摘要：随着电力技术的飞速发展，智能变电站越来越多地被投入使用，而随之带来的问题也日益显著。传统变电站站用电系统存在诸如：站用电源自动化程度低、信息共享与系统管理不畅、维护不方便以及性价比不高等问题。本文针对此问题提出了交直流一体化电源系统这一解决方案。该系统整合度高、结构紧凑，对整个站用电系统进行管理，实现辅助系统联动，具有广阔的应用前景。通过对传统站用电源系统现状分析，得出该一体化电源系统优势所在，并对一体化电源系统的结构、特点、设计选型及设计时应考虑的问题进行了详细阐释，并介绍了该方案在滨海新区110KV珠江道变电站的实际应用。
关键词：智能变电站；一体化电源；不间断电源UPS
变电站的安全稳定运行依赖于站用电源系统，而传统站用电源共分为五个组成部分：供站内动力、照明用交流电；供保护二次设备及控制回路用直流电源；供站内通信设备用通信直流电源；供站内自动化监控系统用UPS不间断电源以及供事故照明用逆变电源，导致传统站用电源系统整合度低、结构分散、运行维护不方便，造成系统精度低，运营成本大，且可靠性不高。而交直流一体化电源系统能够规避以上问题，不但智能而且经济，具有广泛的应用前景。
1.传统变电站站用电源系统应用现状分析
传统变电站站用电源分为交流电源、直流电源、不间断电源和通信电源等，为变电站内主要设备提供操作用电、事故照明、通风以及加热等电源。长期以来，各子系统采用分散设计，独立组屏，不同屏柜由不同厂家生产、安装、调试，而各设备的运行维护也由不同专业人员各自执行。因此存在诸多缺陷，因而带来的问题也难以避免。具体缺点阐述如下：
1.1站用电源自动化程度低
由于站用电源存在诸多子系统且各子系统由不同厂商分散设计，因而其通信
规约一般不兼容，智能网络化管理难以实现，无法综合分析系统反馈的信息，自动化程度不高。
1.2性价比不高
由不同厂商提供的子系统独立设置，在进行电源系统配置时，要增加重复充电系统对自动切换设备充电，使得投资成本有所增加，造成资源浪费，也加大了不同运营商直接的沟通难度。
1.3站用自动化系统由分布式向数字化发展
现阶段，站用电源信息共享平台为综合自动化系统，而站用电源信息作为综合自动化系统需上传分析信息，不能达到信息共享和系统管理的功能。
1.4系统运行维护不方便
由于各子系统未实现统一管理，由各自不同专业人员分别维护管理，难免存在沟通协调不及时。
2.一体化电源系统的结构与特点
2.1 一体化电源系统拓扑结构
将变电站直流电源、交流电源、通信用直流变换器以及不间断电源等设备进行统一设计、生产与调试并进行全面整合，即得到一组智能一体化电源系统。该系统将原来分散的站用直流操作电源、交流电源、UPS不间断电源及通信电源通过一定方式整合在一起，利用DC/DC变换器将直流电直接传至通讯电源，即可省去原有48V蓄电池。根据此种拓扑结构，可以建立统一的监控平台，实时在线监测变电站内的交直流信息，实现网络信息共享。通过模块化各个子系统，能够实现集中功能分散化，达到模块外不再存在二次接线和跨屏二次电缆，建立数字化电源硬件平台。
2.2 一体化电源系统的主要特点
（1）一体化设计。交直流一体化电源系统实现对各子系统的一体化设计，减少了屏柜的数量，结构紧凑，整合度高，便于检修运行与维护。该设计能够实现实时在线监控综合平台上所有的交、直流电源系统。采用同一规约将不同设备接入综合自动化系统，该设计方案有效解决了不同厂商设计、生产的设备通信违约不兼容等问题。
（2）开关智能模块化。模块化各开关能够实现信息的数字化传输。使得模块外不再有二次接线和跨屏二次电缆，便于检修和维护。
（3）电气设备智能化。采用电动操作机构，以达到远程自动化控制断路器进行分、合闸操作。装设智能监控装置，对电源信息量进行实时监测，提高变电站自动化程度。
（4）管理集约化。一体化电源系统不再需要不同专业人员分别维护管理，可由统一专业人员对整体设备实现统一管理，实现了人力资源的合理配置，降低人力成本。同时，由同一厂家设计、生产和调试设备，能够大大降低沟通、协调障碍，提高经济性。
3.一体化电源系统设计应考虑的问题
智能一体化电源系统优势明显，具有广泛应用前景。为了确保其能顺利投产并安全稳定运行，应对以下几方面内容充分考虑。
（1）蓄电池容量问题。由于采用一体化电源系统后，将由直流系统供电模块对通信电源直接供电。若蓄电池容量不变，则会缩短其事故应急状态时间。因而在进行容量选取时，必须将不同运行条件对蓄电池容量的需求加以考虑，以确保其供电可靠性。
（2）安全问题。由于一体化电源系统投运时间不长，其潜在安全风险和隐患还存在考虑不周的情况，因而必须加强对已投运系统的巡视和维护，增强其安全可靠性。
（3）电池隔离问题。为了避免交流侧的运行与故障对直流绝缘的影响，有效规避直流接地等问题，应隔离UPS交流输入输出与直流输入。而采用正极接地的通信电源，也必须隔离其输入和输出，以免造成直流接地等问题。
4.一体化电源系统的设计选型
（1）电池容量选取。直流操作电源作为变电站站用电力系统的总后备电源，在进行容量选择时，除了要计算直流控制负荷外，还需考虑通信用负荷以及电力专用UPS和INV，从而满足站用电源容量需求。
（2）通信用电源由直流母线供电。DC/DC的直流容量应增加常规负载的直流操作电源系统，并集成电源系统的计算选择，应满足负荷要求和电池充电装置的充电容量要求。
（3）直流操作电源的监控装置。一体化电源系统采用总体监控模板，需将不间断电源、INV和通信电源直流变换器以总线链接在一起。对信息的记录、分析和管理要通过总监控单元，进而实现对电力系统的集中监控和综合管理。
5.一体化电源系统实例应用
滨海新区110KV珠江道变电站已将一体化电源系统正式投入使用，本文以此为例对一体化电源的设计及应用成效进行论述。
系统组屏方式：该站采用不同变压器低压母线接入两路交流电，利用两台ATS实现对交流负荷供电的切换。由直流母线直接向UPS和通信电源直接供电，由一组蓄电池组实现对系统的统一供电。
具体屏柜配置情况：该站直流系统由9面屏柜组成，比传统站用电源系统减少了两面屏。具体方案如表5-1所示。
论文作者:杨双双,陈璧君,包继泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
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