摘要：变电站一体化电源系统是将站用交流电源、直流电源、电力用交流不间断电源（UPS）和电力用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC/DC）等装置进行组合，共用蓄电池组，并统一监控的成套设备。该设备通过监控装置管理变电站交流系统、直流系统、不间断电源、通信电源、逆变电源等站内电源系统，同时与计算机监控系统实现通信，并将实时数据上传至调度端，实现变电站交直流电源系统的“三遥”功能。随着我国用电需求量的不断增大，传统变电站的电力系统已经无法满足我国现代化经济发展的基本需求。因此，对变电站一体化电源的应用进行了深入分析。
关键词：变电站；一体化电源；应用
1引言
变电站的站用电源系统是保证变电站安全可靠输送电能的重要组成部分。站用电源系统主要为变电站内的一、二次设备提供电源。随着变电站综合自动化程度的提高，以及大量无人值班变电站的应用，站用电源系统的整体运行管理水平显得越来越重要。变电站现有的站用电源系统在系统整合、自动化水平、管理模式等方面还有欠缺，有优化提升的空间。一体化电源系统因具有集成度高、体积小、安装方便、智能经济、便于管理等诸多优势，得到了广泛的应用。
2一体化电源原理分析
一体化电源是将变电站站用电源系统中的交流电源、直流电源、UPS电源、通信电源、逆变电源及其监控单元整合在一起，共享蓄电池直流电源，组成成套的设备和统一的监测系统。第一，交流电源。交流电源采用双电源供电，电源分别引自变电站两台变压器。交流电采用三相四线制，系统中性点直接接地，额定电压380/220V。进线采用双电源自动切换开关ATS，正常情况下由主电源供电，当主电源停电时，ATS自动切换到备用电源，以确保交流电源系统连续可靠运行。第二，直流电源。直流电源主要由交流输入、整流充电模块、蓄电池组构成。交流输入直接引自交流母线。整流充电模块采用高频开关电源模块，将交流电源变换为直流电源。第三，UPS电源。UPS逆变模块电源直接引自直流母线，将DC220V直流电源逆变成AC220V交流电源，为变电站综合自动化系统设备、调度通信业务设备、事故照明等提供不间断的可靠供电。第四，通信电源。通信电源的DC/DC变换模块电源直接引自直流母线，将DC220V直流电源转换为DC48V直流电源，为变电站通信设备、网络设备等提供DC48V电源。第五，监控装置。监控装置实时监控各个子系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理。监控装置包括交流电源监测模块、直流馈线监测模块、直流电压监测模块、直流绝缘监测模块、蓄电池管理单元、UPS控制模块、通信电源监测模块。监控装置作为一体化电源系统的集中监控管理单元，能够同时监控交流电源、直流电源、UPS电源和通信电源等设备。
3一体化电源在变电站中的应用优势
首先，统一、集中监管。通过通信网络对各子系统的先进设备进行一体化监控。监控系统中心单元和各部分监控单元通过一体化监控的监控器接入调度系统和自动化系统来进行监管。监管人员可以及时通过一个管理系统查看各子系统的各种信息，包括参数、事件信息、开关状态等，也可以以此实现对各种信息的修改和管理，实现站用电源的一键式遥控功能。专家可以整合整个电源信息，再进行专业智能系统统一的处理管理。其次，提高土地使用率和系统安全性。一体化电源可以以组屏形式统一安放在变电站的智能化机房，不用分开安置而占用变电站很大的空间，提高了系统的安全性。此外，解决了许多传统通信系统电源的缺点，如漏液、起火、爆炸和漏电等。再则，可靠的通信设备供电能力。站用直流系统和通信电源系统的整合，很好地解决了系统单独停电的情况，提高了社会生产生活的用电质量。统一的变电站直流系统，方便专业的维护团队建立，提高了通信设备的供电可靠性。最后，合理利用人力资源。传统的变电站需要两类维护人员进行维护，导致变电站在人力资源分配上容易出现短缺。而一体化后的直流系统，维护队伍由原来两类维护人员减少为一种，节约了人力资源，方便变电站对维护人员进行统一管理，减少维护中存在的各种安全隐患。
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4变电站一体化电源的应用
4.1接地隔离问题
在变电站运行过程中，如果出现DC/DC模块被击穿，直流操作电源接地会出现一些状况。变电站中，运行电流较小，且变电站本身的设施建设标准不高，容易出现故障，导致电力系统受损。发生故障时，需要进行故障隔离，确保发生故障的不同元件间不会再有各种工作相关联。变电站各变压器运作中，一旦DC/DC模块发生故障，就需采用反向变压器方式，利用各自的接地系统降低相互间的联系，防止故障的负面效应扩大。接地隔离问题是交直流一体化电源在变电站应用中普遍出现的问题。解决这一问题的方法比较简单，只要及时发现故障并及时隔离故障，就能在很大程度上降低随之而来的经济损失。在变电站中应用一体化电源系统，应针对接地方面的故障整理出具有理论体系的应对措施，有效降低这一故障带来的不利影响，保障一体化电源系统有效提升运作的安全性和稳定性。
4.2蓄电池容量选择问题
选择合适的蓄电池容量，是保障整体电力系统正常运行的关键。蓄电池容量的选择要遵循交直流一体化电源系统2小时事故放电时间原则，这在国家电网有关文件中被明确提出。在《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》当，针对一体化电源系统中的蓄电池容量进行了明确规定，目的是将变电站运行成本和安全性控制在合理范围内。在部分较偏远地区，变电站的蓄电池容量需要按照4小时事故放电时间进行计算。不同变电站中，站用直流电源和通信电源在后备运行上存在一定区别，一定程度上导致成本的浪费。因此，针对这一缺点将电源系统变电站中二者的放电时间统一规定为2小时。这在一定程度上缓解了通信电源后备时间对直流蓄电池容量造成的影响。蓄电池容量的选择要满足国家规定，并结合实际交直流一体化电源系统需求，对变电站蓄电池容量做出最合理的选择，从而在控制成本的前提下保障变电站的稳定和安全运行。
4.3变电站一体化电源系统的管理
4.3.1日常巡视检查管理
（1）正常运行时，交流电源相间电压值应不超过420V，不低于380V，三相不平衡值应小于10V。三相负载应均衡分配，各段母线电压正常。（2）检查蓄电池壳体无裂纹、渗漏、变形鼓肚，连接条无腐蚀、呼吸器无堵塞、密封良好。（3）各断路器及熔断器位置指示与监控机显示一致。（4）所有电源指示灯、仪表显示正常，无异常声响。（5）每月至少测量1次单体蓄电池电压，每年至少测试1次蓄电池内阻。（6）定期开展电缆沟道、动力电缆测温工作。
4.3.2新投及改造验收管理
（1）站用交直流电源柜内各级开关动热稳定、开断容量和级差配合应配置合理。（2）装设低压脱扣装置时，应将低压脱扣装置更换为具备延时整定和面板显示功能的低压脱扣装置。（3）重点信息应上传至调度端，包括交直流母线电压（并设限值）、蓄电池组总出口熔断告警、小室电源消失告警、直流系统异常总信号、交流输入异常、直流接地信号、不间断电源告警信号，蓄电池与母线间开断设备信号等。（4）直流回路中严禁使用交流空气断路器。
5结束语
综上，在变电站交直流一体化过程中需要注重技术要点，保障一体化工作开展的安全和稳定，且针对变电站自身的特点进行相应调整，保障一体化电源在变电站中有效的开展与运用。在变电站中，一体化的技术发展具有广阔前景，能够促使我国电力系统整体发展，提升我国电力事业的发展水平。
参考文献
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[2]吴新保.变电站一体化电源在线监控系统设计与实现[D].电子科技大学,2017.
[3]李文彭.基于IEC61850的智能变电站一体化电源系统的通信接口的设计[D].华侨大学,2013.
论文作者:庞博
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：变电站论文; 电源论文; 系统论文; 蓄电池论文; 直流电源论文; 模块论文; 母线论文; 《电力设备》2018年第26期论文;