趙子義

摘 要：直流電源操作系統(tǒng)作為一個獨(dú)立的電源，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，主要為高壓開關(guān)柜的直流操作機(jī)構(gòu)的開關(guān)分、合閘，保護(hù)、控制回路，事故跳閘，應(yīng)急照明等提供直流電源，是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護(hù)的基礎(chǔ)。本文就通過分析變電站直流系統(tǒng)改造的必要性和改造后所取得的效果，介紹了智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的性能特點(diǎn)及其各部分的作用和在改造過程中的改進(jìn)情況。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);改造

1 引言

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，有許多常規(guī)的變電站被改成綜自站，但是改造后原有直流設(shè)備的缺點(diǎn)如：發(fā)熱量大、沒有遠(yuǎn)方功能、功率因數(shù)低、體積較大等逐漸顯現(xiàn)出來，而原來的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低、紋波系數(shù)大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意，所以必須引起足夠的重視并加以改造，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。

2概述

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，有許多常規(guī)的變電站被改成綜自站，但是改造后原有直流設(shè)備的缺點(diǎn)如：發(fā)熱量大、沒有遠(yuǎn)方功能、功率因數(shù)低、體積較大等逐漸顯現(xiàn)出來，而原來的直流設(shè)備均采取傳統(tǒng)的相控電源，效率低、紋波系數(shù)大，在電磁輻射、熱輻射、噪聲等方面都不盡人意，所以必須引起足夠的重視并加以改造，使電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。

為了保證智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的質(zhì)量，組織了多名技術(shù)人員對多個生產(chǎn)廠家進(jìn)行了考察，了解廠家的生產(chǎn)工藝、規(guī)模和實(shí)驗(yàn)測試手段等情況，經(jīng)過“貨比三家”后，技術(shù)改造決定使用GZDW—200/220型操作電源。它是專為電力系統(tǒng)研制開發(fā)的新型“四遙”高頻開關(guān)電源，采取高頻軟開關(guān)技術(shù)，模塊化設(shè)計，輸出標(biāo)稱電壓為220V，配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，易于與自動化系統(tǒng)對接，適用于各類變電站、發(fā)電廠和水電站使用。此設(shè)備有下列性能特點(diǎn)：1）模塊化設(shè)計，N+1熱備，可平滑擴(kuò)容。2）監(jiān)控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶漢字顯示，聲光告警。3）監(jiān)控系統(tǒng)配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，方便接入自動化系統(tǒng)，實(shí)施“四遙”及無人值守。4）對蓄電池自動管理及自動維護(hù)保養(yǎng)，實(shí)時監(jiān)測蓄電池組的端電壓，充、放電電流，自動控制均、浮充以及定期維護(hù)性均充。

3變電站交直流電源系統(tǒng)

變電站交直流電源系統(tǒng)主要包括ATS開關(guān)、充電機(jī)和蓄電池組三個部分。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器即ATS，在變電站中用于將一個交流輸入電源自動換接至備用交流輸入電源，使交直流負(fù)荷不停電、可以穩(wěn)定運(yùn)行，充電機(jī)是采用高頻電源技術(shù)，用于UPS直流不間斷電源等電池的自動浮充，以確保其不過充、不欠充，對充電機(jī)的參數(shù)采集主要目的是監(jiān)測均、浮充狀態(tài)。蓄電池從投運(yùn)開始，它均、浮充電都是靠充電機(jī)完成的。在供電公司一般分析蓄電池的異常，只會關(guān)注溫度、檢修、工作環(huán)境等原因。變電站交直流系統(tǒng)，有兩個用處：一、承擔(dān)正常直流負(fù)荷電流，二、向蓄電池組補(bǔ)充電，使蓄電池的自放電得到補(bǔ)充，保證蓄電池備用時處于滿容量。

4變電站交直流電源系統(tǒng)狀態(tài)檢修應(yīng)用設(shè)計

變電站交直流電源系統(tǒng)狀態(tài)檢修應(yīng)用需要從以下三個方面設(shè)計：第一是從變電站現(xiàn)場實(shí)時采集信息，第二是將信息整合、并由通信上傳遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，第三步是遠(yuǎn)方監(jiān)控中心對獲得的信息進(jìn)行分析處理，最后提出運(yùn)維、檢修建議，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)遠(yuǎn)動控制措施。

（一）采集信息。變電站站端設(shè)備負(fù)責(zé)實(shí)時采集數(shù)據(jù)，其中包括開關(guān)量釆集模塊、直流開關(guān)控制模塊、蓄電池遠(yuǎn)程放電模塊、蓄電池內(nèi)阻測試模塊、充電裝置監(jiān)控模塊、絕緣監(jiān)測模塊、蓄電池在線測量模塊、就地監(jiān)控單元等。

（二）信息通信。通過協(xié)議轉(zhuǎn)換和變電站監(jiān)控主機(jī)解決數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議不統(tǒng)一的問題、這些采集量通過站端信息平臺（監(jiān)控主機(jī)）傳到遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)由遠(yuǎn)方監(jiān)控中心分析軟件負(fù)責(zé)分析與處理。

（三）分析、處理信息。分析、處理信息生成狀態(tài)評價，進(jìn)而做出檢修建議及遠(yuǎn)控。

數(shù)據(jù)的分析、處理由遠(yuǎn)方監(jiān)控中心管理分析軟件負(fù)責(zé)，它是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其包括客戶端和數(shù)據(jù)發(fā)布WEB服務(wù)器。遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的客戶端與各變電站監(jiān)控主機(jī)裝置之間使用C/S構(gòu)架，客戶端向現(xiàn)場交直流監(jiān)控設(shè)備通訊、發(fā)布指令，接收和處理回送的采集量，解釋數(shù)據(jù)規(guī)約，及評價設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)而產(chǎn)生決策建議，對電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全方位的運(yùn)維與檢修。

5智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)應(yīng)用情況

5.1原來的相控電源紋波系數(shù)大，其輸出含有的交流成份較大。尤其是潘村變電站最為明顯，交流成份含量更高，對二次設(shè)備影響最大，造成二次設(shè)備誤動、損壞、甚至有的設(shè)備無法正常工作。而改造后的智能高頻開關(guān)電源紋波系數(shù)很小，輸出特別穩(wěn)定。

5.2原來的相控電源采用硅堆調(diào)壓，硅降壓響應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間為幾十毫秒，輸入電壓突變時在輸出上會產(chǎn)生很大的沖擊，因沖擊不穩(wěn)定而易燒壞二次設(shè)備。而改造后的高頻開關(guān)電源采用無級調(diào)壓方式，響應(yīng)速度快，輸入電壓突變時，模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成，過沖小于5%。

5.3原來的相控電源充電機(jī)、浮充機(jī)等噪音較大，且無降溫措施，有的變電站浮充機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。而改造后的智能高頻開關(guān)電源噪音小，模塊采用優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)降溫，保證了模塊元器件正常工作，使值班人員的工作環(huán)境大大改善。

5.4原來用的是鉛酸電池或鎘鎳電池，既需要專門設(shè)置蓄電池工進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，還需要配備維護(hù)電池用的有關(guān)容器、儀表、原料、蒸餾鍋、蒸餾水等。而改造后用的是 日本“湯淺”免維護(hù)電池，平時不需要進(jìn)行一系列的維護(hù)工作，減少了人力物力。

5.5原來的相控電源功率因數(shù)低，一般在0.7以下，效率在60%左右，而改造后的智能高頻開關(guān)電源功率因數(shù)達(dá)0.9以上，效率高達(dá)94%以上。

5.6原來的相控電源經(jīng)常出現(xiàn)故障，有時因無法操作送電而造成生產(chǎn)損失;近幾年直流系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障給安全生產(chǎn)造成了很大的損失，同時也給居民用戶生活帶來不便、給工業(yè)用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而改造成智能高頻開關(guān)電源后，直流系統(tǒng)至今未發(fā)生任何事故，供電更加可靠。

5.7改造后的智能高頻開關(guān)電源具有48V電源出口，為變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)等提供了電源，不必另外購置專門的48V電源，減少了設(shè)備的投資和占用空間。

5.8充電裝置的運(yùn)行與維護(hù)

①運(yùn)行維護(hù)人員每月應(yīng)清潔一次充電裝置;雷電發(fā)生后應(yīng)對直流裝置的充電裝置和防雷裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，以便及時更換。②運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)每天監(jiān)視充電裝置的運(yùn)行參數(shù)，例如：直流輸出電流值和電壓值、交流輸入電壓值等各表計顯示是否正確，裝置通訊是否正常，各保護(hù)信號是否正常，三相交流輸入電壓是否平衡或是缺相，各充電裝置的輸出電流是否均流，正負(fù)母線對地的絕緣狀態(tài)是否良好，運(yùn)行噪聲有無異常。③運(yùn)行維護(hù)人員需要特別注意充電裝置自動均充的充電電壓和充電電流是否正確，均充是否準(zhǔn)時定期。充電裝置內(nèi)部發(fā)生故障時，應(yīng)將壞的充電裝置取下來，并及時返回廠家進(jìn)行維修，同時需要在這期間加強(qiáng)對直流裝置的巡視。④在進(jìn)行耐壓和絕緣試驗(yàn)前，應(yīng)先斷開電子元件的控制板，若控制板出現(xiàn)故障，應(yīng)停止運(yùn)行，換上備用板后，并調(diào)整好運(yùn)行參數(shù)，啟動充電裝置，再投入正常運(yùn)行。

6結(jié)束語

通過對變電站直流電源系統(tǒng)改造問題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)工作良好實(shí)踐效果的取得，有賴于對變電站直流電源系統(tǒng)關(guān)鍵要素的充分分析與掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從變電站的客觀實(shí)際需求出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的直流電源系統(tǒng)改造實(shí)施方案。

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