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摘要：现如今，我国是经济快速发展的新时期，变电站直流系统是一种为信号设备、保护、自动设备、事故照明、应急电源和断路器开关和关闭操作提供直流电源的电源装置。目前，常规变电站的直流供电系统多为相控硅整流电源，但这种直流电源已难以满足整个电力系统的需求，需要对直流供电系统进行更换。然而在更换环节不能影响变电站的有效运转。因此，有必要重视变电站的直流电源。针对目前工作中的应急抢修和变电站内直流电源系统更换都缺乏与之配套的专用应急转接箱，以往所使用的配电柜体积大，重量重，保护功能缺乏，安全性差，远远不能满足工作中的需要，所以急需一个体积小、重量轻、保护功能全面、强度可靠适于野外和站内都能快速使用的装置解决面临的问题。本文拟在前人研究的基础上开发一种应急转接箱，服务于变电站内直流电源系统更换。
关键词：应急转接箱；变电站；直流电源系统；更换
引言
变电站的直流系统作为一个重要的能源供给系统，为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，同时直流系统还为操作提供可靠的操作电源，直流系统是否可靠，对变电站内设备的安全运行有着非常重要的影响，可靠的直流系统是变电站安全运行的基础。变电站直流系统的充电方式是通过高频电源开关给蓄电池充电，短时的市电中断时，蓄电池依旧可以继续供电。由于直流电源的作用非常重要，因此直流电源自身的安全性和可靠性对整个变电站乃至整个供电系统的安全运行至关重要。虽然直流电源在绝大部分情况下是稳定的，但在实际运行过程中，也存在发生故障的隐患，最常见的故障为直流接地，当直流系统发生一点接地时，监视装置会发出报警信号;当直流两点接地故障时，将可能使得保护装置发生误动或拒动;当交流、直流回路发生混接时也可能造成直流接地，从而引发继电保护装置发生误动作。
1概念
直流系统适用于供电系统的多种类型的变电站。大多数变电站主设备的控制、保护、储能、闭塞、信号回路、变电站应急照明等均采用直流供电。直流电源以0.4kV交流电流过直流屏的整流电路，交流电流转换为直流，为上述几个电源设备的电路供电。同时，整流电路输出的直流电流也分流到站内的电池组上。安装电池的目的是当所有设备停电，并且站用变压器也断电时，它还可以为站内主要设备的控制、保护、储能和信号的直流电路提供直流电，确保设备正常运转。变电站直流系统是一种为信号设备、保护、自动设备、事故照明、应急电源于断路器开关及关闭操作给予直流电源的电源装置。直流系统是独立的电源，在外部AC电源中断的状态中，它确保备用电源—电池持续给直流电源提供稳定的电流。
2变电站内直流电源系统更换策略—应急转接箱
2.1高频开关电源管理单元设计
智能化高频开关电源具有高度灵活组合、自主监控的特点，尤其是在通信领域，因其具有体积小、噪声低、维护方便又可被纳入通信系统的计算机监控系统等特点，所以运用十分广泛。高频开关电源结构如图4-3所示，高频开关电源主要由主控模块、显示器、监测单元、配电单元机整流设备组成。高频开关电源是将220V交流电转变成直流48V给直流设备供电，包括蓄电池组。交流电源在中断时，蓄电池仍然能对设备供电，能够保障负荷不间断供电。交流电恢复正常后，自动对蓄电池进行充电，使蓄电池保持电量的充盈状态。
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2.2直流电源系统监控装置的功能设计
直流系统中，直流电源监控系统是核心所在，它的主要作用是负责监控、管理系统中的其它功能模块，还有另外一个作用是用来对蓄电池进行自动的监控测量，装置通过对其它各功能模块的监视，来取得系统中的各种运行参数，通过对取得的参数分析比对来确定系统是否运行在健康状态之下。装置将监测取得的数据进行处理比对，将处理结果作为主要的依据来实现对系统的控制及管理。为此，本文设计的监控装置功能如下。(1）装置能对蓄电池的单体电池电压进行实时监控，精度可以达到0.5},装设越限报警功能，可以对蓄电池电压上、下限值进行在线整定，无需人工设定。(2)装置可以对充电设备的输入交流电压，输出直流电压、电流，蓄电池组总电压及充、放电电流，直流控制母线电压、电流，合闸母线电压以及持续负载电流等系统工况进行实时监测，装设越限报警功能，可以对相关状态量的上、下限进行在线整定，无需人工设定。(3)装置可以对直流母线绝缘情况以及对地电压、电阻值进行实时监测，当正、负母线分别或同时对地绝缘降低时，能够准确测量和越限报警，能够对下限值在线整定，同时可以对绝缘支路进行巡检和准确定位。(4)装置可以需要自动转换充电设备对蓄电池组进行浮充和均充，无需人工设定。(5)装置具有故障声光报警和信号复归等功能，可以对故障性质进行简单的判断，若监控装置本身出现故障时，可以退出运行，转为手动设置。(6)装置可以通过串行接口经光电隔离后，以RS-485或232等通信方式与主机通信，来实现对整个系统的遥测与遥控，同时装置也配置一些相应的触点，将故障的开关量信号上传。(7)装置可以实现对蓄电池的环境温度进行实时的监测并上传。同时装置可以在蓄电池放电过程中，对蓄电池的放电容量及放电时间进行实时的检测并记录下来。装置采用主从设计方案，主机负责实现整个系统的管理、数据通讯及输出显示等功能，从机负责监控系统的各个功能部分。装置采用模块化设计，各功能模块相互独立，通过串行总线与监控装置相连接，监控装置负责对其它各功能模块发送命令，接收各功能模块发送来的监测数据并对数据进行处理、分析后显示出来。
2.3技术路径
（1）产品体积小，重量轻，移动方便，便于维护、外形美观，可以满足500KV以下变电站的使用；（2）稳压性能、稳流性能、纹波性能等指标与变电所用直流屏完全一致；（3）直流应急电源采用微机高频开关电源型产品，配置220V，20（40）安培整流模块1（2）个，可借电插拔。可方便更换为110V40A模块，变成110V流系统；（4）系统配置智能监控，通过液晶显示屏，实现人机界而可视化操作，全中文菜单，操作简单方便，易于上手；（5）系统可显示装置的输出电压，输出电流等，具有电池管理的功能；（6）完善的告警处理及记录功能，可通过当前故障和历史故障查询系统故障记录；（7）同时具备RS485RS232接口，支持多种通信规约，全面实现“四遥”功能；（8）整流模块具有液晶显示功能，具有自主均流、自动限流、浮充和均充等功能.
结语
变电站直流系统是一种为信号设备、保护、自动设备、事故照明、应急电源和断路器开关和关闭操作提供直流电源的电源装置。对于大多数变电站而言，主设备的控制、保护、储能、信号回路、变电站应急照明等均采用直流供电。直流电源以0.4kV交流电流过直流屏的整流电路，交流电流转换为直流，为上述几个电源设备的电路供电。同时，整流电路输出的直流电流也漂浮到站内的电池组上。目前，常规变电站的直流供电系统多为相控硅整流电源，但这种直流电源已不能满足整个电力系统的需要，需要对直流供电系统进行更换。然而在更换环节里，不能干扰变电站的有效运转。因此，有必要重视变电站的直流电源。本文针对现状研发出了一种变电站直流系统更换应急装置，通过对样机的测试与总结，该装置性能良好，能够有效保证变电站直流系统更换，促进变电站的安全稳定运转。
参考文献
[1]廖晓艺.浅谈电力系统变电站直流电源及维护[J].科技资讯，2015，13（31）：46.
[2]张宏伟.智能变电站交直流一体化电源系统的研究与应用[J].科学中国人，2015，0（10X）.
论文作者:平海涛,张世坤,田静
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/16
标签：变电站论文; 装置论文; 系统论文; 直流电源论文; 蓄电池论文; 站内论文; 设备论文; 《当代电力文化》2019年第11期论文;