摘要：电力事业飞速发展，电网建设日新月异。随着数字化、程序化及智能变电站技术的快速发展和应用，直流电源系统的运行可靠变得更加重要。文章主要对变电站直流电源系统设计进行了探讨。
关键词：变电站；直流电源系统
引言
随着电力系统改革的不断深入，怎样确保电网处在安全、可靠的运行已经成为最重要的追求。电力系统正朝着数字化、智能化的方向迈进。现阶段，直流电源自身的远程监控系统缺乏完善的实施方案，加上技术手段落后，已经不能满足变电站的要求，严重影响变电站自动化水平的发展，也为电网是否安全运行埋下隐患。本文从直流电源运行的实际情况入手，把计算机技术、自动化技术和局域网通讯技术应用其中，概括了直流电源远程控制系统的设计和运行模式。
1.变电站直流电源系统的作用
变电站直流电源系统主要用于为变电站控制保护装置、自动化装置、高压断路器分合闸机构、通信、计量、事故照明等装置提供电源，其性能与质量直接关系到变电站设备的安全可靠，甚至影响到整个电网的稳定运行。
2.变电站直流电源的系统构成
变电站直流电源系统主要由交流进线、充电装置、监控单元、馈线回路、蓄电池组、绝缘检测装置等组成。
2.1交流进线
交流进线主要由交流接触器、交流输入开关、防雷器等部件组成。为了保证交流供电的可靠性，交流进线大多使用两路交流输入，此时就需要配备带机械互锁装置的交流接触器或是双电源自动切换装置，两路交流电源应分别取自站用电不同段的交流母线。
2.2充电装置
充电装置采用智能高频开关电源模块，具有体积小、效率高、扩容方便等优点。模块采用N+1冗余设计，可带电热拔插。多个模块并列运行时，具有良好的均流特性。每个模块内部具有监控功能，能不依赖总监控单元，独立工作。模块具有输入过压、欠压、缺相或相间不平衡、输出过压、欠压、短路、模块过温保护等功能。
2.3监控单元
微机监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分。装置一方面能根据直流系统运行状况综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理；另一方面还能将整个电源系统的信息以客户指定的通讯协议上传到后台，而且能适应直流系统各种运行方式。监控单元一般有按键式和触摸屏两种操作模式，用户可以根据自己的需要灵活选择。
2.4馈线回路
根据用户的实际需要设计一定数量的馈线回路，包括馈线开关、状态、报警触点、指示灯等部件。
2.5蓄电池组
蓄电池组的形式，蓄电池组是直流系统的重要组成成分，一般选用阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池的配置，为满足控制和保护冗余供电需要，220~500kV变电站直流电源系统均应配置两组高频充电装置和两组蓄电池；为满足无人值班直流供电冗余需要，110kV变电站直流电源系统宜配置两组高频充电装置和两组蓄电池。电池组的安装方式，蓄电池组可以采用集中安装和分散安装两种方式。集中安装一般采用组屏安装然后与其余的充馈电柜等安装在一起；分散安装则需设立独立的电池室，将电池安装在电池架上。用户可以根据现场的实际情况选择合适的安装方式。当变电站设有继电保护装置小室时，一般采用分散安装这一方式。接线方式：（1）一组蓄电池直流系统采用单母线分段接线或单母线接线。单母线分段接线分为两种类型：一组蓄电池配置一套充电装置，二者接入不同母线段；一组蓄电池配置两套充电装置时，两套充电装置接入不同母线段，蓄电池跨接在两段母线上。（2）两组蓄电池直流系统采用两段单母线接线，蓄电池组分别接于不同母线段，两段母线之间设置联络电器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆它可分为两种类型：两组蓄电池配置两套充电装置时，二者接入不同母线段；两组蓄电池配置三套充电装置时，两组蓄电池及两套充电装置分别接入不同母线段，第三套充电装置经切换电器对两组蓄电池进线充电。蓄电池组出口保护器，蓄电池组出口保护器大多采用熔断器，由于多种因素导致熔断器熔断后其报警触点不能可靠的发出报警信号，所以运行人员不能及时发现蓄电池组自动脱离直流母线的重大故障。一旦发生异常，将会导致全站直流失压，造成非常严重的后果。
3.变电站直流电源系统功能的设计
3.1监控系统的设计
通过电池均衡采集系统实现对电池组电压采集效果，合理掌握蓄电池在线均衡。采用电池智能系统实现母线的切换、蓄电池恒流放电等，为防止电池过放可以采用各不相同的软硬件保护，保证放电过程一直是安全的状态。通过与主流电源主监控装置通讯实现采集电压、电流绝缘监察等状态，掌控好充电机的状态转换机修改。
3.2电池均衡采集子系统的使用情况
该系统是由多数均衡采集模块与某一个电源相互组成的，其传感器网络RS485总线构成，以此达到与本地监控系统实时通讯的效果。均衡子集模块是多个设施为一体的，不同模块随时可以采集电池的电压、温度。如果单个电池电压与电池平均压其差比整定值还大，可以通过均衡系统，让放电设置在电压高的电池上，电压低的电池设置在充电的模式，以此来提升电池的正常寿命，确保直流系统安全、可靠的工作。采用可以插拔的端子进行接线，方便对其维护，选择的保险丝要具有自动恢复的能力，这样不会导致系统烧毁或短路的情况，保障整个系统的风险在最低的状态。
3.3电池智能放电子系统
（1）设置单母线分段直流系统
如果具有两套直流设备，在进行实验的过程中，可以通过直流倒方式进行操作，把实验中的某套设备退出运行模式，让另一套设备带动两段直流母线工作，让实验的蓄电池组进行全核对性放电。放电原理：采用对各个开关的控制，达到远程实现蓄电池和兴放电的操作。
（2）设计单组蓄电池直流系统
如果只对一组蓄电池进行设置，就没有退出的功能，也不可以实施全核对性放电，只有通过I10电流恒流释放出相应容量的50%才可以进行操作。具体步骤如下，在确保本地监控系统控制的前提之上，首先把直流接触器断开，掐断充电机对蓄电池的充电回路，如果此时交流充电机停止工作，蓄电池仍可通过二极管实现对直流母线的供电，随之闭合直流接触器，接通其放电回路。通过PWN方法达到恒流放电的目的，在放电的时候可以实时对电池的一系列保护值参数进行监视，如果出现异常状况，会立刻停止放电。
3.4数据中心服务器的设置情况
在通讯机房内设置数据中心服务器，选用光纤局域网实现与各个变电站实时通信的效果，可以对其发来的信息进行实时的分析和处理，之后把信息分发给局域网的不同远程监控终端，也可以通过对子站发送的警报或保存的数据进行储存，建立不同的子站直流电源系统台账，方便对各个装置进行查询和修改。
3.5设计合理的远程监控终端
在局域网上设置全部的远程监控终端，可以对所有变电站直流信息进行浏览，设计出各个变电站直流系统的模拟图，可以在模拟图上显示出母线电压、电池电压、电流等运行情况。可以依照不同的设置权限，对某个变电站其系统信息或参数进行修改，告警功能十分完善，可以通过对告警性质的分级，保证系统的所有告警都可以及时发觉。
结束语
为了更好地满足电网安全、可靠运行的要求，同时为了避免因为直流系统故障，扩大为事故，并导致大型设备损坏或引起大面积电网事故的可能性。我们应该不断的加强技术进步，优化设计方案，为电网的安全稳定运行做出保障。
参考文献：
[1]李锦芳.对变电站直流系统管理信息系统的研究【J】.科技创新与应用，2013（26）.
[2]谢聪乾.变电站直流电源运行与维护的探讨【J】.机电工程技术，2011，40（4）.
论文作者:苏勇,王昌吉,韩梁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：蓄电池论文; 变电站论文; 母线论文; 系统论文; 装置论文; 电池论文; 直流电源论文; 《电力设备》2017年第20期论文;