![]() Transmission and Distribution Engineering and Technology 输配电工程与技术, 2013, 2, 102-105 http://dx.doi.org/10.12677/tdet.2013.24018 Published Online December 2013 (http://www.hanspub.org/journal/tdet.html) Intelligent Integrated Power System from a Point of View and Suggestions Chenxi Zhang, Dezhi Wang Wuwei Power Supply Company, Wuwei Email: wdz8605800@sina.com; Received: Sep. 29th, 2013; revised: Sep. 30th, 2013; accepted: Oct. 8th, 2013 Copyright © 2013 Dezhi Wang. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: Intelligent integ rated power system can effectively achieve the integr ation of the operation of network com- munication, monitoring, system integration and other details. This article proposes AC and DC power solutions for sub- station integration through introducing the AC-DC integrated power system of station power supply, and discusses the understanding of and sugg estion for the integrated power by combining with the practical application. Keywords: Station Power Supply; Intelligent; Integrated Power System 智能一体化电源系统 一点认识和建议 张晨曦,王德志 武威供电公司,武威 Email: wdz8605800@sina.com 收稿日期:2013 年9月29 日;修回日期:2013 年9月30 日;录用日期:2013 年10 月8日 摘 要:智能一体化的电源系统,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。通过介绍 站用电源交直流一体化系统,提出变电站站用交直流一体化电源的解决方案,结合实际应用,论述了一体化电 源的认识和建议。 关键词:站用电源;智能;一体化电源系统 1. 引言 智能变电站一体化电源借鉴了直流、交流一体化 不间断电源系统的核心思想,解决了以往比较松散的 交流电、直流电源操作电源部分。因传统变电站站用 电源各主要元器件分散设计,组屏后不同厂家五花八 门,后台集中监控与各个厂家进行沟通交流,分析协 议获取数据,专业维护极不方便,随着国网智能化的 大力发展,迫切需要一个统一的智能一体化电源系 统。 2. 传统站用电源现状分析 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。这种模式存 在的主要问题: 1) 站用电源自动化程度不高。由不同厂家供应商 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。 Open Access 102 ![]() 智能一体化电源系统一点认识和建议 2) 经济性较差。站用电源资源不能综合考虑,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,远不如站用交直流电源 一体化的“交钥匙工程”模式顺畅。 4) 运行维护不方便。交流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。 3. 变电站交直流一体化电源的解决方案 变电站站用交直流一体化电源系统是使用系统 技术,针对变电站站用交流、直流、逆变、通信电源 整体,根据实际问题、发展现状提出解决方案的站用 电源系统。下面以已运行的站用电源交直流一体化系 统说明其以系统技术研究站用电源的思想方法。典型 方案(以110 kV变电站为例)[1]。 110 kV及以上变电站宜按双重化配置方案,如下 图1。 方案解析: 1) 容量设计:全站配置两组蓄电池和充电机,一 般的 110 kV电站容量可按 300 AH/组设计,220 kV电 站500 AH/组。 传统的站用电源配置方案中,通常一个110 kV 电站配置两组 300 AH 蓄电池和两组充电机供变电运 行负荷,通信设备由另两组独立的蓄电池(300 AH/48 V)和充电机供电,一些 UPS也带有自己的蓄电池。但 通过对变电站站用负荷的统计分析,我们得出:不是 重要的通信枢纽站,没必要采用独立通信电源。一个 普通的 110 kV电站正常直流负荷约为8 A左右,通信 设备主要是一台光端机,功率1千瓦,折算为 110 V 约9 A,正常供电,一台 60 A充电机已经完全满足全 站运行要求,按双重化配置两台已经非常可靠。在全 站失压事故下,事故照明、UPS 等交流负荷切换为蓄 电池供电,这部分负荷设计容量在30 A(110 V)左右, 即使全站事故照明一起开,也可以满足重要负荷超过 10 小时的事故供电。另外,在一体化监控的智能平台 上,我们可以对站用电源进行程序化控制,事故情况 下,按预设轮次对负荷进行减载,保证事故供电最大 利用率[2]。 2) 通信电源解决方案:通信设备直接采用 220 V 或110 V电源模块,通信电源从两组直流母线直接拉 两路专用馈线至通信机柜,并在通信柜进行两路电源 Figure 1. 110 kV and above substations to typical configuration diagram of DC integrated power supply 图1. 110 kV及以上变电站交直流一体化电源典型配置图 Open Access 103 ![]() 智能一体化电源系统一点认识和建议 自动切换。 目前通信设备一般采用 48 V电源,所以在一些 直流一体供电方案中,采用了用DC/DC模块变换成 48 V供通信设备使用,但这种方案存在不足: 1) 技术上存在弱点。如果通信机房有多台通信设 备,各通信设备采用支路带空气开关供电方式,存在 DC/DC 模块与分支开关配合问题,一回支线发生故 障,DC/DC 模块可能会比空气开关先动作,造成全部 通信设备失压。 2) 光端机等通信设备实际工作电压并不是48 V,而是 15 V和5 V,像所有微机保护一样,装置通 过自身的电源模块进行 DC/DC 转换,把外面电压转 换成 15 V和5 V内部工作电压,由 220 V直接转换成 15 V和5 V和由 48 V转换成 15 V和5 V,对通信设 备也只是电源模块选择的问题,没有任何技术上的困 难。同时,由 48 V的弱电供电方式的一些弱点也是 有目共睹的,弱电容易受干扰,在通信专业抗干扰、 防雷等方面措施就比其它专业要求更高,甚至采用 48 V正极接地方式,这些对运行都是不利的。因此,在 站用电源一体化供电的模式下,可以把全站各专业电 源统一到一个电压等级。 3) 不间断电源设计:采用逆变器直接挂于母线上 代替,取消独立 UPS。 4) 交流系统设计:采用智能 ATS 开关实现两路 电源自动切换,取消传统站用380 V电源备自投配置。 4. 现阶段站用电源交直流一体化系统主要 技术特点 1) 建立站用电源统一网络智能平台。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、通信进行监控和分析,一体化监控模块通过以太 网口、IEC61850 规约,实现与智能变电站监控系统的 无缝衔接,同时也可继续保留 RS232/485 接口,适用 于各类变电站[3]。 2) 优化原监控模块电路,减低功耗,实现低碳、 环保目标。 3) 监控主要可采用 LINUX 操作系统内核,安全 稳定性可以更高。实现系统全参数本地和远端监控, 满足“四遥”及无人值守需要[4]。 4) 自动按照蓄电池充放电进行智能管理,有效延 长蓄电池寿命。 5. 投运的一体化电源设备仿真运行结果 2013 年9月,变电站交直流电源一体化在武威供 电公司九墩变投入运行,实现了充电机性能分析、蓄 电池性能分析、直流环网柜的智能告警、定值错误告 警等应用功能,实现对变电站交直流运行状态信息监 测一体化管理,极大的提高了变电站交、直流系统的 决策分析水平。 6. 目前投运一体化电源设备可以改进的 地方 目前一体化电源大多采用阀控式铅酸蓄电池,即 通常所说的免维护蓄电池(无需加酸加水),因蓄电池 的运行环境对其性能影响很大,但无人值班变电站又 无法远程启动调温设备,如空调、风机等。因电池长 期处于浮充状态,极板活性物资易硫化,当活性物资 越来越少时,电池的放电能力越来越差,直至放不出 电。 许多缺乏电池测试和维护计划的电源系统用户 都已得到了这样一个惨痛的教训,即:在市电断电时, 系统没能维持几分钟就陷入瘫痪。引起这一严重后果 的因素源于蓄电池,由于蓄电池正常处于浮充电状 态,传统测量电压的方法很难确认蓄电池的好坏。一 旦发生事故,而蓄电池又不能正常供电,其后果非常 严重。 目前,人们已经意识到通过对单体电池的电压、 内阻检测可以有效快速判断出优劣。因此制定一个完 整、有效、蓄电池在线监测管理规程是非常重要的, 使得从“定期检修”逐渐过渡到“状态检修”。从长 远来看,不仅能确保系统安全运行也可以节约大量维 护成本及不必要的损失。 近3年来,因变电站直流电源的故障已经引发了 多起大面积停电重大事故,损失巨大。据统计分析, 约60%的 电源设备事 故由蓄电池故 障引起,尤其通讯 电源的维护不尽如人意,且往往不配置蓄电池巡检 仪。 因为在实际中: ◆ 大多数“免维护”电池使用寿命比预计的要短很 多; Open Access 104 ![]() 智能一体化电源系统一点认识和建议 ◆ 电池安装以后可能没有专人管理; ◆ 手工检测很困难,数据分析需要专业知识; ◆ 很多场合不具备定期放电检查的条件; ◆ 电池放电测试的风险很高; ◆ 大部分电池监测系统只采集了电池的电压,反映 不出全面问题。 因此智能一体化电源蓄电池监控需要大力改进, 能够监控电池的充电电压、充放电电流,且能自动启 动定期均充。蓄电池在线监测管理就要把握电池的真 实运行状态,确保蓄电池能够提供足够的后备动力。 主要包括:预警落后电池;改善电池的使用条件;掌 握电池的当前状况,尤其是电池的容量衰减;及时处 理有问题的电池,避免停电后设备瘫痪;实现集中监 控和远传,降低维护合管理成本,提高社会效益[5]。 7. 结语 变电站站用电源交直流一体化系统立足用系统 技术研究站用电源,是对现有变电站站用电源设计和 管理新模式的探讨,它符合结构合理,技术先进,运 维方便的技术发展路线。运行技术先进,维护方便, 运行安全可靠,具有良好的经济效益和社会效益,可 在电网中推广应用。 参考文献 (References) [1] 吴凤婷 (2011) 变电站站用交直流一体化电源的解决方案. 南方电网技术 , 5, 87-89. [2] 张凯, 刘仁虎, 廖欣苗 (2004) Power’ Sun智能高频开关直流 电源系统. 深圳. [3] 吕勇军, 郝波, 等 (2002) 智能直流高频开关电源系统微机 监控模块的研制. 国外电子元器件 , 5, 23-25. [4] 吴建忠 (2003) 直流电源系统监控装置的研制. 计算机应用 , 29, 10-12. [5] 韩玉雄, 刘海亮 (2004) GZG55智能高频开关直流电源柜. 上海电器技术 , 3. Open Access 105 |