变电站交直流一体化电源的解决方案.doc

1、变 电 站 交 直 流 一 体 化 电 源 的 解 决 方 案2013年 1月 9日 15:56:36 来 源 :大 比 特 半 导 体 器 件 网 作 者 ： =摘 要 ： 变 电 站 交 直 流 一 体 化 电 源 的 解 决 方 案关 键 字 ： 变 电 站 , 交 直 流 一 体 化 , 电 源 , 解 决 方 案1 引 言站 用 电 源 是 变 电 站 安 全 运 行 的 基 础 ， 随 着 变 电 站 综 自 化 程 度 的 越 来 越 高 以 及 大 量 无 人值 班 站 投 运 ， 相 应 提 高 站 用 电 源 整 体 的 运 行 管 理 水 平 具 有 非 常 重 要 意

2、义 。 笔 者 认 为 ， 站 用电 源 始 终 需 要 立 足 于 系 统 技 术 来 研 究 和 发 展 ， 根 据 实 际 问 题 、 发 展 现 状 提 出 发 展 思 路 。 现有 站 用 电 源 在 资 源 整 合 、 自 动 化 水 平 、 管 理 模 式 等 方 面 都 还 存 在 很 大 的 优 化 空 间 ， 结 构 紧凑 、 经 济 可 靠 的 变 电 站 交 直 流 一 体 化 电 源 模 式 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。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

3、 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 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 ， 制 约 了 管 理 的 提 升 。(2)、 经 济 性 较 差 。 站 用 电

4、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 。 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

5、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 。目 前 有 关 生 产 研 发 厂 家 已 提 出 三 代 产 品 ， 分 别

6、是 ：(1)、 智 能 型 站 用 电 源 交 直 流 一 体 化 系 统主 要 实 现 ：A、 建 立 站 用 电 源 信 息 共 享 平 台 。 站 用 电 源 整 体 网 络 智 能 化 ： 一 体 化 .将 交 流 、直 流 、 逆 变 、 通 信 电 源 网 络 智 能 化 ， 对 外 1个 通 信 接 口 ;B、 设 计 优 化 。 取 消 通 信 蓄 电 池 组 及 充 电 装 置 ， 使 用 DC/DC 变 换 器 直 接 挂 于 直 流母 线 代 替 ;取 消 UPS 蓄 电 池 ， 使 用 逆 变 器 直 接 挂 于 直 流 母 线 代 替 ， 对 重 要 负 荷 如 事

7、故 照 明等 采 用 逆 变 电 源 供 电 ;统 一 进 行 波 形 处 理 ;统 一 进 行 防 雷 配 置 ;统 一 进 行 二 次 配 电 管 理 ;站用 电 源 设 备 智 能 管 理 ， 实 现 状 态 检 修 。(2)、 数 字 化 站 用 电 源 交 直 流 一 体 化 系 统主 要 实 现 ：A、 上 行 下 达 信 息 数 字 化 传 输 (2大 措 施 ： 开 关 智 能 模 块 化 ;集 *能 分 散 化 );B、 开 放 式 系 统 ： 采 用 IEC61850规 约 。(3)、 程 序 化 站 用 电 源 交 直 流 一 体 化 系 统主 要 实 现 项 ：A、 电

8、 源 与 负 荷 结 合 ， 将 辅 助 系 统 (空 调 、 风 机 、 门 禁 、 消 防 、 周 界 等 )纳 入 控制 范 围 ;B、 任 务 程 序 化 执 行 。下 面 以 第 一 代 智 能 型 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 220/110kV 电 站 为 例 )110kV 及 以 上 电 站 宜 按 双 重 化 配 置 方 案 ， 如 下 图 ：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 11

9、0kV 电 站 容 量 可 按300AH/组 设 计 ， 220kV 电 站 500AH/组 。传 统 的 站 用 电 源 配 置 方 案 中 ， 通 常 一 个 110kV 电 站 配 置 两 组 300AH 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 (300AH/48V)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

10、信 电 源 。 一 个 普 通 的 110kV 电 站 正 常 直流 负 荷 约 为 8A 左 右 ， 通 信 设 备 主 要 是 一 台 光 端 机 ， 功 率 1千 瓦 ， 折 算 为 110V 约9A， 正 常 供 电 ， 一 台 60A 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 30A(110V)左 右 ， 即 使 全 站 事 故 照 明 一 起 开

11、， 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)通 信 电 源 解 决 方 案 ： 通 信 设 备 直 接 采 用 220V 或 110V 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 自

12、 动 切 换 。目 前 通 信 设 备 一 般 采 用 48V 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 48V 供 通 信 设 备 使 用 ， 但 这 种 方 案 存 在 不 足 ：i 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

13、成 全 部 通 信 设 备 失 压 。ii 光 端 机 等 通 信 设 备 实 际 工 作 电 压 并 不 是 48V， 而 是 15V 和 5V， 象 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 15V 和 5V 内部 工 作 电 压 ， 由 220V 直 接 转 换 成 15V 和 5V 和 由 48V 转 换 成 15V 和 5V， 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 48V 的 弱 电 供 电 方

14、 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 48V 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

15、 智 能 ATS 开 关 实 现 两 路 电 源 自 动 切 换 ， 取 消 传 统 站 用380V 电 源 备 自 投 配 置 。(5)通 信 架 构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 ， 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 、

16、智 能 化 程 度 。(2)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 、 调度 遥 控 等 深 层 次 开 发 应 用 。(3)建 立 站 用 电 源 整 合 机 制 。 优 化 系 统 功 能 结 构 ， 实 现 各 专 业 间 站 用 电 源 资 源 共 享 。(4)提 高 站 用 电 源 管 理 水 平 。 全 站 电 源 统 一 安 放 ， 建 立 站 用 电 源 统 一 分 析 管 理 平台 ， 一 套 人 马 同 时 维 护 管 理 全 站 电 源 。5 应 用 实 例2007年 3月 ， 由 第 一

17、 套 智 能 型 变 电 站 站 用 电 源 交 直 流 一 体 化 系 统 在 阳 江 110kV城 西 站 投 入 使 用 。 该 系 统 通 过 对 变 电 站 站 用 电 源 一 体 化 设 计 和 组 屏 生 产 ， 对 传 统 站 用 电 源进 行 了 资 源 和 结 构 的 优 化 ， 并 开 发 了 一 体 化 智 能 监 控 管 理 平 台 ， 实 现 了 系 统 的 协 调 联 动 、远 程 控 制 等 功 能 ， 对 提 高 站 用 电 源 整 体 运 行 管 理 水 平 都 取 得 了 良 好 的 效 果 。 以 城 西 站 为 例 ，我 们 对 使 用 传 统 站 用

18、 电 源 和 一 体 化 电 源 模 式 进 行 了 比 较 ：一 体 化 电 源 与 传 统 站 用 电 源 的 效 益 比 较6 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 。2007年 11月 ， 广 东 电 网 公 司 组 织 了 对 阳 江 110kV 城 西 站 交 直 流 一 体 化 电 源 项 目 验 收 ，与 会 专 家 一 是 致 认 为 ， 一 体 化 电 源 系 统 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 。