金晓慧
国网山西省电力公司忻州供电公司034000
摘要：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设计、运行、管理水平具有非常重要意义。随着中国大力推进坚强智能电网的建设步伐，智能变电站已成为新一代变电站的发展趋势。同时，基于智能变电站/数字化站用一体化电源系统应运而生，站用电源系统逐步向统一的数字化、程序化、智能化的方向发展。基于此，本文将对智能变电站数字化站用电源交直流系统进行分析研究。
关键词：智能变电站；数字化站用电源；交直流系统
1.变电站传统站用电源现存问题
传统变电站站用电源分为交流系统、直流系统、UPS、通信电源系统等，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。站用电源的分散设计与管理，这种模式运行下的各种电源子系统存在诸多问题：
1.1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，自动化程度低，缺乏统一的系统管理平台，制约了管理水平的提升。
1.2站用电源难以实现系统管理
不同厂家提供的交流系统、直流系统通信规约难以兼容，难以实现网络化系统管理，数据的采集、传输、处理难以实现自动化水平。
1.3协调性差
所谓协调性差主要表现在安装与服务的这方面。各个供应商的安装服务水平是参差不齐的，维护管理的时间段也是有差别的，通常情况下会存在着检修不及时的问题以及安装与服务工作难以协调开展。协调性差是典型问题，正是因为这个问题的存在，在实际设计过程中就需要进行一体化电源系统的设计。
2.变电站交直流一体化电源的优势特点
站用交直流一体化电源系统是指：将站用交流电源、直流操作电源、电力专用 UPS、逆变电源、通信电源统一设计，监控、生产、调试、服务，通过统一监控、信息共享，实现站用电源安全化、网络化、智能化和一体化。站用交直流一体化电源系统, 它的优势和特点主要通过与传统站用电源的对比中得以呈现。它的特点主要表现在以下几个方面：
2.1实现站用电源网络化、智能化，一体化程度更高
实现在一个平台上对整个站用电源的各种电源子系统进行监控和分析，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、智能化程度。
2.2站用电源更加安全可靠
一次、二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。
2.3提高站用电源管理水平
由一家厂家提供所有电源的设计、生产、安装、服务，一揽子解决所有站用电源问题，可以减少采购、协调、沟通成本，提供电力电源的整体管理水平。
3.数字化站用电源交直流一体化系统构成原理
数字化站用电源交直流一体化系统构成原理见图 1。
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从图 1 可知，高压电源通过站用变压器变为 380 V 低压交流电源，站用电源交直流一体化系统采集 2 路交流电源，每路交流电源加电流互感器，用来监测电能质量及采集输送计量信息。每路交流分 2 个分支，每个分支上均配有断路器用来切断正常和故障线路。转换开关可以接通不同分支，在此分 3 种状态：位置1、位置 2、中间位。当转化开关打到位置 1 时分支 1 接通，打到开关 2 时分支 2 接通，打到中间位 2 个分支都不通。2 组交流母线独立运行，相互不影响。变电站交流设备为保证供电可靠性，需从 2 组交流母线上取电，1 组电源供电，1 组电源热备用。逆变器从交直流母线上采集 1 路交流、2 路直流，输出交流电源，供给保护、监控、计算机、打印机等设备用电。蓄电池组由多组电池块组成，电池块间串联连接，每组蓄电池单独放置，2 组蓄电池间加防爆隔墙。蓄电池组与进线设备连接，为保证供电可靠性，每组直流母线与进线设备间需加装 2 组直流断路器。直流母线供给保护、监控设备用电。当全站交流失电时，保护动作跳闸，通过通信设备上传数据。
4.数字化站用电源系统的实施
数字化站用电源交直流系统的设计是一个非常专业的过程中，在实施过程中工程人员为了顺利达到设计目的就需要根据交流电源系统进行运行方式以及直流运行进行方式选择最佳的合作方式。在实际实施过程中应该包含以下几点：
4.1通信
数字化站用电源中各个系统之间的通信主要是通过以太网来进行有效通信。在实际工作过程中主要是通过IEC61850 规约来进行数据传播，通过该规约能够实现对站用电源状况的实时监控分析。智能变电站系统访问将会变得风更加简单。对于未来数据的访问将会变得像访问网站那样轻松。
4.2防雷配置以及波形优化要统一
在实际设计过程中对于防雷配置通常是要采用 C 级、D 级两级防雷保护装置来实现保护配置。通过设置该防雷保护来实现对电流进出线、感应雷击、回路等的保护。设计统一的防雷保护有助于提升雷击抗损害能力。系统可靠性以及安全性也都将会得到提升。
波形优化是设计过程中的重要工作。对于波形优化，工作人员应该根据逆变电源运行方式以及运作规律来警醒优化。在实际工作过程中工作人员会发现逆变电源反灌电流运行方式是会影响到充电模块对电流进行监控和抑制的。对于一体化监控模块，通信功能非常重要。此外该模块还有历史记录、程序化联动控制、人机界面、报警等功能。
4.3智能化系统设计
①智能化管理系统
这是在固定的数据库结合实时的数据分析的基础上，结合专家智能化管理系统形成的专家智能化系统，来对数字化站用电源的交直流一体化系统进行集中监控和服务管理。
②二次配电的智能化管理系统
在数字化站交直流一体化系统中需要加强对二次配电的管理，将二次配电线路进行设置，切换为智能化运行，以提高智能调节力度。
③智能化开关模块
这主要是指将数字化站用电源的开关、智能化电路以及传感器集成在一个机箱模块。在智能开关模块外，无二次接线，能够实现标准化检修维护。
5.应用实例
由浙江三辰电器有限公司研发的智能型变电站站用 PGD9 型交直流一体化电源系统已通过国家型试验并获国家专利，目前已经在浙江、福建、安徽等地 110kV、220kV 多座变电站投入运行，用户反应良好。该系统通过对智能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。
结 语：
交直流一体化电源系统立足于站用电源用系统技术研究，是对现有变电站站用电源设计和管理新模式的发展，它符合结构合理，技术先进，运维方便的技术发展路线。近几年，随着数字化变电站相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，一体化电源系统正在逐步替代传统变电站站用电源建设及管理的模式，其技术先进，维护方便，运行安全可靠，具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]封志玲.关于智能变电站数字化站用电源交直流系统的研究[J].科技情报开发与经济，2010.
[2]王炳林，郭巍.变电站交直流一体化电源系统的设计与应用[J].冶金动力，2013.