侯斌 廖德胜 李秀强 刘宁
（国网济南供电公司 山东济南 250012）
摘要:随着济南市城区用电负荷的不断攀升，城网建设发展步伐加速带给供电企业新的供电难题，新建变电站从选址、设计、招标、基建、验收、送电等流程环节耗时长，费用高，所带来的时间成本满足不了用户的迫切要求。因此，目前济南供电公司根据济南市中弘广场项目建设的用电需求，设计研究并投入中弘110kV移动变电站运行。本文主要针对车载式中弘110kV移动变电站投运以后的运行维护管理难题进行改造方案可行性探讨。
关键词：移动；变电站；交直流；改造；运行维护
引言
移动变电站具有非常好的灵活性及快速性,正成为“电力系统突发事件应急预案”重要的组成部分。因此，当发生重大自然灾害或用户特殊需求时,考虑启动应急抢救预案时,移动变电站就是保障电力供应的首选。
国网济南供电公司目前已投运一座容量为25MVA的110kV移动变电站。该车载式移动变电站设计投运时长为半年，但根据项目进度反馈需求为2至3年时间，超设计时长4至6倍，这将给变电站运行期间的运行维护管理工作带来许多难题。本文主要针对车载式移动变电站投运后特殊时期的交直流系统运行管理进行探讨。
在常规变电站中，变电站系统中使用的交直流电源一般由站用变压器及大功率蓄电池提供，正常供电情况下，系统所需的交流电由站用变压器直接提供，而直流电源由电力整流装置将交流变为直流，此直流一方面为直流负载供电，另一方面为蓄电池充电。当系统出现故障时，站用变压器不能为系统提供交直流电源时，这时候蓄电池直接输出直流为系统直流设备供电，而对于那些系统出现故障后还需要正常运行一段时间的交流设备，则需将蓄电池输出的直流电源通过电力逆变器变为交流负载（如视频监控柜照明、后台监控柜照明等）使用。
交直流一体化电源系统是智能化移动变电站必不可少的设备，及时监控和方便维护是移动变电站运维管理工作的重点及难点，这对站用交直流系统提出了更高的要求。
1 交直流系统现状
中弘110kV移动变电站直流系统仅从站用变取一路交流电作为交流输入电源，同时储能设备采用基于超级电容器储能的电源系统,包含整流电路,直流均压充电电路、放电电路及单相UPS电路等。在非正常运行方式下（如站用变失电），将由直流系统由蓄电池放电供全站各装置用电；根据现有规定及蓄电池容量限制，这种供电方式续航能力为2小时。
2提出初步方案
西门子变压器（武汉）有限公司为大连电力公司研制的66kV智能变电站中已经成功应用太阳能光伏发电并网与离网相并存的交直流一体化系统。
为了巩固交直流系统稳定运行，本文从上述特殊运行方式条件下引入进一步改造方案：增加一路交流进线，将太阳能光伏发电引入移动变电站的电源系统，光伏发电模块采用可移动载体置于车体周边空地。
3方案可行性分析
（1）直流馈线屏接口满足要求。该站系统交流电源额定电压为220V，直流馈线屏已设计并配置两路进线电源空开。第一路电源空开电源由站用变提供；第二路电源空开目前处于备用状态。此路交流进线备用空开可为光伏发电电源接入提供接口。
（2）储能设备适合光伏电源接入。本站储能设备采用的是超级电容器，具有高的功率密度，充电速度快，使用寿命长、低温性能优越。
（3）直流电源具有非常宽的放电电压，极限值达到直流40V~270V，能保证超级电容器所储存的电能得到最大的释放。
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（4）超级电容器最大的特点是可以循环使用，充电时间短，同时充电储能没有记忆效应，在理论上超级电容器可以无限次地充放电；
（5）符合储能设备充电方式要求。超级电容器具有优越的高电容特性，对大脉动电流具有较好的吸收能力，可提供恒流充电、浮充充电、脉冲充电、组合充电四种充电方式，满足规定的储能设备的充电方式要求。
从以上五个方面可以看出，该站完全满足具备光伏发电接入硬件条件。
4进一步优化改造方案
4.1并网逆变改造
目前太阳能光伏发电并网系统在各个领域有着广泛的应用，而且技术相当成熟。在移动变电站在站用电失电时，仍需对车载集装箱内照明装置、二次监控装置等提供电源，单纯靠系统的储能设备提供电源是不满足要求，需要太阳能光伏发电的并网与离网，为系统续航提供电源。
因此，改造方案中的太阳能板将安装于该站站区空地，同时并网逆变器及离网逆变器安装在集装箱内。
太阳能光伏发电并网系统主要有如下三种工作方式：
（1）第一种：市电与太阳能提供的交流电并联同时给设备供电，系统优先选择太阳能，这种优先权的选择来自逆变器，逆变器及时采集市电的频率、电压幅值及波形等参数作为参考信号，当市电输入电压的参数满足设备标准使用电压时，优先选择太阳能。
（2）第二种：没有市电输入时，逆变器采集不到电压参考信号，这时逆变器将输出关闭，此时即使太阳能发出了电能，也不往外输出。此种方式能保证市电在检修时或者有故障时太阳能发出的电不外输，确保人身和设备安全，但导致所有设备均不能供电。
（3）第三种：仅有市电，而太阳能不发电或者发出少量的电能，小于逆变器最小启动电压时，逆变器也将关闭输出。设备仅由市电供电，如没有太阳的阴雨天或者晚上等。
4.2并网离网化改造
根据太阳能光伏发电并网系统的三种工作方式可知，太阳能发出的电能只能在移动变电站带电运行过程中使用，不能满足移动变电站特殊运行条件下的供电要求，因为部分照明设备、排风扇、部分二次监控设备需要不间断供电，仅靠系统的储能设备所存储的容量是不够的。这就需要在没有市电的情况下太阳能也可以提供发电。采取的方案应将交直流一体化系统改造成太阳能光伏发电并网与离网相并存的系统，即在没有市电时，太阳能随时给系统储能设备供电。
因此，本站光伏发电接入交直流一体化系统后，应具备并网与离网并存结构工作方式：当有市电输入时，仅并网逆变器工作，离网逆变器不工作；当没有市电时，离网逆变器工作，并网逆变器退出运行。
5结束语
采用上述光伏发电的交直流一体化系统改造方案，可以有效地解决该站运行期间出现全站停电等事故紧急情况时的交直流供电难题：
（1）减少变电站运维人员日常巡视压力，为运维工作缩短巡视周期提供了前提条件。
（2）避免了单电源供电模式下全站失电对不间断电源的冲击，有效降低移动变电站正常运行及特殊运行情况下的安全风险，能提高运维人员事故异常处理的准确性和快速性，有效夯实电网安全运行。
参考文献
[1]程玉平，110kV_66kV智能化移动变电站的设计及应用研究，哈尔滨理工大学硕士学位论文，2013.
[2]金 琪，解 蕾，蒋大为，张 健，国网上海市电力公司市区供电公司，上海200080，移动变电站的配置应用及接入方案，华东电力，2014，42（7）.
[3]薛金会，基于超级电容器储能的光伏发电系统研究【D】，华北电力大学硕士学位论文，2008.
作者简介：
侯斌（1986），男，学历：西安工业大学，单位：国网济南供电公司，研究方向：电力技术，从事电力企业基建工程管理工作
论文作者:侯斌,廖德胜,李秀强,刘宁
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/3
标签：变电站论文; 系统论文; 市电论文; 逆变器论文; 太阳能论文; 电源论文; 光伏论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;