Trojan电瓶35KV变电所高压系统直流屏技术改造

摘要：某35KV高压配电室的直流屏，从投运到现在已经有十多年了，随着电力技术持续发展，电力需求不停增加，还有产品老化，电气产品各项性能降低，可靠性以及操作性落后，长久以来一直困扰着使用部门。该高压系统原本的直流系统，已经无法满足现有的电力发展需求，迫切需要运用科学、经济的举措对其加以改造。为了保证高低压电气设备能够安全地运行，先是经过设计选型，接着结合高低压配电系统的特点，并且考虑未来长远的发展情况，然后在今年对原先的直流屏系统做了更换改造，靠着设计选型选定了PZG8型高压直流屏，改造之后的直流屏各项性能都符合电力系统运行的要求，与此同时极大地提高了电气设备运行的可靠性以及安全性。

关键词：PZG8；直流屏；电力系统

0引言

直流屏在变配电设备里，作用极为关键，堪称变电站的动力心脏，它主要被应用于各类发电厂、变电站以及配电所，是高低压配电装置分合闸、控制回路、信号回路的供电电源，涵盖二次回路的仪表仪器、继电保护、控制、应急灯光照明等各类低压设备用电，还能用于电气化铁路、石化、冶金、矿山等凡需直流110V或220V系统电源的所有场合，其在很大程度上左右着配电所能否安全运行，同时也是事故发生后的一种应急电源 。所以，在电力系统运行之时，对于直流系统，在供电质量方面，在供电可靠性方面，在供电安全性方面，在供电稳定性方面等，均有了较高的要求。

由于电力技术在发展，通信技术也在发展，计算机技术同样在发展，为了适应变电站无人职守要么少人职守的需求，微机型保护装置以及安全自动装置被广泛运用在变电站中。进而这就给站用直流电源提出了更高的要求。然而传统的直流控制系统，在精准性方面不能满足要求了，在可靠性方面不能满足要求了，在稳定性方面不能满足要求了，在纹波系数方面不能满足要求了，在效率方面也不能满足要求了，既不能满足电网的发展趋势，又不能满足二次设备的应用要求。所以变电站直流系统的改造会是不可避免的趋势，并且是电力系统持续发展的需要。然而，变电站直流系统改造，难度特别大，风险相当高，必须结合变电站实际状况，从综合性、系统性、科学性方面提出相关改造技术办法，以此保证改造进程中电力系统安全运转，防止相关事故或者缺失出现。

1概述

为继电保护设备，为自动装置，为监控系统，为远动系统等电气设备的正常运行，并为遥控操作提供直流电源保证的是直流屏。直流系统的电源，在正常情况下，一般是经由交流整流后获取，为变电站内的断路器提供合闸直流电源。当出现设备停电故障，当用电中断的情形下，直流系统的电源会全部由蓄电池组供给，为继电保护及自动装置，为断路器合闸和跳闸，为高压电动机拖动提供直流电源。直流屏主要由以下三部分构成：

蓄电池部分的功能是，在交流电源断电的情况下，能够及时地提供二次电路所需要的直流供电，且是实时提供 。

（2）充电模块部分，它具备这般两个主要功能，其一乃是交流整流，也就是把交流电源转变为稳定的直流电源，其二是稳压稳流，也就是适时地为蓄电池充电来保证蓄电池随时处于能够供电的状态。

(3)监控器部分：此为直流屏的控制关键所在。它肩负着监控交流以及电池状态等诸多物理量的重任。而且还能控制充电模块部分依情况智能地给电池充电。监控器性能的好坏常常决定着直流屏性能的优劣。它可是决定直流屏总体价格的最为重要的因素呀 。

2直流屏系统改造

2.1系统结构

本套直流配电柜体选用PZG8直流屏，其高度是2360mm，宽度为800mm，深度达600mm，额定电压设定为220V，蓄电池采用现场原有的18只电池，单个电池电压是12V，容量为100Ah。该系统配备4个艾默生220V/10A充电模块，方式为N+1热备份配置，另外还配备一个同样款式的高频开关电源充电模块，作为备件以供随时用于替换。系统配备了两套艾默生监控系统，一套为主用，一套为备用，能够非常直观地呈现出直流系统设备的运行状态以及参数情形，其所涵盖的内容有蓄电池的电压大小，蓄电池的电流值情况，控制母线的相关电压信息和电流数值等各类需要的数据以及告警信号。该系统具备着电池巡检这样的功能，能够在通电作业的持续过程中，对每一个单体蓄电池的电压等相关数据展开检测 。

2.2监控系统

2.2.1功能概况

本次改造，监控系统采用的是艾默生7英寸EMU10MA大屏幕液晶显示触摸屏，它主要采集监测直流电源设备的运行状态，以及电压数据、电流数据，还有系统运行参数等数据，其屏幕采用的是中文菜单 ，操作简便，显示清晰，人机界面友好，便利了用户使用。监控系统具备向上位机传送该直流成套电源设备的所有运行数据以及信息量的功能，切实达成了无人值守。监控系统拥有充电、长期运行、交流电源中断的标准控制程序，得以适应直流系统的各种运行方式 。

2.2.2通信接口

监控系统具备RS－232与RS-485通信接口，可达成规约转换，能够给变电站供应产品的多样监察信号，达成与库区清华紫光系统的通讯对接。微机监控单元从系统退出后，不会对系统运行造成影响。

设备会给出各类故障信号无源接点输出，其中包括，系统出现故障，交流产生故障，绝缘出现故障，控母存在过/欠压故障，充电模块具备故障，而且无源故障接点全部都引到端子排 。

2.3高频开关电源充电模块

2.3.1功能概况

每套系统选用用于充电的模块，这种模块是艾默生ER22010/T高频开关电源模块，数量为4只。该模块散热方式是智能风冷，功率密度高，占用空间少。采用2U×4U标准设计，内部设置了逆止二极管，方便组屏。采取直流输出无级限流方式，则通过监控系统能在10%~110%额定电流范围内任意设置限流点。充电模块为长期工作制，若其中有一台充电模块出现故障或者停电检修，另一模块要能够独立工作，且这些模块相互通用。

2.3.2内部工作原理

三相无源PFC与DC/DC这两个东西，它们一块儿构成了充电模块里的的功率部分，除了这两功率部分之外，还有辅助电源，还有输入检测及保护电路，还有输出检测及保护电路 。

构成前级三相无源PFC电路的是输入EMI以及三相无源PFC，其目的在于达成交流输入的整流滤波操作，同时实现输入电流的校正，以此来符合相关的输入电流谐波标准以及EMC标准。

前级PFC输出的直流电压，由后级的DC/DC变换器经由DSP产生的PWM波进行控制，经过高频变压器输出后，再经过整流滤波输出直流电压，进而把前级整流电压转换成电力操作电源所要求的稳定直流电压。

辅助电源处在三相无源PFC之后，而在DC/DC变换器之前，它借助三相无源PFC的直流输出，从而产生控制电路所需要的各路电源。输入检测电路达成输入过欠压、缺相等检测功能。DC/DC的检测保护电路涵盖输出电压电流的检测，以及散热器温度的检测等，所有这些信号被用于DC/DC的控制和保护。

3总结

8月中旬，35KV变电所高压系统直流屏技术改造项目顺利完成了全部施工安装工作，此前经过现场测绘、设计选型之过程，且结合高低压配电系统特点，所采用的PZG8直流屏契合现有的高压直流系统正常运行所需功能。此次直流屏技术改造前期准备工作充分且全面，消除了安全隐患，呈现出明显的改造效果。改造后的直流屏各项性能均符合电力系统运行要求，同时极大地提升了电气设备运行的可靠性与安全性。