800*600*2260MM交直流一体化电源

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。

本文针对传统站用电源分散设计存在的问题，阐述了站用交直流一体化电源系统的设计方案及其技术特点，并对其所产生的经济效益与社会效益等方面进行了综合分析。

1、传统站用电源分散设计存在的问题

一直以来，变电站站用电源分为交流电源系统、直流电源系统、UPS不间断电源系统、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。站用电源的分散设计与管理，存在着诸多问题：

1)   站用电源难以实现系统管理

由不同供应商提供的交流系统与直流系统通信规约一般不兼容，难以实现网络化系统管理，自动化程度低。由于没有统一的监控设备对整个站用电源进行管理，不能实现系统数据共享，无法进行站用电源协调联动、状态检修等深层次开发应用。

2)   可靠性受到影响

由于站用电源信息不能网络共享，针对故障或告警信息不具备进行综合分析的基础平台，不同专业的巡检人员分别管理各个电源子系统，难以进行系统分析判断、及时发现事故隐患。

对于涉及需站用电源各子系统协调才能解决的问题难以统一处理。如：防雷配置，避雷器参数选择，安装位置只有将整个站用电源交直流系统统一考虑才能解决；由于充电模块均流对于直流母线上纹波较敏感，需要对母线所接负荷，如逆变电源等反灌电流进行统一治理等。

3)   经济性较差

由不同供应商分别设计各个子系统，资源不能综合考虑，造成配置重复，一次性投资显著增加。如：直流电源，UPS不间断电源、通讯电源分别配置独立的蓄电池，浪费用严重；交流系统配置电源自动切换设备，充电模块前又重复配置，既浪费又使设备之间难于协调运行。

4)   长期维护不方便，增加成本

各个供应商由于利益差异使安装、服务协调困难，站用电源一旦出现故障需向多个厂家进行沟通协调，造成沟通困难与效率低下。

现有变电站站用电源分配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。人力资源不能总体调配，通信电源、UPS等也没有纳入变电严格的巡检范围，可靠性得不到保障。

2、交直一体化电源系统设计方案及特点

通过分析与研究传统站用电源分散设计存在的问题，针对性提出了站用交直流一体化的设计思路，以实现：**、建立站用电源统一网络智能平台；第二、消除站用电源隐患；第三、提高站用电源管理水平；第四、进行深层次开发，提高站用电源安全与智能化水平。

1)   交直流一体电源系统的定义

站用交直流一体化电源系统是指：将站用交流电源系统、直流电源系统、逆变电源系统、通信电源系统统一设计、监控、生产、调试、服务，通过网络通信、设计优化、系统联动方法，实现站用电源安全化、网络智能化设计，实现站用电源交钥匙工程，实现效益*大化目标。

智能站用电源交直流一体化系统包括：智能交流电源子系统、智能直流电源子系统、智能逆变电源子系统、智能通信电源子系统、一体化监控子系统。

图1：一体化电源一次线路图

2)   主要技术特征

站用交直流一体化电源系并不是对交流、直流电源系统的简单混装，其主要技术特征表现在：

(1)       网络智能化设计：通过一体化监控器对站用交流电源、直流电源、逆变电源、通信电源进行统一监控，建立统一的信息共享平台，实现网络智能化。支持61850通讯规约。

(2)       设计优化：A、取消充电模块前的交流自动切换回路；B、取消原直流系统对交流部分的数据采集（配电监控）；C、统一进行波形优化处理，针对逆变电源反灌电流影响充电模块均流进行抑制等；D、统一进行防雷配置；

(3)       对交流电源部份进行安全、智能化设计：A、进线采用ATS自动转化开关、实现电气与机械双闭锁；B、馈线采用固定插拔式安装、无打孔母线技术；C、集中进行监控，实现“四遥”功能等。

(4)       优化蓄电池配置：A、可取消UPS，使用逆变器直接挂于直流母线代替；B、取消通信蓄电池组及充电设备，使用DC/DC变换器直接挂于直流母线代替。

(5)       系统联动：根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到*佳方式运行。

(6)       二次配电管理：对二次配电进行统一管理，如照明、风机、空调、水泵、门禁等站用非主控设备进行统一智能化管理。

(7)       建立专家智能管理系统：固定数据库+实时数据库+专家智能管理。

(8)       深层次开发：一体化信息共享平台，为站用电源的深层开发提供了可能，可根据客户的需求进行开发。

3)   交直流一体化电源系统的优势特点

(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电站电源的交与直流系统、逆变电源系统、通信进行监控，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。

A、各子系统智能设备通过通信网络接入一体化监控器，一体化监控器1个通信口、一种规约接入综自/调度系统；

B、可以在一个位置实时查看各子系统的电量、开关状态、事件信息等，可修改系统参数、运行方式、遥控开关，实现站用电源“四遥”功能；

C、统一的信息共享平台，可以提高站用电源综合自动化应用水平，进行站用电源协调联动、状态检修等深层次开发应用。

(2)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。

A、蓄电池一体化设计，避免了UPS蓄电池与通信电源蓄电池维护不精细、损坏不能及时发现的问题

B、可以对站用电源故障进行综合分析，及时发潜在问题；

C、可以实现对站用电源共性隐患进行统一处理，如：统一防雷配置、统一波形优化处理等。

(3)提高站用电源管理水平

一体化电源便于集中管理全站电源系统，提供站用电源的整体管理水平。由一组维护人员同时管理、维护全站电源，便于统一调配人力资源；将通信电源、UPS等纳入变电的巡检范围，便于对信息的进行综合分析，及时发现事故隐患。

(4)实行生产厂家“交钥匙工程”

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。

3、一体化电源针对数字化变电站的开发应用

1) 实现站用电源模块化、数字化

(1)所有开关智能模块化，对外无二次接线、只有通讯线

所谓开关智能模块化是指，将开关及传感器、智能电路板集成在一个机箱内，全部二次接线全部在机箱内完成，对外只有通信接口的设计模块。

对集中功能分散化，使模块之间、屏柜之间无二次联络线。如，绝缘检测馈线漏电流检测分散到直流馈线模块实现，蓄电池电压采集分散到电压采集模块分散实现。将各个模块进行积木式组合即可形成一整套设备，可大大缩短供货周期；相同参数模块可以互换，检修维护标准化。

一体化电源可以分为以下模块：交流进线模块、交流馈线模块、充电模块、降压模块、逆变电源模块（代替UPS）、通信DC/DC模块（直接挂于直流母线）；直流馈线模块、站用电源一体化监控模块等。

(2)开放式系统

一体化监控模块通过光纤媒介、IEC61850规约与外界进行信息互换。系统内设备之间，系统内设备和系统外设备能进行信息互换，执行特定功能。上位机监控系统可象浏览网页一样查看站用电源所有数据。

2) 程序化电源开发运用

(1)一体化运行的协调联动

对站用电源负荷开关依据负荷之间一定条件、一定逻辑进行协调联动。如，根据交流进线运行方式，自动调整直流运行，达到*佳方式运行。

(2)实现站用辅助设备系统智能化管理

变电站辅助设备是指变电站照明、配电、空调、风机、消防、门禁、周界保护系统+生活水泵等系统设备的统称。智能终端就地和辅助设备连接，实现上行下达信息数字化传输，根据程序化操作方案采集相应辅助设备信息，作为动作条件，产生程序化动作。

应用举例1：在小室内安装温度监测装置，将采集的温度信息利用通信上传到一体化监控模块，监控模块根据温度设定自动启/停风机电源开关，避免长转风机。

举例2：周界报警发现非法进入，其信息传到一体化监控模块，监控模块立即启动照明系统开关，并协调立即启动摄像系统。

交直流一体化电源在设计上充分体现了电力系统所倡导的经济、节能、环保理念，具体良好的经济效益和社会效益。

4、经济性分析

(1)减少重复配置，降低一次性投资：取消通信蓄电池和UPS蓄电池；取消充电模块前的交流自动切换回路；取消原直流系统对交流部分的数据采集（配电监控）等。

(2)降低长期维护成本：由一组维护人员替换原来四组维护人员，可大大减少人力成本支出；可减少采购、协调管理等成本。

以2回交流进线＋2组充电模块＋2组蓄电池（300A）的系统为例，分析对比如下：

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