浅析变电站交直流一体化电源的应用与发展

【摘要】本文分析了常规变电站用电系统的现状及存在的问题，并提出了站用交直流一体化电源的方案。通过对一体化电源工作原理及分层结构的详细介绍，并结合实际应用，论述了一体化电源的优越性。

【关键词】变电站；交直流一体化电源；通信电源

Abstract： This paper analyzes the status of electric system and the existing problems of conventional substation， and puts forward the station with AC and DC integrated powe r supply scheme. Through the detailed work on the integrated power supplyprinciple and the hierarchical structure， and combining the practical application， discusses the superiority of the integrated power supply.

Key words：Substation，integrated AC/DC power supply ，communication power

引言

智能变电站一体化电源系统，是借鉴电力用直流、交流一体化不间断电源系统核心思想，针对智能变电站的特点而开发的一体化电源产品解决方案。现有站用电源系统在资源整合、自动化水平、运行管理模式等方面都还存在着很大的优化提升空间；而交直流一体化电源系统以其结构紧凑、智能经济等优势具有广范的应用与蓬勃发展前景。

1.传统站用电源存在的问题分析

变电站站用电源可分为交流配电、直流配电、UPS/逆变电源和通信电源系统等4大类电源系统，每个系统采用不同方案设计，单独装配组屏。随着时代科技的发展，因资源配置不合理所引起的问题日益突出：1）现代化程度不高。2）资源配置浪费。3）维护、售后服务困难。

2.站用交直流一体化电源的优势特点

站用交直流一体化电源系统，它的优势和特点主要通过与传统站用电源的对比中得以呈现。它的特点主要表现在以下几个方面：

1）资源优化，分配合理

交流不间断电源、通信电源都取消了各自所配备的蓄电池组，并与直流电源共用同一组蓄电池，减少了组屏屏柜的数量，降低了蓄电池前期投入和后期维护的费用，大大节约了变电站内占地空间和设备投入成本。

2）现代化管理，高效可靠

站用电源采用一体化设计方案，可以对各个子电源系统实现实时在线监控和统一管理，减少了系统作业流程，优化了人力资源的调配。高度集成的一体化监控平台可以对用电系统的运行状态进行实时监测，并通过通信传至后台。后台值班人员可通过实时和历史数据的对比分析，对站内系统运行情况作性能分析，以确保站用电源系统安全可靠运行。

3）售后维护方便

由同一个设备成套厂家设计、生产一整套站用电源，现场安装、调试过程中消除了原本需与其他厂家协调沟通的环节，提高的设备开通运行效率。后期设备运行如有出现故障，都有该厂家提供技术支持和售后维护，责任明确，服务方便。

3.变电站交直流一体化电源的设计方案

交直流一体化电源系统采用分体式架构，将站用交流不间断电源/电力专用逆变电源、直流操作电源、服务等，通过网络通信，设计方案优化，实现变电站站用电源的集中供电和统一监控管理，进而实现在线状态的实时检测。

1）站用交流电源

站用交流电源主要由交流进线、交流馈线、电量测量和交流电监控4个单元组成，配有ATS转换开关可以实现两路交流进线电源的自动切换，从而确保了交流输出分配和一体化电源长期稳定运行。

2）直流操作电源

直流操作电源是一体化电源的核心，主要由整流单元，蓄电池单元，直流馈线单元。

3）交流不间断电源

交流不间断电源，主要包括UPS和INV两类不间断电源。其中UPS主要为变电站内计算机监控、打印机等对电源质量要求很高的重要负荷供电；而INV逆变电源主要为变电站内事故照明等对电源的质量要求不高的负荷供电。

4）DC/DC通信整流电源

与传统通信电源有所不同，DC/DC通信电源采用DC220/110V直流母线电源作为通信整流模块的输入电源，并与直流电源共用一套蓄电池组，整理模块也采用N+1冗余模式，且采用硬件自主均流技术，为变电站内交换机等通信设备提供可靠的直流工作电源。

5）一体化监控系统

一体化监控模块存储整个站用电源数据，通过一个RJ45口以IEC-61850规约与后台连接，也可通过RS232/485口与后台连接，能完成站用电源四遥功能。一体化监控模块故障不影响电源其他智能模块运行。

4.变电站交直流一体化电源实例应用

长乐110KV桃坑变电站站用一体化电源经调试正常已投入运行，就以此为例简单论述一体化电源的配置方案。

方案设计：站用两路交流电分别引自不同变压器下的低压母线，经两台ATS自动切换为相应交流负荷供电。通信电源和UPS不间断电源直流进线都取至直流主母线，并与直流共用一组蓄电池。

屏柜配置：本项目总共配置11面屏柜，与常规屏柜配置方案相比减少了3个屏柜。组屏方案如下：

监控通信：本系统中设置一个一体化直流总监控和绝缘巡检、通信电源、交流电源，UPS电源4个子监控。4个子监控各自对自己的单元的功能运行进行实时监测，并能及时采集数据和反馈电信号给总监控。一体化总监控也可以对各个子监控做相应配置和参数的修改，并能通过RS485/RS232或者以太网口与后台通信，为后台值班人员更好地掌握现场一体化电源运行情况提供了便利。

5.结语

变电站交直流一体化电源系统是现有变电站占用电源设计和管理模式的创新和发展。近几年随着数字化变电站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站用电源系统的建设和管理模式，其技术先进、维护方便、运行安全可靠，具有良好的经济效益和社会效益。不管是现在还是将来，都会得到广泛的推广和应用，具有良好的发展前景。

参考文献

[1]杨秋梅.变电站交直流一体化电源[J].电源世界，2014.

[2]王炳林.变电站交直流一体化电源系统设计与应用[J].冶金动力，2013.

作者简介

孔荣荣，男，助理工程师，本科，主要从事直流、一体化电源和热电电气设计工作。

张丽娜，女，助理工程师，本科，主要从事直流、一体化电源设计咨询工作。