交直流一体化电源系统优化措施

2021-09-26吕劲松

光源与照明 2021年1期

吕劲松

中国人民解放军某部，北京 100000

0 引言

智能化、机器化、无人值守变电站依据其必要的安全性能，及其管理工作的高效性、自动化水平等内容，有效提升了我国电源系统的整体质量水平。为了有效提高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。虽然目前我国在电源系统的研究和创新方面相对较为落后，但是随着我国智能化变电站发展步伐的不断加快，交直流一体化电源系统优化设计的研究力度也不断加大，将显著提高变电站的工作效率。因此，为了提高变电站的智能化、科学化、合理化，有必要对交直流一体化电源系统采取优化措施。

1 交直流一体化电源系统概述

1.1 交直流一体化电源系统应用特点

科学合理地使用直流电源系统、交流电源系统、UPS电源系统、通信电源系统以及集成的优化方案，可以有效地实现对智能无人值守变电站的全方位监控。合理应用监控系统，不但可以有效地完善对变电站内部具体使用情况的分析和监控，而且可以有效地利用其监控模块，同时实现对各个电力子系统的科学分析，然后帮助电站中的电力系统实现信息资源共享。这也为构建数字电源软件环境奠定了坚实的基础。智能化和模块化的应用可以帮助形成一种智能电力硬件平台实用可行的应用模式，且没有重复的布线过程和二次跨屏电缆的构造。一体化控制平台还应该将变电站智能化、无人值守等运行情况以及相关数据透明地展示出来，将无人值守变电站不断完善成具有开放性质的统一化系统[1]。

1.2 交直流一体化电源系统与传统电源系统的区别

传统电源系统中，电源的不同组件是拼装在一起的，在组屏幕上分散且独立。这样的结构虽然看起来很简单，但需要专职人员在每个组件中根据实际情况进行安装、调试及维护等操作，会消耗大量的人力和物力。另外，由于每个设备的生产厂家不尽相同，每种设备的型号也都不同，因此当特定设备发生故障时，维修工作将非常艰巨，并且在电源系统起动后，也很容易出现系统不兼容问题，会极大地降低电源系统的效率和自动化程度，而集成交直流电源系统的开发和实施解决了这些问题。实际上，交直流集成电源系统与传统电源系统相似，但是两者的不同之处在于交直流集成电源系统合并了每种资源的配置，并且可以自动监控整个电源系统，以及调试和交换详细信息，在保证系统的安全性的前提下，提高了电源系统的智能化和自动化水平。通过交直流集成电源系统，可以有效避免子程序之间的拼装、拆卸、调试等工作。在保证经济效益的基础上，交直流集成电源系统优化了系统的连接性和集成性，从而使整个系统更加成熟。交直流电源系统如图1所示。

图1 交直流电源系统

2 电源系统优化方案

2.1 交流系统

变电站使用交流电源系统的情况基本是根据变电站无人值班的需求而变化的，使用双电源智能化自动控制AST开关，能顺利完成对交流电线的监测与控制工作。这种开关不仅能够支持两路交流电源进行开合分操作，还能实现电气闭锁以及机械闭锁，这样可以在源头上提升电源切换的安全性与可靠性，还能取消缺少实际作用的站用电备自投保护装置。两路交流电源根据AST开关作用实现自动切换，也能通过变电站监控系统或者集控中心完成远程切换，这样可以更好地提升变电站闸操作、事故处理等工作的便利性，进而提升交流电源变化的可靠性。

2.2 直流系统

直流系统在合适的直流电源设计中使用与阀控铅蓄电池相连的集成电池组件，在科学合理的前提下进行了改进设计，在原有的基础上降低了成本。同时，对二次设备内部的零件以及相关设备进行具体的维护与保持工作是非常必要的。例如，分别使用2项具有相互独立特性的直流电源系统，能够将稳定的220 V电流经过隔离作用后降低到48 V，进而为通信负荷提供必要的电流保障。使用具有模块化结构的交流电维持电源系统，以及配套的双机冗余装置，能够保障其具备特定时间的负荷放电时间，以及8 000 μA容量的空间[2]。

2.3 交直流一体化

直流电源是一体化电源系统中关键性构成部分，很多电力工程中一体化电源系统都包括并联智能电池组件馈线柜、交流站用电源、事故照明逆变电源柜、通信电源，以及功能齐全的统一交直流一体化监控系统。交直流系统中的电流、电压、电阻功率等变换的数据都是在一体化监控系统的监管范围内。该系统的监管内容还包括远程遥控操作系统、预警系统、历史记录等功能化系统。监控系统要想高效发挥作用，还应该有分层通信模式、交直流系统以及其他各子系统的监控支持，从而高效完成此对应模块上的控制以及信息采集。在总监控装置以及各自监控装置上进行通信工作，可以有效实现对整体一体化电源系统的检测与管理，再结合相关的变电站通信自动化装置实现统一通信管理，使交直流电源设备综合性告警信息数据能够传输到调控核心地区，进而满足无人值守变电站的需求。在二次设备室内屏柜方面也使用模块化布置方案，将不同性质的多种底座组合成一个统一的模块，利用侧壁开孔方式在厂家完成柜间接线全面运输、整体吊装等，最重要的是还能有效缩短工程周期。实际上一体化电源部分的模块配置如下：并联智能电池组件一共包括2个模块，平均每个模块上都有6个面。模块的组成方式还包括交流电源柜或者事故照明逆变电源柜、直流电源柜等[3-5]。交直流一体化电源监控系统如图2所示。

图2 交直流一体化电源监控系统

3 交直流一体化电源系统故障的应对措施

提高整个交直流集成电源系统故障预防能力的重要方法是开发一种集成的、科学的、系统的警告和监视工具，以提高其在维护、保护系统性能中的作用。起动并开发电源管理系统，以构建全面的电源系统，从而通过提高整个系统的安全性和科学完整性，全面构建电源系统。此外，建立适当的风险评估体系，并采用科学的方法可以减少因运行路线和设备异常引起的故障发生。

3.1 进行合理的维护工作

定期检查最常用的电气设备的安全性，从而开发出完整的问题解决系统，并定期更新和使用电气系统，可以确保电气设备和兼容操作系统的安全。在高功率消耗时，还应及时、准确地检查传输系统及其运行路线，以识别安全威胁，并进行专家分析和采取谨慎措施，结合故障模式采取适当的纠正措施。此外，必须清晰、简洁地编写整个过程，以为相应工作的未来发展提供所需的细节，确保其能源系统能够发挥重要作用。