1、引言
目前，電力系統大量的綜合自動化變電站的新建和改造，使得大量的高頻開關電源在電力系統得以應用，如何合理進行其設備單元的選擇、相關接線方式的選擇、監控單元功能的規范等，使系統配置合理，能可靠、穩定的為變電站提高直流電源，變電設備的正常、可靠運行，顯得尤為重要。
2、直流系統接線方式的選擇
直流系統的接線方式，直接影響到系統的運行可靠性，其選擇的基本原則為安全可靠、簡單清晰、操作方便。通常為蓄電池直接與直流動力母線連接，控制、動力直流母線采用單母線或單母線分段接線，各相關裝置直接于母線，要求各單元獨立、固定分隔、安裝維護方便。1組蓄電池、1套充電裝置、單母線的接線及系統如圖1所示。
圖11組蓄電池、1套充電裝置、單母線的接線及系統圖
如圖2所示，該接線方式蓄電池、充電模塊等裝置均為雙套，可互為備用且運行方式靈活，系統更為可靠，其中2組蓄電池嚴禁并列運行；適用于220kV及以上變電站的直流系統。直流系統的接線方式還有許多形式，但較為常用的是這兩種，其它方式在此不予介紹。
圖22組蓄電池、2套充電裝置、單母線分段的接線及系統圖3、充電模塊的選擇
充電模塊作為高頻開關電源充電機元件，其通過N 1的冗余(備份)方式，作為系統的充電機工作，模塊容量選擇遵循以下原則：Ie=Iio。(蓄電池容量Ah／10h) 系統的經常性負荷電流(控制負荷電流)，單塊模塊的Ied=Ie／模塊的數量，模塊的數量的多少，決定了模塊備用的靈活性，同時也對系統的屏數有影響。如表一，為各類變電站的直流負荷及蓄電池容量范圍的統計表。
根據表l，將通過220kV、110kV、35kV變電站的模塊容量、數量的選擇進行比較說明。(1)220kV變電站高頻開關電源充電模塊的選擇：
該站由于是220kV變電站，此類變電站的直流系統必須配置為雙套互為備用。根據蓄電池的容量校核原則，選擇單組蓄電池容量為200Ah，一般此類變電站的兩套直流系統均分控制負荷，單直流系統的經常性負荷電流為7－l0A左右，因此，單組直流屏的Ie=200／10 10=30A，若選擇單塊模塊Ide=l0A，則模塊數量N=30／10 l=4。
(2)110kV變電站高頻開關電源充電模塊的選擇：
根據蓄電池的容量校核原則，選擇單組蓄電池容量為200Ah，一般此類變電站直流系統的經常性負荷電流為7A左右，因此，Ie=200／10 7=27A，若選擇單塊模塊Ide=10A，則模塊數量N=27／10＋1＝4。
(3)35kV變電站高頻開關電源充電模塊的選擇：
根據蓄電池的容量校核原則，選擇單組蓄電池容量為100Ah，一般此類變電站直流系統的經常性
負荷電流為3A左右，因此，Ie=100／10 3=13A，若選擇單塊模塊Ide=5A，則模塊數量N=13／5 l＝4。
4、系統的其他配置的選擇
(1)調壓單元：采用硅鏈降壓的調壓方式，合閘母線的調壓容量按照合閘負荷的放電容量進行配置，控制母線的調壓容量按照控制負荷的沖擊電流進行配置。為了使系統簡單、便于維護，通常采用合閘母線不使用調壓單元而直接是蓄電池的端電壓，鑒于目前多數變電站的動力負荷是斷路器的直流電機，而電機的工作電壓的合理范圍是198—242V，因此，建議若是單只2V的蓄電池，電池的只數可采用104只，使動力負荷能工作在較為合理的工作范圍。通過大量變電站的控制負荷的沖擊電流的統計，一般35－ll0kV變電站的控制負荷沖擊電流均小于20A，因此其調壓單元容量應選擇20A，220kV變電站控制負荷大沖擊電流也不到20A，但由于其控制負荷的復雜性及重要性，建議選擇40A的容量。并應采用雙硅鏈調壓，實現硅鏈的自動備用模式，同時要求硅鏈具有手動／自動調壓轉換功能，使硅鏈在自動調壓功能出錯時，轉換到手動調壓，也可保證硅鏈的正常工作，控制母線的可靠供電。
(2)監控裝置：監控裝置應以監視蓄電池運行工況，以充電模塊為主要控制對象，具有數據采集、數據顯示、信號報警、人機接口和通信接口的綜合性監視控制裝置。要求每組蓄電池配置一臺監控裝置。監控裝置的監控方框圖如圖3所示。
對監控裝置的功能進行規范，要求監控裝置可對整個系統進行實時監視、控制，系統具有RS422或RS485微機通訊接口，可對全參數進行遙測、遙信、遙控及遙調功能。監控裝置能對蓄電池進行全自動充放電管理，能按電池特性進行自動充、放電功能等。同時監控裝置故障時，系統的各個模塊均能工作，如充電模塊能進行蓄電池的充電工作等，系統的供電可靠。
(3)絕緣檢測裝置：應采用功能較為完善的微機型在線絕緣檢測裝置，要求可監測直流母線及各饋線支路正負、蓄電池回路、充電模塊回路等對地絕緣狀況，能顯示正負對地電壓及絕緣電阻并上傳數據，并發出聲光告警信號。(4)蓄電池巡檢儀：能巡檢、顯示、上傳單只電池電壓、內阻。由于目前我國的蓄電池單只在線巡檢儀的技術不夠成熟，若要達到上述要求，將大大提高系統的造價，因此建議采用數字式電壓采集裝置取代模擬式電池巡檢儀，能快速掃描蓄電池的單體電壓并保存、上傳、打印數據，實現單體蓄電池運行的適時監控。
(5)逆變電源單元：提供DC／AC逆變模塊，作為UPS使用，要求其工作方式為在線工作，即要求市電交流電源為主通道，當市電交流停電時，該模塊自動切換為逆變電源供電；其容量的選擇可根據變電站的后臺監控設備的容量進行，通常選擇10～20A。
由于變電站的綜合自動化監控系統的容量較大，當選擇逆變模塊的容量為20A及以上時，其外形就顯得較大，無疑將使系統的屏數增加，或者大大影響系統內裝置的散熱等工況。在了解變電站后臺監控系統的電源部分的原理后，建議將后臺系統的主機等其電源采用開關電源的設備全部由控制母線直接供電，在大為降低逆變模塊容量的同時，也提高了后臺系統的工作可靠性。
(6)通訊電源單元：提供DC／DC逆變模塊，作為變電站通訊設備的電源，其容量的選擇可按照變電站通訊設備的容量大小來考慮，通常選擇5～10A。
5、結束語
本文就變電站高頻開關電源的應用選型進行了研究和分析，其中根據實際的運行維護經驗，提出了高頻開關電源的系統配置、各單元的功能設置、參數選擇原則、運行建議等，可作為該系統可靠運行、推廣應用、設計選型的實用依據。(
返回頂部