变电站直流一体化电源系统初探

【摘要】本文简要分析了智能变电站交直流一体化电源系统现状及存在问题，主要包括电源的自动切换、启动、连续供电及安全可靠性问题等。通过对比常规变电站的电源系统，介绍了智能变电站交直流一体化电源系统的主要特点，并根据系统特点及存在问题阐述了智能变电站交直流一体化电源系统设计的可行性。 【关键词】变电站；交直流；一体化；电源系统

中图分类号：TM63 文献标识码：A

智能变电站交直流一体化电源系统是一种新型的变电站电源系统，它将交流电源和直流电源等进行了系统的整合，得到了交直流一体化的电源系统，这将对智能变电站的正常运行起着非常重要的作用。该系统立足于传统变电站的电源系统之上，是传统变电站电源设计和管理模式的新发展，并且在结构上更加合理，技术上更加先进，运行维护上更加方便。近几年，随着数字化变电站的相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，交直流一体化电源系统正在逐步替代传统变电站电源系统，这也说明变电站的电源管理水平将跃上一个新的台阶。

1、智能变电站交直流一体化电源系统的现状

随着常规变电站所使用的分散设计电源系统的淘汰，智能站交直流一体化电源系统逐渐兴盛起来，随着交直流一体化电源系统的诞生，这也给变电站的管理和使用带来了方便。目前，智能站交直流一体化电源系统的研究有：（1）智能站交流电源如何可靠稳定地实现自动切换的问题（2）高频开关电源、交直流变换电源模块的自主均流、稳流、稳压方面，以及整机效率、彻底消除电网的冲击、浪涌、抗干扰能力方面，还有开机软启动问题（3）电力专用的逆变电源产生的一些干扰会对负载设备有不良影响，如电源的直流输入、交流输入和输出被电气隔离、动态瞬变、陷落及杂讯干扰等。同时，对维修旁路控制逻辑，实现不间断电源在任意运行状态时闭合维修旁路开关而不影响连续供电的问题（4）交直流一体化的操作使用还不能完全满足无人化的运行要求，它的可靠性有待于提高，如设备的绝缘故障、机构失灵、拒动或误动、漏油、漏气等严重影响安全运行的问题。

2、智能变电站交直流一体化电源系统的特点

智能变电站交直流一体化电源系统，就是将传统变电站所使用的交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、通信电源、逆变电源（INV）、直流交换电源（DC/DC）等装置组成在一起，通过统一监视控制信息而共享直流电源的蓄电池组。该电源系统的优势和特点主要通过与传统变电站电源的特点相比较来表现，主要为以下几个方面：

（1）实现电源系统的一体化、智能化和网络化。与常规变电站相比，交直流电源一体化设计是智能变电站的一项重大突破，它的一体化设计不但外观上设计一致，而且在整个电源系统的设计安装上又进一步优化，如组屏数量的降低，这不仅使整个电源系统更加紧凑，节约了占地空间，而且整体外貌也更加美观，使得电源系统的流程也相应简单化，这便为后期的维护使用提供了很大的便利，而且这也压缩了工期以及供货时间。同时，电源系统的一体化也实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，解决了由不同供应商供应的各自单独的电源通信兼容的问题，提高了系统网络化、智能化的程度。该系统采用电子设备和信息相结合的方式分多个子系统构成，各系统间相互连接并受总监控系统的控制，从而实现各种智能电源系统内部网络化的自动化控制，这样对于各个子系统的运行状态和参数等就能快速的调整和控制，对于一些电源检测盲点也能及时检测和控制，避免事故的发生。

（2）安全性和经济性提高。与常规变电站相比，交直流一体化电源系统采用了全模块设计，使得其绝缘防护功能提高，因而，不用停电就可以对一般电力故障模块进行实时更换。同时，该系统没有外引二次接线和跨屏二次电缆，因而模块之间参数一样就能互换，且单个开关或模块可独立检修或更换。这使得设备的检修更加方便，从而使整个电源系统更加安全可靠，对于一次二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。此外，交直流一体化电源系统比起常规变电站更加经济合理。因为该系统的整体结构优化了作业流程和人力资源调配，这也减少了设备的重复配置，并降低了设备投资成本和运行维护成本。而对各电源子系统实现智能控制和高效管理，大大提高了工作效率，同时由于该系统集直流和交流于一体，减少了蓄电池的使用量并降低了对环境的污染，使得社会效益也有所提高，潜在的经济效益显著。

（3）电源管理水平提高。相比传统的变电站电源管理体系，智能变电站交直流一体化电源系统更能快捷、准确和及时地对站内电源的管理，可根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等；同时，能对这些处理的结果加以判断，根据不同的情况实行站用电和电池管理，输出控制等操作。此外，由统一厂家提供所有电源的设计、生产和安装等服务，也能很好地解决所有站用电源的问题，可以减少采购协调沟通成本，提供电力电源的整体管理水平。

3、智能变电站交直流一体化电源系统的可行性分析

（1）目前，随着智能变电站交直流一体化电源系统在全国范围内的成功运行，其展现的优势不言而喻，整个交直流电源系统的在直流和交流技术的切换与正常运作方面经验比较成熟，在实际应用中风险较小，具有可操作性和可行性。然而其直流核心充电模块的开关技术还有待于调整和完善，利用移相谐振软开关来提高电路的整体效率并在风冷的情形下自冷结合；同时，逆变电源的控制作用还应进一步加强，从而能够在正常工作下进行交流供电，在交流出现断流以后切换为直流逆变。

（2）交直流一体化电源系统的整体设计安全性更高。对于常规变电站，一般在出现故障时会导致整体装置的运行问题，甚至可能导致事故的发生，而该系统在这一问题上进行了很好的调整与改进，能够有效的避免事故的产生。该系统将常规变电站中的线路模式予以调整，将直流和交流完全分开的进行隔离和布控，减少由于电流冲撞而引起的多种事故发生。因而，交直流一体化电源系统这种完全采用直流控制电源装置的模式，使整个系统的安全系数大大增加。

（3）电源系统的控制管理更为科学，由于整个电源系统实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，而相关的监控设备和系统设置都采用双重化的模式予以配置，因而在故障出现时就能够有效的发现问题，并且在一部分装置出现故障时不影响整体装置的继续运行。

4、小结

智能变电站交直流一体化电源系统是将交流电源和直流电源等一些电源系统的进行整合，实现交直流电源一体化，这样不仅可以提高电源系统的安全性能和网络的智能化，还能很好地解决常规变电站电源中存在的一些问题，同时也提高了变电站的管理水平，灵活性和安全可靠性得到了很好的改善。因此，智能变电站交直流一体化电源系统的正确配置是对智能变电站安全稳定运行的重要条件和基础。

参考文献

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