变电站直流电源系统改造问题分析

赵子义

摘 要：直流电源操作系统作为一个独立的电源，不受系统运行方式的影响，主要为高压开关柜的直流操作机构的开关分、合闸，保护、控制回路，事故跳闸，应急照明等提供直流电源，是当代电力系统控制、保护的基础。本文就通过分析变电站直流系统改造的必要性和改造后所取得的效果，介绍了智能高频开关电源系统的性能特点及其各部分的作用和在改造过程中的改进情况。

关键词：变电站;直流系统;改造

1 引言

随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，有许多常规的变电站被改成综自站，但是改造后原有直流设备的缺点如：发热量大、没有远方功能、功率因数低、体积较大等逐渐显现出来，而原来的直流设备均采取传统的相控电源，效率低、纹波系数大，在电磁辐射、热辐射、噪声等方面都不尽人意，所以必须引起足够的重视并加以改造，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化。

2概述

随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，有许多常规的变电站被改成综自站，但是改造后原有直流设备的缺点如：发热量大、没有远方功能、功率因数低、体积较大等逐渐显现出来，而原来的直流设备均采取传统的相控电源，效率低、纹波系数大，在电磁辐射、热辐射、噪声等方面都不尽人意，所以必须引起足够的重视并加以改造，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化。

为了保证智能高频开关电源系统的质量，组织了多名技术人员对多个生产厂家进行了考察，了解厂家的生产工艺、规模和实验测试手段等情况，经过“货比三家”后，技术改造决定使用GZDW—200/220型操作电源。它是专为电力系统研制开发的新型“四遥”高频开关电源，采取高频软开关技术，模块化设计，输出标称电压为220V，配有标准RS-232接口，易于与自动化系统对接，适用于各类变电站、发电厂和水电站使用。此设备有下列性能特点：1）模块化设计，N+1热备，可平滑扩容。2）监控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶汉字显示，声光告警。3）监控系统配有标准RS-232接口，方便接入自动化系统，实施“四遥”及无人值守。4）对蓄电池自动管理及自动维护保养，实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。

3变电站交直流电源系统

变电站交直流电源系统主要包括ATS开关、充电机和蓄电池组三个部分。自动转换开关电器即ATS，在变电站中用于将一个交流输入电源自动换接至备用交流输入电源，使交直流负荷不停电、可以稳定运行，充电机是采用高频电源技术，用于UPS直流不间断电源等电池的自动浮充，以确保其不过充、不欠充，对充电机的参数采集主要目的是监测均、浮充状态。蓄电池从投运开始，它均、浮充电都是靠充电机完成的。在供电公司一般分析蓄电池的异常，只会关注温度、检修、工作环境等原因。变电站交直流系统，有两个用处：一、承担正常直流负荷电流，二、向蓄电池组补充电，使蓄电池的自放电得到补充，保证蓄电池备用时处于满容量。

4变电站交直流电源系统状态检修应用设计

变电站交直流电源系统状态检修应用需要从以下三个方面设计：第一是从变电站现场实时采集信息，第二是将信息整合、并由通信上传远方监控中心，第三步是远方监控中心对获得的信息进行分析处理，最后提出运维、检修建议，并实现相关远动控制措施。

（一）采集信息。变电站站端设备负责实时采集数据，其中包括开关量釆集模块、直流开关控制模块、蓄电池远程放电模块、蓄电池内阻测试模块、充电装置监控模块、绝缘监测模块、蓄电池在线测量模块、就地监控单元等。

（二）信息通信。通过协议转换和变电站监控主机解决数据格式和通信协议不统一的问题、这些采集量通过站端信息平台（监控主机）传到远方监控中心，数据由远方监控中心分析软件负责分析与处理。

（三）分析、处理信息。分析、处理信息生成状态评价，进而做出检修建议及远控。

数据的分析、处理由远方监控中心管理分析软件负责，它是系统实现的关键环节，其包括客户端和数据发布WEB服务器。远方监控中心的客户端与各变电站监控主机装置之間使用C/S构架，客戶端向现场交直流监控设备通讯、发布指令，接收和处理回送的采集量，解释数据规约，及评价设备状态、进而产生决策建议，对电源系统实现全方位的运维与检修。

5智能高频开关电源系统应用情况

5.1原来的相控电源纹波系数大，其输出含有的交流成份较大。尤其是潘村变电站最为明显，交流成份含量更高，对二次设备影响最大，造成二次设备误动、损坏、甚至有的设备无法正常工作。而改造后的智能高频开关电源纹波系数很小，输出特别稳定。

5.2原来的相控电源采用硅堆调压，硅降压响应速度慢，反应时间为几十毫秒，输入电压突变时在输出上会产生很大的冲击，因冲击不稳定而易烧坏二次设备。而改造后的高频开关电源采用无级调压方式，响应速度快，输入电压突变时，模块在200μs内调整完成，过冲小于5%。

5.3原来的相控电源充电机、浮充机等噪音较大，且无降温措施，有的变电站浮充机发热严重。而改造后的智能高频开关电源噪音小，模块采用优质风机降温，保证了模块元器件正常工作，使值班人员的工作环境大大改善。

5.4原来用的是铅酸电池或镉镍电池，既需要专门设置蓄电池工进行维护、保养，还需要配备维护电池用的有关容器、仪表、原料、蒸馏锅、蒸馏水等。而改造后用的是 日本“汤浅”免维护电池，平时不需要进行一系列的维护工作，减少了人力物力。

5.5原来的相控电源功率因数低，一般在0.7以下，效率在60%左右，而改造后的智能高频开关电源功率因数达0.9以上，效率高达94%以上。

5.6原来的相控电源经常出现故障，有时因无法操作送电而造成生产损失;近几年直流系统经常出现各种故障给安全生产造成了很大的损失，同时也给居民用户生活带来不便、给工业用户带来巨大的经济损失。而改造成智能高频开关电源后，直流系统至今未发生任何事故，供电更加可靠。

5.7改造后的智能高频开关电源具有48V电源出口，为变电站的通讯网络等提供了电源，不必另外购置专门的48V电源，减少了设备的投资和占用空间。

5.8充电装置的运行与维护

①运行维护人员每月应清洁一次充电装置;雷电发生后应对直流装置的充电装置和防雷装置运行状态进行检查，以便及时更换。②运行维护人员应每天监视充电装置的运行参数，例如：直流输出电流值和电压值、交流输入电压值等各表计显示是否正确，装置通讯是否正常，各保护信号是否正常，三相交流输入电压是否平衡或是缺相，各充电装置的输出电流是否均流，正负母线对地的绝缘状态是否良好，运行噪声有无异常。③运行维护人员需要特别注意充电装置自动均充的充电电压和充电电流是否正确，均充是否准时定期。充电装置内部发生故障时，应将坏的充电装置取下来，并及时返回厂家进行维修，同时需要在这期间加强对直流装置的巡视。④在进行耐压和绝缘试验前，应先断开电子元件的控制板，若控制板出现故障，应停止运行，换上备用板后，并调整好运行参数，启动充电装置，再投入正常运行。

6结束语

通过对变电站直流电源系统改造问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对变电站直流电源系统关键要素的充分分析与掌控，有关人员应该从变电站的客观实际需求出发，研究制定最为符合实际的直流电源系统改造实施方案。

参考文献：

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[3]丁希亮，李建祥.变电站直流电源系统改造探讨[J].价值工程.2016（21）：88-89.