摘要：交直流电源作为一种新型电源的设计形式，不仅可以大幅降低运行与维护的成本，还可以将运维工作的工作量降到最低。随着国家电力事业的不断发展，电力运输过程中的稳定性与安全性问题成为电力行业发展的基础，开展交直流一体化电源的研究，通过对交直流电源的特点、系统构成等进行分析，可以为交直流电源故障的排除、技术的革新提供参考意义。
关键词：交直流；一体化电源；研究；改进
0引言
早期的电源供电多位交流配电、交流不间配电与直流配电电源等形式，他们往往为分散性机构，各自独立存在，因此存在资源配置浪费、协调管理困难、不利于维护等缺点，这在很大程度上制约了配电电源的发展，交直流一体化电压作为新型的电源形式，可以解决上述问题，并且适用于各种环境与场所中。
1交直流一体化电源的组成与要求
交直流一体化电源通常包含蓄电池、AC/DC模块、DC/DC模块、UPS模块与ATS模块等元器件。交直流一体化电源采用的蓄电池组一般为阀控式密封铅酸蓄电池，蓄电池的主要的参照标准为自身容量与相关规定涉及的事故放电时间。AC/DC模块常选取高频开关电源模块，该充电装置的额定充电电流要满足各种充电情况下的要求，模块数的选择也应满足相关规定。DC/DC模块为直流电源变换装置，它不仅要符合通信用电流负荷下的规定，还要实现与馈线开关上脱扣装置的结合。UPS模块为交流不间断电源装置，多用在电力配置上，选择时交流不间断电源要满足容量要求与电源负荷等参数。ATS模块为可编程智能转换开关，可以通过程序代码实现多种工作状态的集合，还可以实现与站用电源运行模式的结合。自动转换开关的选择要综合所有电源的负荷，并进行进线侧交流负荷的转换，在此基础上加上一定的浮动量，使其满足最大额定电流的要求。
交直流一体化电源通常具备以下性能：具备监控能力，实现独立工作，支持人机交互，还可以与总监控装置的连接，接收其发出的执行命令。具备短路保护能力，并且在故障解决后进行供电的自动复原。具备报警及保护能力，在缺相、过电压、温度异常等情况下提供设备的保护能力，并进行异常报警。整流模块要具备热插拔功能，电源模块整体具备风冷或自冷效果。
2交直流一体化电源的通信方式
交直流一体化电源的通信方式常分为总监控器通信与分层监控通信两类。其中总监控器通信网络适用于安装在集成化组合柜，与一体化电源的模块与开关较少可以很好的搭配，因此总监控器通信方式比较常用。这种总监控器通信方式采用集中管理、分散性监测的特点，分散测控装置分别设置在各个单独的电源单元内，电源的监控模块可以向集成的监控装置传递信息，实现消息的汇总，集成监控装置再通过相关通信标准实现与自动化系统的结合。分散的电源监控模块可以精总线实现与一体化监控装置的连接，这种网络结构简单，容易实现。电源相关信息的的收集、传递、分析与执行都可以在一体化监控装置中实现，这样增加了总线处理数据的工作量，该通信方式要求具备较多的通信接口，因此系统的扩展能力有限，只适用于小型的变电场所。
分层监控通信方式主要用于不小于220KV等级的交直流一体化电源的系统中，该类型的系统往往馈线开关与电源模块数量众多，涉及的子电源系统不仅数量多，而且具备一定的复杂性。要对这种相对复杂的子系统进行监控，就需要单独对子电源模块进行监控，对其信息与状态进行单独管理。之后子电源模块的相关信息会再集成到总监控器内，最终实现对交直流一体化电源的管理与监控。这种情况下采用各子电源模块的自主监控管理，可以避免系统通信的复杂性，降低监控器处理信息的数据量，避免单个子模块故障导致系统受影响的现象出现。
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3交直流一体化电源的监控范围
交直流一体化电源对子系统信息的采集与管理离不开通信方式的支持，采集的所有信息可以在集成控制中心或自动监控中心进行统一管理。交直流一体化电源中的框架开关多用在连络开关与交流子电源模块的进线开关上，其他开关主要为塑壳式开关与隔离开关的形式，本身没有电气操作结构。要对这些无操作机构的开关进行远程监控就需要添加外部辅助装置实现，这种外部添加微型马达或机械机构方式增加了系统的费用支出，还会导致布线的增加，不利于系统的优化。一旦增加外部的辅助装置进行监控，还不利于对故障的排除与诊断，增加故障的处理时间，浪费大量的人工进行检修。所以在交直流一体化电源的监控中，主要针对交流进线开关与连络开关进行远程监控，其他隔离开关与塑壳开关等往往忽略不计，实行监控的意义不大。此外监控模块还可以对AC/DC模块、UPS模块、DC/DC模块与蓄电池模块进行联系，实现对其状态的监控与反馈。集成化的一体化监控模块还可以通过IEC61850协议接入当地自动化系统，监控可扩展能力较强。
4交直流一体化电源的优点
交直流一体化电源具备很多优点：1）提高电源供电网络的智能化与一体化程度，将交直流系统、逆变电源系统与通信监控系统结合在一起，实现了通信标准的统一化，使电源通信的变得规范化、智能化与网络化。子电源系统的监控数据经固定的通信通道传递到一体化监控中心，在一体化监控中心中可以对子单元模块的电源状态，开关情况与运行参数等进行监控与管理，采用一体化信息共享平台提高了电源的自动化控制水平，有利于对电源联动、检修等功能的开发。2）增加了电源的安全可靠程度。一体化电源的一次与二次设备的技术工艺比较成熟，自身的技术故障率很低，一体化设计方式的采用还可以大幅降低电源的故障率。一体化的蓄电池设计增加了对电源故障的维护与监控，避免了UPS蓄电池在通信模块上的欠缺，增加了对电源故障的处理速度与分析能力，实现了对蓄电池防雷、优化等问题的统一处理.3）有利于电源管理水平的提升。交直流一体化电源采用集中统一的管理模式，降低了人员的管理难度，增加了电压维护的效率，有利于维护人员的调配，通过对集成化信息的分析处理，可以提前对电源的潜在故障进行发现与预警。4）降低成本的投入。交直流一体化电源往往由单一厂家进行设计、组装与服务，这样有利于对电源成本的控制，将电源全寿命期的成本降到最低。5）具备良好的节能性。交直流一体化电源具备对馈线线路的智能控制能力，可以将电能浪费降到最低，采用无人值守的控制方式还可以节省照明带来的电能成本。采用逆变器后，在蓄电池的放电过程中可以将部分电流反馈到电网中，避免负载的散热的持续增加，节省了电能的支出。6）技术环保性较强。交直流一体化电源多采用铅酸类蓄电池，该类型蓄电池随着使用时间的增加，容量与充放电过程会受到很大影响，该类电池报废后无法进行回收，目前多采用掩埋手段，增加了铅、汞等元素扩散的风险，因此曲线该类型蓄电池与通信的环保意义明显。
结束语
本文通过对交直流一体化电源进行分析研究，有利于提升人们对一体化电源的认识。首先对交直流一体化电源的组成及设计要求进行分析，有利于加深对组成模块的认识，对其功能的实现进行全方位的了解。之后对交直流一体化电源的通信方式与监控范围进行分析，有利于加深对一体化电源通信原理的认识。最后从多角度对交直流一体化电源的优点进行分析，加深了对该一体化电源性能与应用的认识，有利于一体化电源在各方面的普及。
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论文作者:刘真,雷惠麟,刘明伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电源论文; 交直流论文; 模块论文; 通信论文; 蓄电池论文; 装置论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第32期论文;