110kV智能变电站直流电源系统配置优化研究

王辉

摘要：对于智能变电站直流电源系统配置的相关问题，将实际直流负荷按照不同类别归类、以便做统计处理。根据统计得出来的最终结果，可以选择对应设备参数的最优方案。本文分析了110kV智能变电站直流电源系统配置的优化方案，并对其进行了一系列的研究，希望可以为与它规模相同的变电站系统配置提供一些参考价值。

Abstract： For the configuration of DC power supply system in intelligent substation， the actual DC load is classified according to different categories for statistical processing. According to the final result of the statistics， the optimal scheme corresponding to the device parameters can be selected. This paper analyzes the optimization scheme of DC power supply system configuration for 110kV intelligent substation， and conducts a series of researches on it. It hopes to provide some reference value for substation system configuration with the same scale.

关键词：110kV智能变电站；直流电源系统；配置；直流馈线屏

Key words： 110kV intelligent substation；DC power system；configuration；DC feeder screen

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0132-02

1 直流电源系统的有关概念

直流电源系统可以广泛应用于诸多方面，如：水力发电厂、火力发电厂，各种种类的变电站等。直流电源系统的组成部分十分复杂，它的各个组成部分形成一个巨大且到处都铺满直流电源的供电系统，可以为直流充电机、继电器保护装置、信号系统、直流充电机、UPS、通信等各个分支系统提供充足的电源，为各类相关工作补充动力，维持它们的日常工作运转。直流电源系统为继电保护、设备自动化控制系统等提供必要的电力支持。对于智能变电系统而言，交流电和直流电是同时存在并且一起进行工作的。在实际的操作过程中，如果设备出现问题，将会直接对交流电源造成巨大的影响，甚至会直接阻碍对相关设备的供电，導致设备停止工作并且可能会引发重大的事故。所以，为了确保设备的日常工作运行不受到任何阻碍，直流电源系统就会发挥其重要的作用，保证相关设备的正常工作。这个时候，直流电源会代替交流电源为电力系统继续提供电力。

直流电源系统的顺利建设需要满足以下条件：首先，能够对电力系统的日常工作起到保障作用。它需要具备一定程度的储存电力的功能，能够保证在设备出现问题时，可以正常维持电力需求，使电力系统能够保持正常运行状态。直流电源系统或系统中设备的正常使用期限需要能够满足设计时的规划。直流电源系统不仅要能够满足上述的一系列要求，还应该保证自己其他方面的有效价值，如：操作简捷、使用起来较为方便、所需要的经济成本比较低、体积较小等等。

目前我国许多变电站中的很多设备都靠直流电源系统的供电来保证日常工作，如：继电保护装置、变电站远程控制装置、直流充电机等等。因为直流电源的电力相对来说比较稳定，它可以有效的保证电力运输系统的正常运行，而直流电源系统的电力会对系统的操作产生重要的影响。所以，直流电源系统在整个电力系统中具有举足轻重的地位。为了保证电网可以安全有效的工作，促进电力系统全面自动化操作的实现和发展，直流电源系统的标准也要随之发生改变，向更加标准化、高效化的方向发展。

我国变电站的构成部分包括信号设备、事故照明设备、电气远程操作设备等都是由直流电源系统进行相应的供电，保持它们的正常运行。利用直流电源系统给设备装置进行供电，可以保障输出电力的质量能够成功的达到有关标准的要求，保证输出电力能够均匀安全地输送至各设备内，使得变电站的日常工作可以稳定高效的进行。对于变电站来说，供电所用的直流电源系统是变电站中最重要的系统。综上，直流电源系统具有不可代替的作用。随着我国电力系统的日益发展进步，变电站的工作进行的也更加高效，同时也对我国变电站中直流电源系统提出了更高的要求。

2 智能变电站中直流电源系统

2.1 直流电源系统在智能变电站中的作用

随着社会的发展进步，人们生活水平的日益提高。人们对用电的需求也越来越大，用电需求的增加使得变电站的压力也越来越大。而直流电源作为智能变电站重要的组成部分之一，它的设计和变电站的有效工作具有密切的联系。在智能变电站中，直流电源系统是相对独立的系统，它作为智能变电站内的重要控制系统，可以为继电保护、信号装置、自动装置等设备提供电源，保证它们的正常运行。同时因为直流电源是独立的电源，不需要受到其他电源的影响，在变电站中变压器发生故障时，直流电源可以作为储备电源使用。即使整个智能变电站全部发生停电意外，它依然可以保证变电站中的工作系统正常运行。同时它也可以给事故发生位置提供照明的用电，方便对故障位置的及时处理。因为直流电源系统的电量承载能力非常重要，所以直流电源必须要具备稳定、有效的特性。对于变电站的正常运行来说，直流电源系统的作用十分重要。

2.2 直流电源系统中蓄电池组的根本作用

在智能变电站的直流电源系统中一共具有三种种类的电量负荷：包括经常性负荷、冲击性负荷和故障性负荷。变电站中的直流电源系统主要是为了给智能变电站提供电量上的一系列服务，其中充电装置是为了负责向继电的一系列保护操作，保证其顺利运行。向通信设备、自动装置、其他直流负荷装置等设备提供电源输送的工作，使这些设备可以正常运营。直流电源系统中蓄电池的作用主要是为了在设备发生故障时的备用，防止相关设备的正常工作受到阻碍。如果直流电源负荷的相关需求超出了充电装置系统的输出电量，储蓄电池就会发挥作用第一时间开始工作。智能变电站的站用交流电源负责向电力系统专用逆变电源尾端的负荷供应电源，逆变电源在一般情况下是处于备用状态的。如果直流电源系统发生故障，无法正常输送电量，那么事故照明、通信、监控等一系列设备会共同使用蓄电池以维持自己的正常工作运转。所以，在直流电源系统无法顺利进行工作时，对于整个直流电源系统来说，蓄电池组是提供电能的主要来源，更是变电站维持正常工作的重要保障。

3 10kV智能变电站直流电源系统配置优化方法

3.1 直流电源系统的设备优化

智能变电站使用电流的种类十分复杂，而且交流电和直流电共同存在于变电站中。与我国传统的变电站相比，智能变电站承载了一部分直流电的负荷，并且还需要承载其他部分的逆流电。如果在变电站正常工作时发生了直流电停电的问题，变电站的全部系统中就会产生逆流的负荷，这会对蓄电池造成非常严重的损坏。所以，在选择蓄电池的类型时需要将这些问题考虑其中。在变电站直流电源系统的日常工作中， 蓄电池的最大电流放电能力可以产生重要的作用，所以需要不断提升蓄电池的基本电容量。但是这并不意味着蓄电池的电容量提升的越大越好，如果蓄电池的电容量超过了一定限度，变电站中整个直流电源系统的日常工作性能就会急剧下降。一般情况下，只要在原来的标准电容量工作性能发生一定程度的下降时，在原来的标准电容量的本身上提高一个层次就可以保证系统的正常运作。

在发生重要情况时，需要对蓄电池进行放电的测量，具体的操作方法是将蓄电池放置在事故放电之中一个小时的时间，然后对其进行发电冲击的试验。每次进行发电冲击的时间应该保持在500ms，每次放电冲击时需要间隔两秒钟的时间。就110kV以上的变电站而言，因为它的设备数量比一般变电站多，所以可以给它配备两个蓄电池构成蓄电池组，再安装两个充电装置构成电力双充配置。

3.2 直流系统接线的优化改进

对智能变电站提供电力服务的直流电源系统进行优化时，首先要注意的是蓄单套电池组。对蓄电池组进行正常维护时，它会对智能变电站的电力系统本身的安全性产生一定程度的影响。针对一般情况来说，应该在智能变电站站内的直流电源系统设置外接备用蓄电池组得到接口，使得备用蓄电池组在使用时能够较为方便的开始运行工作，且并要在合理范围内加大隔离的力度。在实际工作的过程中，尽量增加外接蓄电池组的一系列隔离保护措施。对于变电站而言，外接储备蓄电池组作为蓄电池检测的系统保护装置，为蓄电池组提供电力支持。而且还可以作为蓄电池组发生故障时的电力储备装置，保证整个直流电源系统可以保持正常运行的工作状态。如果需要对处于工作状态的蓄电池进行临时性的维护，就需要及时连接上备用蓄电池组。一旦发生设备长期故障，短时间内无法妥善解决，则应连接应急用的蓄电池组，以维持正常的工作运行。

3.3 直流系统负载的优化

我国国家电网规定：如果智能变电站系统220kV或220kV以上的话，在设计的过程需要安装两个蓄电池组，以保证电力供应充足。如果是110kV以下的智能变电站系统配备一个蓄电池组就可以保证意外发生时，能够维持正常的工作。在对直流电源系统进行设计时，设计者应该对直流电源系统能够所应用到的相关设备进行仔细的研究，对超过负荷的相关设备进行一定程度的限制。对于同种类型的设备来说，应该选择能耗较低的，从而有效的达到节能减排的作用。比如在直流电源的系统中在出现事故时，事故现场的信号显示灯可以选择LED灯具，它的耗能比较低，而且还能够在一定程度上降低直流电源系统中蓄电池的负荷电量，它的作用对于延长直流电源系统中蓄电池的使用期限和供电的有效时间而言有着重要的意义。

4 结束语

随着我国科学技术的日益发展，电力系统中的变电站也越来越智能化。智能变电站中的直流电源系统发挥着非常重要的作用，因此，对智能变电站的直流电源系统进行一定程度的优化具有很重要的意义。在智能变电站中合理的运用直流电源系统，能够起到对设备配置进行最大程度的优化的目的，并可以在一定时间内对变电站目前的系统功能起到改进的作用，对于直流电源系统而言，它會变得更加便捷、安全。而变电站也能够在完成智能化的标准的情况下积极有效地运作，更好地为广大居民供供电力上的服务。

参考文献：

[1]吴迪.220kV智能变电站直流电源系统配置方案[J].河南科技，2016（4）：34-37.

[2]赵洪伟.智能电力操作直流电源系统的研究[J].华北电力大学，2014（4）：25.

[3]朱世盘，张永超，史忠诚.智能变电站中高频开关电源技术应用[J].中国电力，2015（5）：40-47.

[4]杨然静，刘满圆，白小会，金文博.强–简–强”模式下北京110kV智能变电站直流系统配置方案[J].电气应用，2016（6）：11-14.

[5]李凯.如何优化智能变电站的直流电源系统[J].通讯世界，2013（3）：24-29.

[6]张新来，艾飞.110kV智能变电站直流电源系统配置优化研究[J].河北电力技术，2018（4）：22-29.