智能变电站交直流一体化电源系统的研究与应用

智能变电站交直流一体化电源系统的研究与应用

刘万鹏  李婷

内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电分公司修试管理一处  

内蒙古包头市  014000

摘要：变电站是我国电力事业中最基础最重要的基础设施，智能变电站是我国近些年较为普及和推广的一种新型电站，与以往常规的变电站相比，智能变电站的优势主要在于能够有效的改善之前的电源自动化控制管理水平较低、信息管理和系统管理难度系数较大等多种问题。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、系统联动等细节一体化的运作。

关键词：变电站；交直流；一体化；电源系统

1常规性变电站的电源系统应用现状分析

常规性变电站，依旧是我国当前电力事业中最为广泛、普遍设置的一种类型。特别是对于我国这种地域宽广，技术更新不可能协调一致，所以常规性变电站依旧在我国的变电站运作系统中发挥着重要作用，常规性变电站，它的电源系统通常分为直流、交流、UPS和通信电源等几种不同的类型。在一般的变电站运营模式下，交流系统是变电站的主要能源供应设备。例如具体的电能储蓄、电源操作等工作都需要依赖交流系统来予以完成。这就意味着，交流系统的稳定性能如何，会直接影响到整个变电站的运行是否稳定、可靠。电源是整个变电站工作和运行的重中之重，当前我们的变电站，一般采用的是各个电源子系统分开设计、分开管理和使用、分开组屏，不同的电源系统由不同的生产商进行研发、生产、组装以及后期的安装、调试等。这种模式运行下的各种电源子系统存在着很多的弊端。（1）现有变电站站用电源由不同专业人员进行管理，交流系统与直流系统由变电人员进行运行维护，UPS由自动化人员进行维护，通信电源由通信人员维护，除了人力资源不能总体调配，通信电源、UPS等也没有纳入变电站严格的巡检范围。（2）由不同供应商分别设计各个子系统，资源不能综合考虑，使一次投资显著增加，经济性较差。（3）从系统设计角度来讲，变电站综合自动化系统已由集中分布式系统向数字化发展。目前综合自动化系统已成为站用电源信息共享平台，站用电源信息也一直作为综合自动化系统的简单附属信息，因此也难以实现系统管理和信息共享，在相关子系统变化时不能协调整个站用电源以最佳方式运行。

2、智能变电站当前在一体电源系统的主要应用方式

当前的智能化变电站系统和传统的系统在工作方式上主要不同的一点是电源安装方式的不同，新型智能系统的主要电源特点是能够实现独立的交流、直流和逆流等多个电源系统的独立设计，从而进一步提高变电站的安全运行和科技指数。下面将主要介绍变电系统的可行性分析：

2.1、电源系统智能化

智能电源系统目前在国内并不是很流行，但是就应用情况来看，取得了确实不错的效果，因为在智能化的系统中最为突出的改进技术就是对直流电源的充电核心部位进行优化和调整，技术人员在这个部分利用移相谐振软开关的技术进行完善从而提高整体系统的通电效率。为了能够进一步强化对逆电源的控制效果，保证电路即使在出现故障的时候也能够进行供电，在交流出现断电的情况下直接切换为直流的逆变，所有的工作最终的目的都是希望能够保证系统在不同电流的作用下做好供电的工作，所有这也就对于施工操作人员的技术性要求更高[2]。智能化系统中的电源控制部分呈现出更加稳定的趋势，因为部分的监控装备和系统的控制设置都已经采用了双重的控制开关防止紧急情况的发生，或者在一部分装置发生故障的时候能够不影响其他部分的工作。

2.2、整体安全系数提高

新型智能化的变电系统与常规变电站唯一不同的一点是可以保证系统的稳定运行，具有较高的安全性能，而传统变电站最大的弊端也就在于工作过程中一旦某个部分出现故障，在没有及时修复的情况下可能会影响到其他部分的正常运作，严重的可能会导致整个系统的瘫痪。智能变电系统针对这个问题对走线的模式加以改进和调整，将直流和交流两个不同的部分进行完全分开控制，减少电流和电流之间出现冲撞的情况，这种完全使用直流控制电源的系统模式是增加系统安全性能最为主要的原因。

2.3、管理控制更加科学合理

由于智能变电系统建立了一个关于信息的共享平台，所以可以利用网络智能化的功能将直流电源、交流电源、通信电源进行一体化处理，在外面建立一个公共的接口。并且在外部直接取消蓄电池的电组和其他充电装置以简化装置的管理工作，同时因为取消了USP蓄电池的外界部分，在使用逆电器的时候可以直接在外面用直流母线替代，在突发事故的部分用逆变的电源进行供电。为了能够简化检修的人工成本还可以对波形进行统一处理并且进行二次配电的统一管理。

3智能站用变直流一体化电源系统应用实践

3.1系统应用

现下，多数变电站中已实现了智能变电站交直流一体化电源系统的应用，其直流核心充电模块中实现了移相谐振软开发技术的应用，有机结合了风冷与自冷。直流馈线屏具备的功能包含电压监测和自动调节、蓄电池运行状态监测、绝缘监测等；选择固定阀控全密封式蓄电池作为220V蓄电池组。一般而言，有关变电站保护、计量测控及综合自动化系统的供电中，采取的方式主要是交流供电，依托N+1冗余整流充电模块并通过直流馈电屏实现的，一旦交流因正常或故障而断电后，变电站保护、计量测控及综合自动化系统的供电则会由蓄电池组通过直流馈线屏进行，或是朝着直流逆变供电计量测控系统自动切换。就该一体化技术来看，有机结合了直流与交流技术，并不存在技术方面的风险。就通信电源部分来看，由于系统中涉及到直流输入充电模块、直流交换电源模块的应用，此类充电模式与传统充电模块、两组48V蓄电池组相比，省略了整流环节。

3.2安全性应用

传统变电站站用电源中一旦有问题产生于某个环节上，整个系统必然会遭受影响，此时就很有可能出现安全事故。然而此类问题却并不存在于智能站用变直流一体化电源系统，这是因为该电源系统中，一定程度上调整了变电站站用电源中的个别线路走向之后，能够完全分隔直流与交流，此时就能够大幅度降低安全事故发生概率，电源系统的安全性得到有效保障。

3.3可行性分析

现下，全国范围内已经实现了智能变电站交直流一体化电源系统的成功运行，该系统具有相对成熟的直流与交流技术切换及运作经验，实际应用中具备极为关键的优势，且不存在较大的风险，具备可行性和可操作性。但是，该电源系统依旧有需要调整和完善的地方存在，如直流核心充电模块的开关技术，在移相谐振软开发技术的运用下促进电路整体效率的提升，同时于风冷下实现自冷结合；此外，也需要进一步强化逆变电源控制作用，以便保障在正常交流供电的基础上，一旦交流断流后能够朝着直流逆变自动切换。该电源系统拥有更科学的控制管理，因其在同一平台上能够监控并分析整个变电站电源不同电源子系统的缘故，加之相关监控设备及系统设置在配置时皆是以双重化模式进行的缘故，所以一旦出现了故障之后能够将问题及时、有效地发现，同时有故障出现在个别装置上时，整体装置的继续运行也不会受到影响。

结语：

随着各行各业对电力的规模和质量上的需求越来越高，这无疑给智能变电站系统的建设水平也提出了更高的要求。为此，相关研究人员在今后的工作中，应当进一步对其加强研究，及时解决工作中的相关问题，推动智能变电站交直流一体化电源系统应用水平的不断提升，从而推动我国电力领域的进一步发展。

参考文献：

[1]谢清宇.智能变电站交直流一体化电源系统分析[J].电子技术与软件工程,2021(02):210-211.

[2]牛晓玲.基于智能变电站交直流一体化电源系统研究[J].微型电脑应用,2020,36(04):121-123.