邱健蓄电池通信电源与站用直流电源整合问题探讨

摘要：电力通讯网是电力体系的重要组成部分，是为满意电力生产特别业务需求而建立的传输电力生产、办理等信息的重要电力基础设施。电力通讯网在保障电网安全、安稳、经济运转，提高电网企业信息化、数字化水平等方面发挥着重要作用，特别是在电网事端状态下，通讯体系的疏通对缩小事端规模、及时处理事端起着十分重要的作用。因而，我国职业标准要求通讯设备应有可靠的直流电源供电，并有必定的事端持续供电才能，以满意电网毛病修复需要。本文剖析变电站直流体系现状，提出了变电站站用电源的处理计划。

关键词：智能变电站；交直流一体化；DC/DC；整合

站用电源是变电站安全运转的基础，跟着变电站综合自动化程度的不断提高及很多无人值勤变电站投运，相应提高站用电源整体的运转水平具有重要意义。站用交直流一体化电源体系是由站用沟通电源、直流电源、沟通不间断电源（UPS）、直流变换电源（DC/DC）等设备组成，并一致监督操控，同享直流电源、蓄电池组的电源体系。因而该体系应进行一体化规划、一体化装备、一体化监控，使其运转工况和信息数据能够上传至监控体系后台，并能够完成就地和远方操控功用，完成站用电源设备的体系联动。交直流一体化电源体系目前在惯例沟通变电站以及智能变电站中运用较广，但其仍存在必定的问题。

1变电站直流体系现状

变电站内设置了站用直流体系和通讯直流体系。站用直流体系主要用于维护、自动化、二次及公用等操控负荷供电，其电压为110V或220V，一般选用2组蓄电池和3套充电设备。因为通讯直流体系和站用直流体系所供设备不同，2个体系间存在如下主要差别。

1.1额定电压不同。站用直流体系为110/220V，通讯直流体系为-48V。

1.2重视指标不同。因为通讯设备用于语音和数据通讯，对直流体系的杂音电压有必定的要求，站用设备无此要求。

1.3接地不同。为了削减外部搅扰，保障通讯质量，通讯职业规则通讯直流体系正极直接接地，构成-48V直流供电；站用直流体系正负极悬空不接地。

1.4蓄电池独自供电时刻不同。站用直流体系蓄电池独自供电时刻：有人值勤变电站不小于1h，无人值勤变电站不小于2h；通讯直流体系蓄电池独自供电时刻：有人值勤变电站不小于4h，无人值勤变电站不小于8h。

1.5负荷性质不同。站用直流体系所供负荷有经常负荷和冲击负荷，变电站开关操作时可能会出现暂态过电压，在传统的相控电源输出端产生较大的浪涌电压；通讯直流体系所供均为经常性负荷，体系电压安稳。

2变电站站用电源存在问题剖析及处理措施

交直流电源一体化目前存在的主要技能障碍为通讯电源的一体化。选用DC/DC模块完成直流电源一体化存在以下几个问题。

2.1接地阻隔的问题。正常情况下，若DC/DC模块被击穿，直流操作电源接地，站用直流操作电源检测体系将检测出接地，对直流体系运转的可靠性产生影响。为保证相互之间的毛病阻隔，区别毛病和元器材导致的接地现象，依据变压器原理，在DC/DC模块上选用反向变压器，相互阻隔各自的接地体系。该方法可有效地处理接地阻隔的问题。

2.2DC/DC电源脱扣的问题。在交直流一体化电源体系中，取消了通讯电源的蓄电池组，改用DC/DC变换器。DC/DC电源毛病情况下的工作流程为：负载短路→DC/DC模块输出设备自带电路放电→电流及持续时刻不行空气开关脱扣条件→DC/DC模块失压→通讯直流母线失压。DC/DC变换器以直流操作电源的输出作为输入，经过DC/DC变换来取得-48V通讯电源，当沟通失电时，由直流操作电源的蓄电池组来维持DC/DC变换器的输入。但是这种计划存在一个缺陷，因DC/DC变换器的电流输出才能有限，且通讯设备由双路切换供电，当通讯负载支路出现短路或持续过载毛病时，惯例空气开关不能切断毛病支路，DC/DC变换器的限流作用会使2段通讯直流母线的电压出现跌落，甚至会跌落到0V，形成通讯设备停止工作。针对DC/DC模块脱扣问题，目前较理想的处理计划为在通讯负载支路串馈线维护模块。选用大功率器材做为开关器材，经过检测电路电流的大小，当馈电支路产生过载或短路毛病时，馈线维护模块运用电子开关动作的快速性来防止母线电压的过度跌落，切断毛病支路。选用DC/DC一体化电源供给通讯设备供电是可行的。但是，目前馈线维护模块是否能完全满意通讯馈电支路过载及短路毛病情况下可靠跳闸，仍需要在实践运转中检验，在大型变电站中运用存在必定的危险。除运用馈线维护模块处理DC/DC模块脱扣问题外，目前在国家电网公司的变电站中选用的处理计划有以下几种：

1）装备多台DC/DC模块，与通讯电源馈线断路器脱扣曲线合作，毛病情况下供给满意馈线断路器脱扣要求的毛病电流。该计划完成较为简便，但因为需装备多台DC/DC模块，资金投入大，导致电源体系经济性较差。

2）在通讯电源母线上并接电解电容，毛病情况下短时供给满意馈线断路器脱扣要求的毛病电流。此计划的特色为：DC/DC模块短路冲击电流是模块输出滤波电容供给的，一般容量约3000μF，依据电容放电时刻特性一般DC/DC模块本身滤波电容放电难以满意馈线断路器脱扣要求。因而，在48V通讯电源母线上并联一组电容C，同时各支路负载串联一个低阻负载R1，当有支路短路时，电容C经过电阻R1放电，其放电特性由“T=R1C”决议。调整电容C和电阻R1，能够在馈线短路或毛病情况下，满意馈线断路器脱扣的要求。

3）装备多台DC/DC模块，正常情况下供给通讯负荷7倍额定电流以下的电流。在通讯电源母线上并接参数为0.3PF、63V的电解电容，毛病情况下短时供给7倍以上的毛病电流。该计划的特色为：综合了长处，装备多台DC/DC模块，正常情况下供给通讯负荷7倍额定电流以下的电流，使得DC/DC模块的数量不需要很多增加；在通讯电源母线上并接电解电容，毛病情况下短时供给7倍以上的毛病电流，使得电路对电容容量的需求减小、可靠。

2.3蓄电池容量挑选的问题。依据交直流一体化电源体系蓄电池容量宜按2h事端放电时刻核算；对地理位置偏僻的变电站，电气负荷宜按2h事端放电时刻核算，通讯负荷宜按4h事端放电时刻核算。因为站用直流电源停电运转时刻要求为2h，与通讯电源后备运转时刻上存在差异，需增加蓄电池容量，导致直流体系经济性下降。在一体化电源体系容量的核定过程中，为防止依据通讯办理规则核定容量形成的经济性下降问题，在110kV变电站典型规划中明确规则通讯电源的事端放电时刻与站用直流电源相同，一致挑选为2h。从办理规则上防止依据通讯电源的后备时刻来挑选直流蓄电池容量时形成的经济性下降问题，防止了蓄电池容量的增加。

3结论

1）交直流电源完成一体化的主要难点在于通讯电源的一体化。通讯电源馈线维护断路器能够有效处理DC-DC模块脱扣问题，但因为尚未在大型变电站中普遍运用，仍需实践运转的考验，存在必定的运用危险。

2）除挑选馈线维护断路器计划外，在通讯母线处装备多台DC/DC模块，供给通讯负荷7倍额定电流以下的电流，并在通讯电源母线上并接0.3PF、63V的电解电容，毛病情况下短时供给7倍以上毛病电流的计划能够较好地处理通讯电源断路器的脱扣问题。

3）依据目前相关电网公司的规则，通讯电源的后备时刻一般挑选为2h或4h，从而防止了依据通讯办理规则来挑选直流蓄电池容量而形成的经济性下降问题。