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通信電源在智能變電站的改進(jìn)論文
摘要：文章從常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出發(fā)，系統(tǒng)地分析了常規(guī)變電站通信電源設(shè)備組成的優(yōu)點(diǎn)及弊端，提出智能變電站采用一體化電源的改進(jìn)方法。通過對(duì)遼寧220 kV王鐵變電站通信電源的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證將通信電源納入站內(nèi)一體化電源的方案是合理的、可行的。
關(guān)鍵詞：通信電源;智能;一體化;整流;可靠
0引言
“十二五”期間隨著智能變電站在全國各地的鋪開建設(shè)，采用智能化、集約化設(shè)備已經(jīng)成為變電站設(shè)計(jì)者的共識(shí)。通信電源設(shè)備在常規(guī)變電站的設(shè)計(jì)中一直獨(dú)立設(shè)置，為通信設(shè)備、繼電保護(hù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備提供可靠、穩(wěn)定的電源。但該套設(shè)備占用空間大、設(shè)備投資高，有些功能與站內(nèi)直流系統(tǒng)相似，已經(jīng)不能滿足智能變電站設(shè)備的簡(jiǎn)約化、經(jīng)濟(jì)化、網(wǎng)絡(luò)化的要求。因此通信電源在智能變電站的改進(jìn)已經(jīng)成為智能變電站設(shè)計(jì)者關(guān)注的問題。
1常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)
目前通信電源系統(tǒng)主要包括交流配電屏、直流配電屏、高頻開關(guān)電源、免維護(hù)蓄電池四個(gè)部分。隨著變電站對(duì)通信電源可靠性能的不斷提升，220 kV及以上電壓等級(jí)的常規(guī)變電站設(shè)計(jì)為兩套獨(dú)立的通信電源系統(tǒng)。以遼寧地區(qū)變電站為例，每座變電站配置1臺(tái)交流配電屏、2臺(tái)直流配電屏、2臺(tái)高頻開關(guān)電源，2組免維護(hù)蓄電池。具體方案如圖1所示。
通信電源正常工作時(shí)，通信設(shè)備由開關(guān)電源供電，同時(shí)開關(guān)電源對(duì)蓄電池組充電，確保蓄電池處于滿容量工作狀態(tài)。當(dāng)交流系統(tǒng)或開關(guān)電源設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，由蓄電池對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行供電。故障恢復(fù)后，通信電源進(jìn)入正常工作模式[1]。
圖1常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)
Fig.1 Communication power system in conventionalsubstations這種方式的好處在于通信電源的可靠性比較強(qiáng)。根據(jù)國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措施內(nèi)容“為提高繼電保護(hù)的可靠性，重要線路和設(shè)備必須堅(jiān)持按雙重化配置互相獨(dú)立保護(hù)的原則。雙重化的線路保護(hù)應(yīng)配置兩套獨(dú)立的通信設(shè)備，兩套通信設(shè)備應(yīng)分別使用獨(dú)立的電源”。當(dāng)其中一套電源發(fā)生故障時(shí)，另一套電源所帶的通信設(shè)備和線路保護(hù)設(shè)備還能正常運(yùn)行，不影響變電站各類的信息傳送。
缺點(diǎn)在于設(shè)備繁多，工程投資大，占用變電站空間大，工作人員不好管理。
2智能變電站通信電源的改進(jìn)方法
隨著智能變電站在全國的鋪開建設(shè)，對(duì)通信電源的要求也越來越高。智能變電站具有無人值守、集中控制、設(shè)備共享等特點(diǎn)，因此需要對(duì)變電站內(nèi)電源進(jìn)行整合、優(yōu)化。一體化電源就是將目前常規(guī)變電站內(nèi)的交流電源、直流電源、UPS、蓄電池以及通信電源統(tǒng)一組屏、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理的電源系統(tǒng)。它集中為站用繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置、通信裝置以及事故照明裝置提供直流供電，實(shí)現(xiàn)站用電源整體模塊化、網(wǎng)絡(luò)智能化[2]。
一體化電源的應(yīng)用省去了通信蓄電池組。通信電源屏、直流配電屏、UPS屏都由站用蓄電池組集中供電。通信電源的整流模塊由AC/DC整流模塊改為DC/DC直流變換模塊。輸入電流由原來的AC 380 V輸入，改為DC 220 V輸入。電流由站用直流電源屏引來，經(jīng)DC/DC變換器變換后輸出DC 48 V，供給通信設(shè)備及繼電保護(hù)光電轉(zhuǎn)換等設(shè)備。當(dāng)站內(nèi)直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通信電源屏由站內(nèi)蓄電池統(tǒng)一提供供電。這與常規(guī)變電站通信電源采用專用蓄電池浮充的原理相似，但采用一體化電源后蓄電池的容量及供電時(shí)間需對(duì)全站直流系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，目前蓄電池大多維持在3～4 h不間斷供電。上述方案如圖2所示。
原有通信電源的防雷系統(tǒng)采用的是三級(jí)防雷，即通信機(jī)房進(jìn)線處、交流電源輸入端以及直流電源輸出端均加裝SPD浪涌保護(hù)器。采用一體化電源后，由于輸入端采用DC 220 V輸入，通信電源屏與直流電源屏緊靠布置，因此僅需在直流輸出側(cè)加裝SPD即可。
由于一體化電源具有模塊功能共享、開放式平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)，可以將通信電源屏直接納入一體化電源的監(jiān)控作系統(tǒng)中，由站內(nèi)統(tǒng)一監(jiān)控處理。
3一體化電源在智能變電站的應(yīng)用
遼寧220 kV王鐵變電站設(shè)計(jì)為智能變電站，一體化電源已在該變電站得到成功應(yīng)用。為了滿足變電站對(duì)通信電源可靠性能的需求，該電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩套獨(dú)立的直流裝置。每套直流裝置與1個(gè)通信電源屏相連，使兩套通信電源屏保持獨(dú)立運(yùn)行。站用蓄電池分別與直流配電屏、UPS、通信電源屏相連。
王鐵變電站將傳統(tǒng)的通信電源系統(tǒng)的7個(gè)電源柜(包括1個(gè)交流配電柜、2個(gè)高頻開關(guān)電源柜、2個(gè)直流配電柜、2個(gè)蓄電池柜)整合為2個(gè)通信電源柜，不僅滿足了兩套獨(dú)立通信電源輸出的要求，同時(shí)大大節(jié)省了工程的投資成本，有效地利用了設(shè)備空間。每個(gè)通信電源柜采用4只DC/DC 30 A直流變換模塊，替代原有的4只AC/DC30 A整流模塊，在模塊配置上延續(xù)以前N+1的配置方法，既保證了通信電源的容量，又保證了電源的穩(wěn)定性。通信電源柜內(nèi)部設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，監(jiān)圖2一體化電源系統(tǒng)圖Fig.2 Integrated power supply system·智能通信·劉娜等通信電源在智能變電站的改進(jìn)·79·測(cè)信息通過RS-232接口將數(shù)據(jù)上傳至站內(nèi)電源監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電源一體化監(jiān)控方式。系統(tǒng)首次將通信蓄電池與二次直流系統(tǒng)的蓄電池單元合并，當(dāng)站內(nèi)直流單元發(fā)生故障時(shí)，同樣可以由蓄電池組繼續(xù)為通信設(shè)備供電，保證不間斷供電4 h的要求。
4智能變電站通信電源系統(tǒng)的展望
將通信電源納入一體化電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是智能變電站通信電源的發(fā)展趨勢(shì)。因此DC/DC模塊的性能直接關(guān)系到整個(gè)通信電源系統(tǒng)的性能。由于DC/DC模塊的工作原理與AC/DC模塊的工作原理不同，使得兩者電源的工作效率和模塊的使用壽命存在差異。如何合理配置DC/DC的模塊數(shù)量及容量大小，既能保證供電負(fù)荷又能降低設(shè)備投資成本，將設(shè)備的全壽命周期理念應(yīng)用于設(shè)計(jì)中都是今后的在工程設(shè)計(jì)中需要注意的問題。
5結(jié)語
一體化電源將變電站內(nèi)直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和通信電源系統(tǒng)成功結(jié)合，通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)電源設(shè)備智能化。一體化電源的應(yīng)用大大縮減了變電站的投資，有效地控制了變電站機(jī)房建筑面積。目前，一體化電源在遼寧220 kV王鐵變電站運(yùn)行狀態(tài)良好。隨著一體化電源陸續(xù)在全國各地變電站的應(yīng)用，國家電網(wǎng)公司提出的技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念將得到驗(yàn)證。
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