一体化电源

一体化电源（精选6篇）

一体化电源 篇1

1 传统变电所站用电源分散设计存在的问题

一直以来, 变电站站用电源包括交流电源系统、直流电源系统、UPS不间断电源系统、通信电源系统等, 每个系统采用分散设计, 独立组屏, 不同设备由不同的供应商生产、安装、调试, 各个供电子系统也分配不同的专业人员管理。这种分散设计与管理, 存在着诸多问题:

1) 站用变电源难以实现网络化系统管理

由于交流系统、直流系统等设备由不同厂家提供, 所以通信规约一般不兼容, 很难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) 设备管理的可靠性降低

由于占用所有设备的信息不能网络共享, 对于一些设备的故障和报警不能够综合分析和管理, 不同专业的巡检人员分别管理各个电源子系统, 缺乏对系统的综合分析判断, 及时发现事故隐患。

3) 重复运用、经济性较差

站用变中各系统设备由不同供应商提供, 缺乏综合性考虑, 造成配置重复使用, 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, 浪费严重;交流系统配置电源自动切换设备 (ATS) , 充电模块的交流输入侧又重复配置, 既浪费又影响设备之间协调运行。

4) 设备维护不方便, 增加成本

由于供应商之间利益与管理的差异性比较大, 当设备出现故障的情况下, 各个厂家到现场处理问题的速度不同, 缺乏统一性的沟通, 使处理问题的效率降低。

站用变的所有设备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 智能一体化电源设计方案及特点

通过上述对站用变设备分散设计存在的问题, 针对性提出了智能交直流一体化电源的设计思路, 来实现:第一, 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) 智能交直流一体电源的定义

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、生产、调试、售后服务, 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, 达到效益最大化目标。

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

2) 技术优势

智能交直流一体化电源系并不是对交流、直流等子系统的简单拼装, 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) 对交流子系统进行安全、智能化设计: (1) 进线采用ATS自动转化开关、实现电气与机械双闭锁; (2) 馈线采用固定式安装技术; (3) 统一监控管理, 实现“四遥”功能等。

(3) 优化蓄电池配置: (1) 可取消UPS, 使用逆变器直接挂于直流母线代替; (2) 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。

3) 智能交直流一体化电源的特点

(1) 实现对站用电源网络化、智能化、一体化程度的提高

对站用电源中的交流系统、直流系统、逆变电源系统、通信进行统一监控和管理, 能够合理解决原有厂家分散设计造成的通讯规约不兼容等问题, 提高系统网络化、智能化程度。

(1) 各个子系统智能监控机通过通信网络连接到一体化总监控, 一体化监控器1个通信口、一种规约接入综自/调度系统;

(2) 在一体化电源的总监控就可以查看各子系统的电压、电流、开关量等数据, 通过修改系统参数、运行方式、遥控开关, 实现站用电源“四遥”功能;

(3) 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。

(2) 提高站用电源的安全性、可靠性

所有设备均采用成熟可靠技术, 其本身不存在任何技术风险, 通过一体化设计可以有效避免站用电源的安全隐患。

(1) 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

(2) 对站用变电源出现的某一处故障进行综合分析, 及时发现潜在问题;

(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, 提高站用电源的整体管理水平。由固定维护人员同时管理、维护全站电源, 便于统一调配人力资源;将通信电源、UPS等纳入到整个系统当中, 便于对信息的进行综合分析, 及时发现事故隐患。

摘要：近年来, 变电所站内系统智能化的要求不断地得到重视, 关于智能化的方案也不断地更新。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。

关键词：交直流一体化,电源,系统智能化

参考文献

[1]直流系统文件汇编[Z].中国华北电力集团公司, 2001.

[2]电力用直流和交流一体化不间断电源设备DL/T 1074-2007[S].

智能变电站一体化电源的优化设计 篇2

1 概述

交直流电源系统是变电站的一个重要组成部分,是变电站安全稳定运行的基础。近年来,随着变电站智能水平的不断提高,站用电源在资源整合、自动化水平、管理模式等方面都得到长足的发展。为减少站用电源系统设备的重复配置,建立站用电源信息共享的一体化平台,提高变电站站用电源系统的智能化水平,实现信息上行下达数字化传输,通过对传统直流电源系统、通信电源系统、逆变电源系统及站用交流电源系统等一体化设计、一体化配置及一体化监控,将其运行工况和信息数据通过一体化监控单元转换为DL/T860标准模型数据接入自动化系统并上传至远方控制中心。此设计理念对于提高站用电源整体的运行管理水平具有非常重要的意义。

2 站用电源系统现状

现在的无人值班变电站站用电源系统一般由站内公用直流系统、通信专用直流系统、UPS、交流系统等组成,站用电源系统主要为变电站内主要设备提供操作电源、电机储能、加热、通风及检修照明等电源。

一直以来,站用电源各子系统采用分散设计,独立组屏,设备由不同的厂家生产、安装、调试。以改造前的110k V台海变电站为例,站内直流电源和通信电源独立设置,每套系统都配置了充电设备、蓄电池组等设备,分别单独组屏,单独设置蓄电池室,虽然系统可以相互独立,但设备重复配置,增加了建筑空间,使运行维护人员的维护点增多,维护工作增大,经济性及工作效率受到明显制约。

其次,传统站用电源系统自动化程度不高。由不同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,系统缺乏综合的分析平台,自动化程度较低。

3 一体化电源系统优化论述

3.1 一次系统概况

1 1 0 k V台海变电站电压等级为1 1 0/1 0 k V,规模如下:主变压器:远期建设3×50MVA主变压器,本期建设2×50MVA主变压器;110k V侧为扩大内桥接线,进线两回;10k V侧远期为单母线四分段接线,本期三段,#2主变10k V侧为双分支接线,10k V出线远期30回,本期20回。

3.2 直流负荷统计

其中变电站内部分按2h放电考虑,通信经常负荷按照4h事故放电时间考虑,放电额定容量确定为300A·h。电池采用单体2 V,1 0 4只。

3.3 直流系统接线

直流母线采用单母线接线,设置一组阀控式密封铅酸蓄电池,蓄电池采用高频开关充电装置进行充电、浮充电,模块按n+1配置。直流供电除10k V配电装置采用环网供电外,其余110k V及主变压器各侧采用辐射供电方式,由直流馈线柜直接供电给各用电单元。蓄电池布置在专设的电池室,直流充电屏、馈线屏布置在二次设备室。

通信电源取自站用直流系统,使用DC/DC模块直接挂在变电站直流母线上,变换成48V后为通信负荷提供工作电源。

3.4 蓄电池

本次设计将站用蓄电池与通信专用蓄电池整合,选用一组阀控式密封铅酸蓄电池,容量按满足全站直流负荷考虑,并考虑温度修正、电池老化等因素,确定电池容量为300A·h,104只。不设端电池和调压装置。通过计算容量为300A·h的蓄电池组出口端电压UD满足DL/T5004-2004《电力工程直流系统设计技术规范》中均衡充电及事故放电情况下直流母线电压的要求(87.5%~110%Un)。

3.5 充电设备

充电装置采用高频开关电源模块,选用5×20A模块,经互投开关接入2路交流电源。

3.6 智能一体化电源系统监控平台

智能一体化电源系统监控平台使用D L/T8 6 0规约,实现电源系统统一智能监控,进而实现状态检修;智能监控除常规范围外,还包括蓄电池容量监测,交流系统漏电监测,所有进线、馈线回路监控,电源回路的程序化操作、联锁、协调联动等;设置智能型在线监测装置,具有完善的保护、在线自诊断、绝缘检测、直流接地巡检及微机蓄电池自动巡检等功能。

3.7 交流不间断电源(U P S)系统

变电站配置1套220V交流不间断电源系统(UPS),内设两台容量各为3k VA逆变电源装置,作为监控等设备的不间断电源,逆变器电源正常由交流供电,交流消失时自动切换由变电站直流馈线柜供电。

3.8 站用电源

本站由2台接地变压器提供站用电源,站用电容量为100k VA,站用电系统为380/2 20 V交流三相四线制中性点直接接地系统。本次设计取消了传统的单母线分段接线方式,取消380V备自投装置和相关回路,采用ATS智能开关代替,两路站用电源直接接到智能ATS开关,通过智能开关实现站用电压多种运行方式的智能切换。这种设计不仅节省设备,回路简单,而且运行方式灵活方便,提高了站用交流电源智能管理和可靠性。

4 智能变电站交直流一体化电源系统的优越性

(1)减少了蓄电池组类型配置。将操作电源蓄电池组、UPS蓄电池组、通信蓄电池组合并成为1组蓄电池。(2)一体化设计。其外观一致,减少了重复配置,减少了组屏数,节约了占地空间。(3)网络化。各子系统智能设备通过通讯网络接入一体化监控器,一体化监控器通过1个通信口接入综自系统。(4)智能化。在一体化平台或远方调度平台可实时查看站用电源各子系统电量、开关量、事件信息,可修改系统参数、运行方式、遥控开关、对时,实现站用电源四遥。(5)兼容性强。由监控中心单元兼容各部分监控单元,一个接口,一种规约接入综合自动化系统。(6)更可靠。资源共享后组屏更从容,一体化蓄电池维护更有保证,一体化设计,分布式实现,更注重故障隔离。(7)投资及维护费用减少。简化采购和施工协调,总投资减少,总维护费用降低。

摘要：分析了常规变电站站用电系统现状及存在问题,主要包括原系统自动化水平低,系统管理和信息共享困难、投资浪费、维护面宽等,针对这些问题,以110kV台海变电站工程一体化电源系统为例,对智能变电站站用电源一体化设计的优化进行论述,即采用网络通信、一体化监控等方法实现站用电源网络智能化设计,切实提高了系统的自动化水平;并对电源系统的接线方式、蓄电池等设备进行了优化,从而避免了设备重复配置,优化了布局,保证了运行、维护的经济性。

一体化电源 篇3

现代炼铁行业, 随着生产节奏的加快和冶炼强度的提高, 对生产设备运行的可靠性提出了更高的要求。其中, 核心设备为高炉, 高炉的稳定顺行与否, 直接影响到生铁的质量与产量。但是, 炉内是高压、高温的环境, 在经过长时间的冶炼生产后, 炉壁、冷却壁、隔热层会出现不同程度的损伤, 如果操作失误或是非正常停电等情况, 长时间后, 炉内的压力、温度会继续升高, 高炉炉体将承受严重的负载, 当没有适当的途径释放炉内压, 炉体将会发生变形, 甚至导致炉体破裂, 使高炉煤气大量泄露, 不仅损毁高炉设备, 进而会危及生产人员的生命、安全。这就要求在危急情况下, 通过相关电气设备的辅助, 保证高炉及人身的安全。

1 电源选用

为了稳定高炉设备, 保证其可靠性, 应对调整压力、温度的设备以及释放炉内压的设备增加备用电源, 且该电源应与常用电源取自不同的系统, 独立互不影响, 如果在正常生产时, 原有电源非正常停电, 可以自动、快速地切换到备用系统, 启用备用电源, 在短暂的时间内将某些设备关闭, 另外一些设备开启, 使高炉紧急休风, 对高炉炉体起到保护作用, 大大增强了高炉的稳定性。寻找解决方案, 应从压力、温度的来源以及释放途径着手。高炉内的高压、高温环境有两部分组成:一是通过燃烧高炉煤气提供, 由热电厂供给, 经调压阀组送给炼铁高炉使用, 二是冷风在燃烧后的热风炉内经过热交换, 形成高温供给高炉使用, 冷风管道上由调节其风流量的冷风放风阀;在高炉的最顶端有两套放散设备, 它们与炉内空间相通, 其中一套由位于炉前位置的卷扬机经钢丝绳, 与放散设备的密封盖相连, 可操作卷扬机控制密封盖的开、合, 当开启时, 炉内与大气环境连接。

以上设备的电源均来自低配室内, 为了缩短常、备用电源系统间的连接、有利维护, 故将备用电源也放在该低配室中, 又考虑到低配室这样狭小的空间, 因此选用一体化逆变电源系统。一体化逆变电源的整个系统大致可以分为三个部分, 直流电源部分, 单相逆变部分, 三相逆变部分。三个部分交流电源可以分别引入, 互不干扰。直流电源统一由直流电源部分提供。

2 一体化逆变电源原理

该系统的设计原理:正常情况下, 常用电源系统投入使用, 备用逆变电源处于热备状态, 其中直流电源部分储存直流电能;当发生非正常停电时, 通过自动切换开关, 将设备的电源转到逆变系统, 经直交逆变器将直流电能逆变为交流电能, 供给设备设备使用, 开合某些设备, 使高炉紧急休风 (附电气原理简图) 。

该逆变系统有两面电池屏 (1、2) 、直流电源屏 (电源屏1) 、逆变电源屏 (电源屏2) 组成, 其中:

2.1 电池屏:

电池屏中放置了四十块直流蓄电池, 平均整齐地排列在这两面柜子中, 编号是1到40, 用于储蓄直流电能;

2.2 直流电源屏:

该屏与电池屏相连接, 主要功能是, 向蓄电池充电, 对40块电池、直流电源及输出交流进行监控, 并设置整个系统的参数, 以适应生产中的某些需要;

2.3 逆变电源屏:

主要的设备是直交逆变器、ATS转换开关, 其中, 逆变器可将电池屏中的直流电能转变、并输出交流电能;ATS转化开关能够准确、快速地在常、备用电源系统间切换, 并可设置两路电源的优先级。该屏的作用为:将逆变的交流电能, 经过ATS开关的选择输送给所需设备。

3 设备调试

设备上电之前, 务必检查所有的接线连接妥当, 无接错线, 短路, 断路等情况存在。尤其是交流回路和直流回路之间无串接, 电源极性正确, 装置及变压器上没有杂物。装置之间的并机线, 通讯线, 背板端子等连接完全。

3.1 先调试直流电源部分。

合上进线开关、模块开关、避雷器开关, 测量电压等。几秒钟模块正常运行后设置监控器参数。主要内容包括 (1) 交流设置; (2) 直流设置; (3) 模块设置; (4) 电池管理: (5) 电池巡检。设置完毕后, 模块电压应达到270V。然后检查各状态量、信号量等, 监控与电池巡检模块、信号采集模块能够正常报警。即可进行下一部分。

3.2 单相逆变部分调试。

具体调试步骤: (1) 测量交流电压, 直流电压。 (2) 先合交流输出开关, 再合直流和交流输入开关。 (3) 逆变启动完成后, 设定在旁路优先的运行状态。无问题后, 检验指示灯, 输出开关的对应性。调试过程中, 可能出现其他指示灯微亮或者微闪的状况, 这是干扰造成的, 只要接线无误, 不会影响正常的使用。

3.3 调试三相逆变部分。

三相逆变是作为ATS开关的备用电源使用的, 因此需先调试ATS开关, 再调试三相逆变电源。同时, 直流电源部分, 单相逆变部分必须都处在工作状态。

全部检测无误后, 就可以进行外回路的接线, 调整相序等工作。注意需要使ATS两侧电源的相序保持一致, 即交流输入与三相逆变输出相序一致, 电机不至于出现反转现象。单相逆变旁路进线须由同一路交流提供。三相逆变交流进线可采用三路不同交流电源。接下来可以根据现场实际需要进行带负载的测试。

结语

本文主要论述了一体化逆变电源的选用原则和系统原理。研究了一体化逆变电源的调试重点。该系统在炼铁实施完毕后, 试车非常成功, 生产中应用稳定, 保证了生产设备和人身的安全。效果显著。

参考文献

[1]潘建.新型软开关逆变电源设计[J].仪表技术, 2011 (12) :12-14.

一体化电源 篇4

1应用作用

大量实践结果表明, 锂电池一体化箱式移动电源系统的应用作用较大。在一些大规模的发电场中, 应用该系统可增强削峰填谷的功能, 还可从根本上提升电能质量和发电水平;在工厂和移动通信的范围内应用该系统, 可实现持续性供电目标, 从根本上提升电能的稳定性;在抢险救灾等特殊场合中应用该系统, 可从根本上落实电力供应和隐蔽工作。

到目前为止, 锂电池一体化箱式移动电源系统的应用已相当广泛, 美国的部分公司已经开发和采用了锂电池一体化箱式移动电源系统而言, 并将其接入了逆变器输出端, 最终形成了光伏储能站。

2构成和配置

锂电池一体化箱式移动电源系统的主要构成单元是锂电池储能电池, 主要包括AC/DC电源适配器和电池模块, AC/DC适配器或电池模块均可单独用于给负载供电, 也可两者配合使用, 且AC/DC适配器可直接给电池模块充电, 并可将各种交直流电能和相关设备融合到集装箱内部。

锂电池一体化箱式移动电源系统的由电池组、BMS、能量管理系统、PCS和辅助系统。电池组可为集成安装奠定基础; BMS可监控相关参数的状态, 还可加大系统的控制力度;能量管理系统能完成模式设定工作, 还能收集负荷变化的情况, 从而从根本上提升储能系统的管理效率;PCS可促进直、交流电能的有效转变;辅助系统主要增强环境监控、故障报警等功能。

在具体配置方面, 主要的输入端是PCS交流端。对于BMS而言, 其可完成电池温度测量和相关数据的传输工作, 还可提升对相关数据的计算水平, 最终加大对电池阵列运行的监控力度;对于PCS而言, 其不仅可完成工作参数测量工作, 还可及时记录与运行状态有关的数据和信息, 实现不同电能间的有效转换, 且在交流端接入输出端后, 可以从根本上实现并网的目的。

3功能研究

锂电池一体化箱式移动电源系统有以下5个特征:1具有过充、过放、过载、短路等保护;2具有节能模式、无负载电池模块自动关机功能, 可最大限度地保持电池电量和延长电池寿命, 并保证静置电压;3非工作状态时输入、输出接口不带电;4短路保护可自动恢复, 无需断开负载或恢复充电操作; 5具备输入过压、输出过载、短路和电池低压告警功能。

从系统结构功能上看, 对于集装箱而言, 应减少门窗数量, 并避免散热、防尘和防紫外线等问题发生。在集装箱两端分别有一个开门, 其作用是为了提升检修效率和运输便利性。要在结合集装箱所处环境的基础上, 明确和计算电池发热数据, 并与其他设备相匹配, 从而从根本上获得其他功能。在集装箱固定的过程中, 要将具体的固定点确定在箱底, 这样可保证集装箱焊接的有效性。

对于电池组及其相关系统而言, 其主要单元是集成式单元。 在选择锂电池的过程中, 要综合各方面的因素选择。通常而言, 系统会应用均压电路, 并采取一系列有效的均压控制方法, 从而从根本上降低环流故障的发生率。

对于智能辅助系统而言, 其主要的功能模块有状态估计模块、运行控制模块和故障分析模块。对于状态估计模块, 其可评估微网的运行情况;对于运行控制模块, 其可加强对并网的控制, 还可加强对分布式电源变化情况的监控;对于故障分析模块, 其可充分发挥智能化网络监控功能。

4核心技术研究

锂电池一体化箱式移动电源系统的核心技术主要包括储能技术、微网控制技术和智能化辅助技术, 这些技术还存在一定的发展空间。对于储能技术, 虽然其可以从根本上延长电池的寿命, 还可以从根本上提升BMS的主动均衡性, 但在电池系统维护等多方面需要完善, 以为提升系统运行效率奠定基础;对于微网控制技术而言, 要提升其自适应调节技术水平, 增强系统的多重功能, 还要从根本上完善PCS功能等;对于智能化辅助技术而言, 要增强其故障诊断能力和隔离能力, 还要增强辅助系统的远程监控功能。

5结束语

对于锂电池一体化箱式移动电源系统而言, 往往需要一定的载体, 这种载体不仅包括集装箱, 还包括方舱。该系统与一般的储能系统具有差异性, 其不仅可储能, 还可实现电力相关单元的有效转换, 应用意义重大。

参考文献

[1]杨晓伟, 张瑞, 谢秋, 等.锂电池一体化箱式移动电源系统的应用[J].储能科学与技术, 2014 (5) .

[2]陈怀林.3G时代最佳后备电源方案——双登铁锂电池一体化后备电源系统[J].通讯世界, 2011 (7) .

[3]朱宸.车用锂电池薄膜厚度测量预处理研究[J].电子质量, 2013 (9) .

一体化电源 篇5

变电站站用电源一般分为交流系统、直流系统、通信电源系统、UPS等。正常运行情况下, 站用交流系统为变电站的主设备提供储能、驱潮、冷却和操作电源, 平时通过充电模块对直流系统的蓄电池进行浮充电, 并带正常负荷。站用交流电是否稳定可靠, 直接影响直流系统的长期有效运行。

一直以来, 变电站站用电源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, 供电系统也由不同的专业人员进行管理, 从使用角度来说, 存在以下弊端。

(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, 自动化程度较低。

(3) 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。如:直流系统配置一套蓄电池组, UPS不间断电源系统、通信电源系统又各自配置独立的蓄电池;交流系统配置电源自动切换设备, 充电模块前又重复配置, 这样既浪费设备, 又使设备之间难以协调运行。

(4) 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 (电压是否异常、装置故障告警) , 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 智能站用交直流一体化电源系统的应用

2.1 智能站用交直流一体化电源系统的概念

所谓智能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、设备档案统一管理的方法, 实现站用电源安全化、网络智能化, 实现站用电源“交钥匙”工程。

2.2 智能站用交直流一体化电源系统的可行性

(1) 站用智能交流系统已成功在大多数的变电站运行。直流核心充电模块采用移相谐振软开关技术 (利用吸收电路技术, 减小PWM变换器开关损耗, 提高电路效率的过程称为开关过程软化) , 风冷、自冷结合。逆变电源正常时交流供电, 交流断电后切换直流逆变。一体化使用成熟的交流技术、直流技术, 在技术方面没有任何风险。

(2) 通信电源部分采用直流输入充电模块, 和通用充电模块相比只是短接整流环节。直流220 V通过高频开关转换电压为直流48 V, 并非通过变压器转换完成。直流220 V与48 V无直接电气联系, 绝对保障隔离。蓄电池部分采用阀控铅酸蓄电池, 110 k V以上配置2组或3组蓄电池。蓄电池一体化的使用, 避免了UPS电池、通信电源电池维护不精细的情况, 极大地提高了可靠性。

(3) 后台监控部分的所有显示、设置均双重化, 一体化监控故障不影响装置运行, 且一体化监控更易发现故障隐患。

(4) 从设计上杜绝个别装置故障影响整体运行的事故发生。交流、直流绝对分开走线、分开布置。对可能造成交直流互相影响的部分作了隔离。智能装置电源、控制电源全部采用直流, 运行更加可靠。

(5) 老站改造根据实际情况, 不需将相关屏柜放在一起布置;由于传统管理模式的限制, 亦可不取消通信蓄电池组配置。

3 智能站用交直流一体化电源系统的主要特点

3.1 一体化设计

外观一致, 减少组屏数, 节约占地空间;蓄电池组配置减少;图形界面显示, 操作方便简单;一个位置可以浏览全部电源系统的运行状况, 多套系统一体化维护更加方便。

3.2 网络化、智能化

各子系统智能设备通过通信网络接入一体化监控器, 一体化监控器一个通信口接入综合自动化系统和调度系统。由监控中心单元兼容各部分监控单元, 一个接口、一种规约接入综合自动化系统。实时查看各子系统的电参数、开关状态、事件信息等, 可修改系统参数、运行方式, 遥控开关设备, 实现站用电源“四遥”功能。整个站用电源实现专家系统管理:设备固定数据库+实时更新数据库+专家智能分析系统。

3.3 可靠性提高

可靠性主要体现在资源共享后组屏更容易, 一体化蓄电池维护更有保证, 一体化设计, 分布式实现, 更注重故障隔离等方面。整个站用电源协调联动:交流系统运行方式改变将自动调整直流系统运行方式, 使整个站用电源以最佳方式运行。

3.4 投资成本降低

简化采购及施工协调, 总投资减少, 总维护费用降低。

一次投资实现了蓄电池一体化, 取消了重复配置;交直流统一设计可适当减少屏柜数;由一家供应商设计、安装、调试、售后服务, 可缩短工期, 减少协调成本。

一体化电源 篇6

关键词：交直流一体化电源,智能化变电站,泸定站

1 交直流一体化电源解决方案

1.1 站内交直流电源现状

目前站内交直流电源总共由5部分组成: (1) AC220/380V站用交流电 (主要提供站内动力、照明电源) ; (2) DC220/110V保护直流系统 (主要提供继电保护二次设备、控制回路等电源) ; (3) DC-48V通信直流系统 (主要提供站内通信设备电源) ; (4) AC220V不间断电源 (主要提供站内自动化监控系统等设备电源) ; (5) AC220V事故照明逆变电源 (主要提供事故照明及变送器等设备电源) 。

目前以上5部分站内电源一般采用相互独立设置的方式, 由不同的供应商提供设备, 且分属不同的部门或专业进行运维管理。

1.2 站内交直流电源的困局

(1) 变电站电源难以实现系统性的管理。由不同供应商提供的交直流系统通信规约一般不兼容, 难以实现网络化系统管理, 自动化程度较低。

(2) 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, 使一次投资显著增加。如:保护直流与通信直流分别配置独立蓄电池造成资源浪费。

(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, 容易发生“踢皮球”现象。

(4) 运行维护不方便。现有变电站站用电源分配不同专业人员进行管理:人力资源不能总体调配。

1.3 交直流一体化电源解决方案的诞生

为了解决目前站内交直流电源的困局, 更要配合智能化变电站建立站用电源统一网络智能平台, 建立站用电源维护检修整合机制, 站内交直流一体化电源解决方案应运而生。

交直流一体化电源主要解决了3方面的问题: (1) 共享保护直流电源的蓄电池组, 取消传统UPS和通信电源的蓄电池组, 节省了空间及投资, 提高蓄电池资源利用率。 (2) 解决了站用电源信息共享问题:方便维护管理, 事故隐患发现。 (3) 采用IEC61850规约, 使设备互换性、互操作性、即插即用等性能优势更加突出。

2 泸定站交直流一体化电源整体配置及特点

2.1 泸定站交直流一体化电源整体配置

本次泸定站采用了深圳金宏威的交直流一体化电源, 共由15面屏组成, 其中包括了站用电、保护直流电源、通信直流电源、UPS电源及事故照明逆变电源。

如图1所示, 从外观结构看, 一体化电源结构是将原来站内分散的站用交流电源屏、110V保护直流电源屏、48V通讯电源屏等全部组装在一起, 并将48V通讯电源通过DC/DC逆变直接从110V直流系统获取, 这样就省略了原来的48V蓄电池。并在此基础上建立统一的监控平台, 同时对站内交流和直流系统进行监控, 监控信息纳入IEC61850信息系统。整体电源一个厂家制造, 实现“一体化配置、一体化监控、一体化设计”。结构上采用背景墙工艺;故障率低器件放置在墙后, 故障率高器件安置在前面 (易拆装) 。

一体化电源结构最大的好处是解决了48V通信电源运行管理问题, 原来的48V运行管理状况普遍较差, 问题较多。现在归入110V保护电源范畴从管理上提高了可靠性。

2.2 泸定站交直流一体化电源特点

泸定站交直流一体化电源与传统电源的特点主要有2方面:

(1) 通信电源采用了GH4820-2型DC/DC高频充电模块, 此模块支持110V单相交流输入和110V电压等级直流输入, 输入输出采用一体化航空接头, 内置防反接保护, 支持带电热拔插。正由于采用了DC/DC模块后, 通信直流系统与保护直流系统真正做到了一体化, 同时通过110VDCbus共享了保护直流的蓄电池, 省去了通信蓄电池。但与此同时, 通信直流系统由于缺少了蓄电池组的支撑, 部分技术问题也因此接踵而至。

(2) 一体化电源的一体化设计、一体化配置, 最终为一体化监控带来了发展空间。本次泸定站一体化电源在各部分子系统监控器的基础上, 增设了拥有ARM9 32位处理器, 主频600MHz, 采用高实时嵌入式操作系统开发, 拥有人性化人机交互界面的触摸式一体化集中监控平台 (见图2) 。

通过一体化监控器收集现场监控层各功能模块的采集数据, 进行数据显示、分析判断和告警处理, 并发出相应的控制命令;同时进行通信协议的转换, 实现与站内SCADA系统的数据通信, 接收并下达上位机的命令。

3 交直流一体化电源带来的问题

考虑到由于一体化电源省略了48V通信蓄电池, 当48V馈线发生短路时, 由于缺少蓄电池支撑的大电流, 馈线开关将有可能无法动作, 造成48V直流失压, 乃至设备毁坏。

带着这样的担心, 我们特别在厂验时对48V电源进行了馈线短路试验。由图3可以看到, 在对6A开关做试验时, 馈线开关能顺利脱扣切断电流, 电压瞬间跌至19.6V, 时间在10ms左右。而在对25A开关做试验时 (见图4) , 馈线开关虽也能脱扣切断电流, 但电压瞬间跌至5.2V, 时间在20ms左右。可见, 在没有蓄电池支撑下的通信电源发生大容量开关馈线短路时, 各种通信设备能否顺利躲过20ms的电压大幅跌落而不失电便成了我们急需考虑的问题。

在与多家一体化电源制造商进行探讨后, 针对该问题提出如下解决方案:

(1) 在48V母线上并联大电容, 馈线短路时由电容器提供瞬间大电流。如要满足一体化电源标准5%跌幅, 电容量较大, 在0.18F左右。

(2) 在48V母线上并联一路工频整流48V电源, 正常时电压低于直流母线, 故48V负载电流由模块提供, 一旦馈线短路造成母线电压下跌, 则有工频整流提供大电流去跳开关。

(3) 并联小容量蓄电池, 正常时蓄电池电压低于直流母线, 故48V负载电流由模块提供, 一旦馈线短路造成母线电压下跌, 则有蓄电池提供大电流去跳开关。

(4) 馈线开关采用电子空开, 发生短路时由电子回路动作, 这样就避免了大的短路电流, 但使用电子开关结构复杂, 其可靠性就降低了。

目前, 泸定站交直流一体化电源通信电源部分采用了方案1, 并联了大电容以满足其短路电流容量。

4 结语

一体化电源的诞生, 不仅仅是传统站内交直流电源的整合, 更是将各个电源子系统放在统一平台下进行智能化管理的契机。其中, 一体化监控平台的角色就显得尤为重要, 它不仅仅是互不相关的独立个体装置和告警、运行数据的简单显示, 而应该对其下各个子系统进行实时的状态监控, 并根据各种遥测、遥信量进行智能化分析, 从而进行更为人性化的智能化管理, 比如:蓄电池的自动充放电、蓄电池监控、绝缘监控、馈线电流的综合分析等等。从目前情况看, 这方面还较为欠缺, 但相信在不远的将来, 我们将能做到真正的智能交直流一体化电源。

参考文献

[1]Andrzej wljtasik.通信系统中选用一体化电源模块还是分立元件组装电源[J].电子产品世界, 2003 (12) .

[2]李瑾, 张宇, 李景霖, 等.磷酸铁锂电池在变电站系统应用的可行性分析[J].华东电力, 2009 (10) .