变电站交直流一体化电源系统设计

　　一、交直流控制电源设备的现状

　　电力系统控制必须具备安全可靠的控制电源。在电力工程中，控制电源分为两类，一类是直流电源，一类是交流电源。变电站中为控制、信号、保护、自动装置及某些执行机构等供电的直流电源系统，通常称为直流操作电源。为计算机监控等设备供电的交流不间断电源系统，通常称为交流控制电源;为交换机、远动等通信设备供电的直流电源系统，则称为通信电源。

　　1.维护困难

　　目前运行的变电站，上述这几种控制电源设备一般采用相互独立分散设置的方式，设备由不同的供应商提供，且分属不同的部门专业管理：继电保护专业负责直流操作电源的维护，自动化专业负责交流控制电源的维护，远动通信专业负责通信电源的维护。这样不但造成功能重复配置，增加设备一次投资;而且各专业不同的维护工作界面，使电源设备的运行管理费用居高不下。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。

　　2.性价比差

　　若考虑采用传统的电源系统，会造成直流电源，UPS不间断电源、通讯电源分别配置独立的蓄电池，并由不同厂家供货，交流电源通常是另外一个厂家的产品，且交流系统配置电源自动切换设备，充电模块又重复配置，既浪费又使设备之间难于协调运行，并考虑设备的备品备件数量及厂家都有所增加，浪费严重。

　　3.缺乏系统管理

　　虽然在变电站中，所有设备均要采用IEC61850协议，能够解决通信规约的兼容问题，但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。

　　二、交直流控制电源一体化

　　随着数字化变电站、智能变电站的不断推广，对电源系统的可靠性、经济性、节能性等也提出了更高的要求。站用交直流一体化电源系统恰恰顺应了以上要求，结合了站内各电源系统并进行了全面整合。

　　1.交直流控制电源一体化的定义

　　交直流控制电源一体化的定义是：把直流操作电源、电力用交流不间断电源(电力专用UPS和INV)、通信用直流变换电源(DC-DC)组合为一体，共享直流操作电源的蓄电池组和监控装置，实现集中供电并统一监控的成套电源设备。一体化电源设备是以直流操作电源为核心，直流操作电源与电力专用UPS、INV和通信DC-DC其中任一种及一种以上电源所构成的组合体，均称为一体化电源设备。对于变电站通过集中监控装置实现对站用电进出线和母线的全参数监控，满足全站交直流控制电源的一体化监控管理。

　　2.三个统一特征：

　　1、统一集中供电：一体化电源设备通过系统优化组合，实现集中组屏给全站电力控制系统供电，满足电力设备集成交钥匙工程需要。

　　2、统一信息管理：一体化电源设备通过集中监控装置，提供完整的交直流监控管理方案，实现对变电站交直流控制电源的全参数监控管理。

　　3、统一设备维护：一体化电源设备通过整合维护工作界面，实现专家维护，大大降低设备运行的故障率和维护管理费用。

　　三、系统构成原理

　　1.直流操作电源系统由交流配电单元、高频整流模块、蓄电池组、硅堆降压单元、绝缘监测装置、电池巡检装置、配电监测单元和集中监控模块等部分组成，系统构成原理接线如图2所示。

　　交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各整流模块供电。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器(熔断器或断路器)输出，一方面给蓄电池组充电，另一方面经直流馈电单元给直流负荷提供正常的工作电源。当交流输入电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断给直流负荷供电。

　　交流配电单元实现由站用电交流输出到整流器模块的电源分配和保护，对于单母线接线的交流站用电源，整流器的交流电源进线按一路配置;对于两段单母线接线的交流站用电源，整流器的交流电源进线按两路配置：两路交流电源分别取自交流站用电源的两段母线，采用自动转换开关设备(PC级ATSE)实现两路电源进线的备用切换控制。

　　2.交流站用电源配置

　　(1)两台自动转换开关设备，两路交流站用电源进线，两段单母线接线。

　　(2)操作运行方式：交流站用电源具备以下三种操作运行方式：

　　a)手动操作运行方式：就地通过控制开关人工控制ATS开关状态。

b)自动操作运行方式：就地通过逻辑电路或控制器自动控制ATS开关