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        變電站交直流一體化電源系統設計
        瀏覽: 發布日期:2019-02-28

          電力系統控制必須具備安全可靠的控制電源。在電力工程中,控制電源分為兩類,一類是直流電源,一類是交流電源。中為控制、信號、、自動裝置及某些執行機構等供電的直流電源系統,通常稱為直流操作電源。為計算機等設備供電的交流不間斷電源系統,通常稱為交流控制電源;為交換機、遠動等通信設備供電的直流電源系統,則稱為通信電源。

          目前運行的變電站,上述這幾種控制電源設備一般采用相互分散設置的方式,設備由不同的供應商提供,且分屬不同的部門專業管理:繼電專業負責直流操作電源的,自動化專業負責交流控制電源的,遠動通信專業負責通信電源的。這樣不但造成功能重復配置,增加設備一次投資;而且各專業不同的工作界面,使電源設備的運行管理費用居高不下。另外,由不同供應商提供的交直流控制電源產品,沒有統一的接口規范和設備,使系統數據不能共享,難以實現對整個交直流控制電源設備的系統分析和一體化信息管理。由于各電源系統的生產廠家不同,當電源出現故障,或進行電源系統時,需要多家供應商的服務人員到現場查看,服務人員快則幾小時,慢則數天才能到達,如此以來延長了的工作時間,影響設備的供電,對于巡檢人員,同樣存在此類問題。

          若考慮采用傳統的電源系統,會造成直流電源,UPS不間斷電源、通訊電源分別配置的蓄電池,并由不同廠家供貨,交流電源通常是另外一個廠家的產品,且交流系統配置電源自動切換設備,充電模塊又重復配置,既浪費又使設備之間難于協調運行,并考慮設備的備品備件數量及廠家都有所增加,浪費嚴重。

          雖然在變電站中,所有設備均要采用IEC61850協議,能夠解決通信規約的兼容問題,但由于沒有統一的設備對整個站用電源進行管理,不能實現系統數據共享,無法進行站用電源協調聯動、狀態檢修等深層次開發應用。

          隨著數字化變電站、智能變電站的不斷推廣,對電源系統的可靠性、經濟性、節能性等也提出了更高的要求。站用交直流一體化電源系統恰恰了以上要求,結合了站內各電源系統并進行了全面整合。

          交直流控制電源一體化的定義是:把直流操作電源、電力用交流不間斷電源(電力專用UPS和INV)、通信用直流變換電源(DC-DC)組合為一體,共享直流操作電源的蓄電池組和裝置,實現集中供電并統一的成套電源設備。一體化電源設備是以直流操作電源為核心,直流操作電源與電力專用UPS、INV和通信DC-DC其中任一種及一種以上電源所構成的組合體,均稱為一體化電源設備。對于變電站通過集中裝置實現對站用電進出線和母線的全參數,滿足全站交直流控制電源的一體化管理。

          1、統一集中供電:一體化電源設備通過系統優化組合,實現集中組屏給全站電力控制系統供電,滿足電力設備集成交鑰匙工程需要。

          2、統一信息管理:一體化電源設備通過集中裝置,提供完整的交直流管理方案,實現對變電站交直流控制電源的全參數管理。

          3、統一設備:一體化電源設備通過整合工作界面,實現專家,大大降低設備運行的故障率和管理費用。

          1.直流操作電源系統由交流配電單元、高頻整流模塊、蓄電池組、硅堆降壓單元、絕緣監測裝置、電池巡檢裝置、配電監測單元和集中模塊等部分組成,系統構成原理接線所示。

          交流輸入電源正常時,通過交流配電單元給各整流模塊供電。整流模塊將交流電變換為直流電,經電器(熔斷器或斷器)輸出,一方面給蓄電池組充電,另一方面經直流饋電單元給直流負荷提供正常的工作電源。當交流輸入電源故障停電時,整流模塊停止工作,由蓄電池組不間斷給直流負荷供電。

          交流配電單元實現由站用電交流輸出到整流器模塊的電源分配和,對于單母線接線的交流站用電源,整流器的交流電源進線按一配置;對于兩段單母線接線的交流站用電源,整流器的交流電源進線按兩配置:兩交流電源分別取自交流站用電源的兩段母線,采用自動轉換開關設備(PC級ATSE)實現兩電源進線.交流站用電源配置

          (1)兩臺自動轉換開關設備,兩交流站用電源進線,兩段單母線)操作運行方式:交流站用電源具備以下三種操作運行方式:

          c)遙控操作運行方式:遠方通過計算機通信控制ATS開關狀態。站用電的遙控操作包括”電源一供電“、”電源二供電“、”分列供電“和”備自投供電“共四種模式,其中”分列供電“只適用于兩段單母線的接線方案。

          ③有功電度、無功電度,精度1%。④其采用IEC61850協議,實現對站用電的遙測、遙信和遙控。

          高頻整流模塊采用N+1并聯冗余方式供電,即在N個充電模塊滿足電池組的充電電流(0.1C10)和經常性負荷電流的基礎上,增加1個熱備用充電模塊。

          絕緣監測裝置用于在線監測直流控制母線和饋電支的絕緣狀況,當某一點出現接地故障時,裝置立即發出告警信號,提醒運行人員查找并排除接地故障,從而杜絕直流系統接地故障可能引發的電力事故。

          電池巡檢裝置用于實時在線監測電池組各單節電池的電壓和內阻,并通過一體化裝置記錄分析不同工況下各單節電池的電壓和內阻,及時發現落后或異常電池,給蓄電池提供重要的參考依據,確保蓄電池組安全運行。

          電力專用交流不間斷電源包括電力專用UPS和INV兩類,其中的電力專用INV適用于”后備“運行模式,因此主要為變電站的事故照明等對電源的質量要求不高的負荷供電;而電力專用UPS適用于”在線“運行模式,主要為變電站的計算機等對電源質量要求很高的重要負荷供電。

          DC-DC通信電源采用與高頻開關整流器一樣的控制技術和相同的模塊結構,系統工作為N+1并聯冗余模式,并且采用硬件自主均流技術,為電站的交換機等通信設備提供可靠的直流工作電源。

          1.直流操作電源是變電站的核心控制電源,其配置的蓄電池組作為一體化電源系統總的后備電源,在選擇計算其容量時除統計直流控制負荷外,還應統計電力專用UPS和INV及通信用DC-DC的負荷容量,滿足一體化電源系統的全部事故放電容量要求。

          2.由于通信用DC-DC由直流母線供電,因此DC-DC的直流容量應疊加到直流操作電源系統的經常負荷中,其充電裝置的容量選擇計算應滿足一體化電源系統的全部經常負荷和

          3.直流操作電源的裝置可作為一體化電源系統的總單元,要求與電力專用UPS、INV和DC-DC通過現場總線連接為一體,通過完善總單元的數據記錄、分析、判斷和管理功能,實現對一體化電源系統的集中管理。

          一體化電源解決了傳統電源系統中類似交流屏需通過電纜向直流屏上的逆變提供電源等問題,電源屏間連接由廠家負責,解決了站用電源二次設計復雜的問題,同時減少了現場施工單位的工作量。

          交直流一體化電源系統中各種元器件統一(生產、安裝、調試、運輸),大大縮短了供貨時間,且不存在因為交流、直流交貨期不同而延長電源系統施工工期的問題,縮短了變電站的建設施工周期,減少了電源系統聯調涉及諸多廠家問題。

          本站只在交流系統配置電源自動切換設備,而充電模塊前的切換設備則無需重復配置,降低了投資成本;檢修人員也由傳統的直流電源、交流電源、

          六、綜述智能交直流一體化電源系統將交流電源、直流電源、交流不間斷電源和通信電源統一設計組合為一體,通過統一的智能網絡平臺,實現變電站交流、直流控制電源的集中供電和一體化管理,進而實現在線的狀態檢測。共享直流操作

          的蓄電池組,取消傳統UPS和通信電源的蓄電池組和充電單元,減少工作量。共享單元,實現對交直流控制電源全參數透明化管理。建立專家智能管理系統,降低設備造價,提高運行可靠性。

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