、通信电源系统等几部分子系统构成，主要为变电站内部各电气设备供电，实现储能、控温、换气、照明及解决餐饮用电等。传统变电站各个子系统由不同生产厂商的专业技术人员检修维护，该模式运行存在以下不足：1.自动化程度低，各个生产厂商的设备容易产生不兼容的问题，不易整理且缺乏对系统的分析手段，难以实现进一步的升级。2.站内人员流动较大，不利于设备维护运行，交流系统与直流系统人员设备维修、UPS由自动化人员检修、各电源系统通信系统由不同厂商的技术员检修。人员总体得不到统一的调配，造成人力资源的浪费。3.不同的生产商对应设计符合各自功能的系统，直接1次投资和2次投资有明显的提高，变电站建造和运行经济性不佳。4.如果某一子系统出现问题，会直接牵连其他系统。在检修时需要不同厂家的相互配合，协调性较差。

2变电站交直流一体化电源的优点

变电站交直流一体化电源相比于传统的分散式供电系统具有显著的优势。交直流一体化设计将这些组件组合成一个统一的集成体，这个集成体不仅能够满足对其内部电源系统的监控和调试需求，还能够实现设备之间的信息共享，且相比于变电站传统电源系统，交直流一体化设计的电源系统具有更高的安全性。从实际应用来看，AC/DC（交直流）集成电源系统主要具有以下几个优点：1.统一的集成电源系统可以实现对变电站电源子系统的故障监测和分析，同时确保变电站电源信息管理的智能化。AC/DC集成电源系统解决了传统变电站电源系统子系统分布式管理的不兼容问题，对促进变电站智能化发展具有重要意义。2.目前中国交直流一体化电源系统中应用的技术已经趋于成熟，并且一体化电源系统所使用的各种设备本身不存在任何风险，具有较高的运行稳定性，可以显著减少设备维护的次数。3.变电站电源系统的监控、管理、生产、安装和维护工作更加方便，减少了电源系统和子系统之间的重复管理，有效地降低了电源子系统的运营成本。

3变电站交直流一体化电源解决方案与应用

3.1可行性分析

现下，全国范围内已经实现了智能变电站交直流一体化电源系统的成功运行，该系统具有相对成熟的直流与交流技术切换及运作经验，实际应用中具备极为关键的优势，且不存在较大的风险，具备可行性和可操作性。但是，该电源系统依旧有需要调整和完善的地方存在，如直流核心充电模块的开关技术，在移相谐振软开发技术的运用下促进电路整体效率的提升，同时于风冷下实现自冷结合;此外，也需要进一步强化逆变电源控制作用，以便保障在正常交流供电的基础上，一旦交流断流后能够朝着直流逆变自动切换。

3.2管理控制更加科学合理

由于智能变电系统建立了一个关于信息的共享平台，所以可以利用网络智能化的功能将直流电源、交流电源、通信电源进行一体化处理，在外面建立一个公共的接口。并且在外部直接取消蓄电池的电组和其他充电装置以简化装置的管理工作，同时因为取消了USP蓄电池的外界部分，在使用逆电器的时候可以直接在外面用直流母线替代，在突发事故的部分用逆变的电源进行供电。为了能够简化检修的人工成本还可以对波形进行统一处理并且进行二次配电的统一管理。

3.3现场应用及注意事项

目前，交直流一体化电源系统已广泛应用于变电站中，结合自身工作经验来看，在应用中应注意以下几点：1.根据规范要求，必须将充电装置的稳压、稳流与高频开关电源式充电装置结合使用，对电池进行充放电测试，并验证诸如电流不平衡之类的参数。2.交直流一体化电源系统集成了许多子系统，因此在进行电源系统管理的过程中，要注意各级人员的职责分工，弄清各方的工作接口，编制切实可行的现场作业程序。此外，应加大对现场相关运维人员的技术培训力度，确保设备运行的安全稳定。

3.4站内照明、风机的智能控制设计

传统的站内电源系统在为站内照明设备提供电力支持时，需要依靠人力介入，根据值班人员的主观判断来控制照明的开启和关闭。这种方式过度依赖值班人员的主观性，且值班人员的工作质量无法保证、极易因为值班人员的工作懈怠造成大量的能源浪费，增加站内负荷。同时，由于视频监控设备对拍摄环境的要求。通常在夜间，照明设备保持持续工作状态，增大了不必要的资源浪费。为了减少这种情况的发生，增加能源和照明设备的有效利用率。本系统中增加了照明开关的智能控制模块，利用传感器、监控设备、控制器与开关之间的互联与通信，实现照明设备与监控设备的相互关联。并根据监控设备的监控环境与区域控制照明设备的开启。在该照明控制系统的基础上，仍保留手动开启方式。

3.5提高了安全性和经济性

信息技术的运用实现了基础设备的自动检测，使系统安全性得以显著提高，一体化电源系统通过有机结合设备和信息技术形成了整体的系统结构特征（合围不同子系统），通过关联各系统实现总控制，各子系统在此基础上完成内部网络化，进而能够统一调整和控制各子系统运行状态和参数，特别是科对电源盲点部位进行及时监控，进一步提升看系统运行的稳定性和安全性。除此之外，各模块间参數通过全面互换能够在不影响整机运行工作的基础上检测单个开关或模块，减少了作业流程，实现了整体设备检修的连续性，从而简化了使用和维修的操作环节。相比于传统常规变电站电源，交直流一体化电源系统运行过程的成本更低，更能满足电力系统的经济实用的需求，优化后的系统整体结构使相关设备更加集成，有利于人力合理分配的实现，显著降低设备投入，节约了变电站运行成本。使用蓄电池还可在一定程度上降低污染，提升经济和社会效益。

结语

交直流电源智能化运行为供电用电的一体化提供了解决方案，有效提高了运行的稳定安全性，从而使变电站电源管理能力得以提高。而交直流一体化电源系统具有集成度高、管理简便等优势，可集中监控和管理多套电源系统，提高了多套站用电源系统蓄电池组的共享性，随着交直流一体化电源系统方案的广泛应用，其所存在的问题急需从根本上进行解决。

参考文献

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