摘要：站用电源是变电站安全运行的基础，随着变电站综自化程度的越来越高以及大量无人值班站投运，相应提高站用电源整体的设计、运行、管理水平具有非常重要意义。智能变电站采用交直流一体化的电源系统,能够有效的实现网络通信、监控、系统联动等一体化的运作。针对传统站用电存在的问题阐述了变电站站用交直流一体化电源的技术特点及设计方案，结合实际应用，论述了一体化电源的优越性。
关键词：变电站；交直流一体化；电源
引言：站用电源是变电站安全运行的基础，随着变电站综自化程度的越来越高以及大量无人值班站投运，相应提高站用电源整体的设计、运行、管理水平具有非常重要意义。近年来，高中压开关电器、综自系统在电力系统受到高度重视，变电站综合技术与智能化水平得到了极大的提升。然而，针对站用电源的技术研究与产品创新却相对滞后，传统站用电源设计方案已难以适应新型变电站的发展需要。随着中国大力推进坚强智能电网的建设步伐，智能变电站已成为新一代变电站的发展趋势。同时，基于DL/T 860（IEC61850）的智能变电站 / 数字化站用一体化电源系统应运而生，站用电源系统逐步向统一的数字化、程序化、智能化的方向发展。
1变电站交直流系统现状
1.1 站用电交流系统
站用电交流系统为单母线接线分两段母线， 配电屏选用智能式开关柜，主干线采用三相四线制，额定电压为 AC380/220 ，其Ⅰ、Ⅱ 段母线分别接于 1、2 号站用变低压侧，两段母线进线采用 ATS 智能开关实现双电源互投。
1.2通信电源系统
变电站一般选用 AC/DC 供电方式，配置 2 套独立的通信电源系统，包括高频开关电源、蓄电池组和直流配电柜；对通信有特殊要求的站点，不应选用 DC/DC 供电方式。通信电源容量满足本期及规划的通信设备供电负载要求，预留一定余量。 任一套高频开关电源故障时，另一套高频开关电源应具备承载全部负载并同时对本组电池充电的能力；蓄电池容量满足负载供电不少于 12h 要求；通信电源具备远程监测功能。
1.3 UPS 电源
由交流不间断电源系统供电的设备包括计算机监控系统计算机及交换机设备、远动设备、火灾报警系统主机、调度数据网交换机及二次安全防护设备、 五防工作站等不能中断供电电源的重要生产设备。 变电站视频及环境监测系统主机、交换机及路由器可接入交流不间断电源系统， 视频及环境监测系统其它设备不宜接入交流不间断电源系统； 如选用的门禁系统在停电时无法开门，可以从交流不间断电源系统供电。交流不间断电源一般采用两套逆变电源， 宜采用双机双母线带母联运行接线方式。 交流不间断电源系统不配单独的蓄电池，直流电源采用站内的直流系统。
2变电站传统站用电源现存问题分析
传统变电站站用电源分为交流系统、直流系统、UPS、通信电源系统等，各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行管理。站用电源的分散设计与管理，这种模式运行下的各种电源子系统存在诸多问题：（1）站用电源自动化程度不高。由不同供应商提供的各子系统通信规约一般不兼容，难以实现网络化管理，自动化程度低，缺乏统一的系统管理平台，制约了管理水平的提升。（2）经济性较差。由不同供应商分别设计各子系统，站用电源资源不能综合考虑，造成配置重复，使一次投资显著增加。（3）安装、服务协调较难。各个供应商由于利益的差异使安装、服务协调困难，站用电源一旦出现故障需要向多个厂家进行协调，造成沟通困难与效率低下。
（4）变电站站用电源系统分为交流系统、 UPS 电源、二次直流系统、通信电源系统等，各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行管理， 这种模式存在站用电源自动化程度不高、安装、服务协调较难以及运行维护不方便等问题。 另外， 由不同供应商提供的交直流控制电源产品，没有统一的接口规范和监控设备，使系统数据不能共享，难以实现对整个交直流控制电源设备的系统分析维护和一体化信息管理。 由于各电源系统的生产厂家不同，当电源出现故障，或进行电源系统维护时，需要多家供应商的服务人员到现场查看，服务人员快则几小时，慢则数天才能到达，如此以来延长了的工作时间，影响设备的供电，对于巡检人员，同样存在此类问题。 供电系统可靠性得不到保障。
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3变电站交直流一体化电源的优势特点
站用交直流一体化电源系统是指：将站用交流电源、直流操作电源、电力专用 UPS、逆变电源、通信电源统一设计，监控、生产、调试、服务，通过统一监控、信息共享，实现站用电源安全化、网络化、智能化和一体化。站用交直流一体化电源系统, 它的优势和特点主要通过与传统站用电源的对比中得以呈现。它的特点主要表现在以下几个方面：
3.1实现站用电源网络化、智能化
一体化程度更高实现在一个平台上对整个站用电源的各种电源子系统进行监控和分析，解决由不同供应商提供的各独立电源通信规约兼容等问题，提高系统网络化、智能化程度。
3.2提高站用电源管理水平
由一家厂家提供所有电源的设计、生产、安装、服务，一揽子解决所有站用电源问题，可以减少采购、协调、沟通成本，提供电力电源的整体管理水平。
3.3站用电源更加安全可靠
一次、二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。
3.4建立了统一站用电源管理平台
解决了站用电源信息共享问题，采用 IEC 61850 实现了与变电站自动化系统的接口。
4对一体化电源的设计选型
4.1直流操作电源是变电站的核心控制电源
其配置的蓄电池组作为一体化电源系统总的后备电源，在选择计算其容量时除统计直流控制负荷外，还应统计电力专用 UPS 和 INV，以及通信用 DC-DC 的负荷容量，满足一体化电源系统的全部事故放电容量要求。
4.2通信用 DC-DC 由直流母线供电
DC-DC 的直流容量应叠加到直流操作电源系统的经常负荷中，其充电装置的容量选择计算应满足一体化电源系统的全部经常负荷和蓄电池充电要求。
4.3直流操作电源的监控装置
可作为一体化电源系统的总监控单元，要求与电力专用UPS、INV 和 DC-DC 通过现场总线连接为一体，通过完善总监控单元的数据记录、分析、判断和管理功能，实现对一体化电源系统的集中监控管理。
5交直流一体化系统设计进一步展望
全站操作电源及通信电源额定电压统一采用 110V 额定电压。目前操作电源采用额定电压为直流 110V 的技术已非常成熟，随着电力设备制造技术水平的不断提高，有望在不久的将来实现通信电源额定电压采用 110V ，届时将可以实现全站直流电源额定电压的统一， 相对于额定电压为直流 220V 来说，蓄电池数量将减少一半，将可以进一步优化一体化电源的设计。
结束语
交直流一体化电源系统立足于站用电源用系统技术研究，是对现有变电站站用电源设计和管理新模式的发展，它符合结构合理，技术先进，运维方便的技术发展路线。近几年，随着数字化变电站相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，一体化电源系统正在逐步替代传统变电站站用电源建设及管理的模式，其技术先进，维护方便，运行安全可靠，具有重要的现实意义。
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论文作者:龚文婷,董舒婷,郑磊,李雪,王丹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：电源论文; 系统论文; 变电站论文; 交直流论文; 母线论文; 设备论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第9期论文;