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通信電源在智能變電站的改進論文
摘要：文章從常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)的設計出發(fā)，系統(tǒng)地分析了常規(guī)變電站通信電源設備組成的優(yōu)點及弊端，提出智能變電站采用一體化電源的改進方法。通過對遼寧220 kV王鐵變電站通信電源的設計，驗證將通信電源納入站內(nèi)一體化電源的方案是合理的、可行的。
關鍵詞：通信電源;智能;一體化;整流;可靠
0引言
“十二五”期間隨著智能變電站在全國各地的鋪開建設，采用智能化、集約化設備已經(jīng)成為變電站設計者的共識。通信電源設備在常規(guī)變電站的設計中一直獨立設置，為通信設備、繼電保護光電轉換設備提供可靠、穩(wěn)定的電源。但該套設備占用空間大、設備投資高，有些功能與站內(nèi)直流系統(tǒng)相似，已經(jīng)不能滿足智能變電站設備的簡約化、經(jīng)濟化、網(wǎng)絡化的要求。因此通信電源在智能變電站的改進已經(jīng)成為智能變電站設計者關注的問題。
1常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)
目前通信電源系統(tǒng)主要包括交流配電屏、直流配電屏、高頻開關電源、免維護蓄電池四個部分。隨著變電站對通信電源可靠性能的不斷提升，220 kV及以上電壓等級的常規(guī)變電站設計為兩套獨立的通信電源系統(tǒng)。以遼寧地區(qū)變電站為例，每座變電站配置1臺交流配電屏、2臺直流配電屏、2臺高頻開關電源，2組免維護蓄電池。具體方案如圖1所示。
通信電源正常工作時，通信設備由開關電源供電，同時開關電源對蓄電池組充電，確保蓄電池處于滿容量工作狀態(tài)。當交流系統(tǒng)或開關電源設備出現(xiàn)故障時，由蓄電池對通信設備進行供電。故障恢復后，通信電源進入正常工作模式[1]。
圖1常規(guī)變電站通信電源系統(tǒng)
Fig.1 Communication power system in conventionalsubstations這種方式的好處在于通信電源的可靠性比較強。根據(jù)國家電網(wǎng)公司十八項反措施內(nèi)容“為提高繼電保護的可靠性，重要線路和設備必須堅持按雙重化配置互相獨立保護的原則。雙重化的線路保護應配置兩套獨立的通信設備，兩套通信設備應分別使用獨立的電源”。當其中一套電源發(fā)生故障時，另一套電源所帶的通信設備和線路保護設備還能正常運行，不影響變電站各類的信息傳送。
缺點在于設備繁多，工程投資大，占用變電站空間大，工作人員不好管理。
2智能變電站通信電源的改進方法
隨著智能變電站在全國的鋪開建設，對通信電源的要求也越來越高。智能變電站具有無人值守、集中控制、設備共享等特點，因此需要對變電站內(nèi)電源進行整合、優(yōu)化。一體化電源就是將目前常規(guī)變電站內(nèi)的交流電源、直流電源、UPS、蓄電池以及通信電源統(tǒng)一組屏、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理的電源系統(tǒng)。它集中為站用繼電保護裝置、自動化裝置、通信裝置以及事故照明裝置提供直流供電，實現(xiàn)站用電源整體模塊化、網(wǎng)絡智能化[2]。
一體化電源的應用省去了通信蓄電池組。通信電源屏、直流配電屏、UPS屏都由站用蓄電池組集中供電。通信電源的整流模塊由AC/DC整流模塊改為DC/DC直流變換模塊。輸入電流由原來的AC 380 V輸入，改為DC 220 V輸入。電流由站用直流電源屏引來，經(jīng)DC/DC變換器變換后輸出DC 48 V，供給通信設備及繼電保護光電轉換等設備。當站內(nèi)直流系統(tǒng)發(fā)生故障時，通信電源屏由站內(nèi)蓄電池統(tǒng)一提供供電。這與常規(guī)變電站通信電源采用專用蓄電池浮充的原理相似，但采用一體化電源后蓄電池的容量及供電時間需對全站直流系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，目前蓄電池大多維持在3～4 h不間斷供電。上述方案如圖2所示。
原有通信電源的防雷系統(tǒng)采用的是三級防雷，即通信機房進線處、交流電源輸入端以及直流電源輸出端均加裝SPD浪涌保護器。采用一體化電源后，由于輸入端采用DC 220 V輸入，通信電源屏與直流電源屏緊靠布置，因此僅需在直流輸出側加裝SPD即可。
由于一體化電源具有模塊功能共享、開放式平臺等優(yōu)點，可以將通信電源屏直接納入一體化電源的監(jiān)控作系統(tǒng)中，由站內(nèi)統(tǒng)一監(jiān)控處理。
3一體化電源在智能變電站的應用
遼寧220 kV王鐵變電站設計為智能變電站，一體化電源已在該變電站得到成功應用。為了滿足變電站對通信電源可靠性能的需求，該電源系統(tǒng)設計為兩套獨立的直流裝置。每套直流裝置與1個通信電源屏相連，使兩套通信電源屏保持獨立運行。站用蓄電池分別與直流配電屏、UPS、通信電源屏相連。
王鐵變電站將傳統(tǒng)的通信電源系統(tǒng)的7個電源柜(包括1個交流配電柜、2個高頻開關電源柜、2個直流配電柜、2個蓄電池柜)整合為2個通信電源柜，不僅滿足了兩套獨立通信電源輸出的要求，同時大大節(jié)省了工程的投資成本，有效地利用了設備空間。每個通信電源柜采用4只DC/DC 30 A直流變換模塊，替代原有的4只AC/DC30 A整流模塊，在模塊配置上延續(xù)以前N+1的配置方法，既保證了通信電源的容量，又保證了電源的穩(wěn)定性。通信電源柜內(nèi)部設置狀態(tài)監(jiān)測模塊，監(jiān)圖2一體化電源系統(tǒng)圖Fig.2 Integrated power supply system·智能通信·劉娜等通信電源在智能變電站的改進·79·測信息通過RS-232接口將數(shù)據(jù)上傳至站內(nèi)電源監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)電源一體化監(jiān)控方式。系統(tǒng)首次將通信蓄電池與二次直流系統(tǒng)的蓄電池單元合并，當站內(nèi)直流單元發(fā)生故障時，同樣可以由蓄電池組繼續(xù)為通信設備供電，保證不間斷供電4 h的要求。
4智能變電站通信電源系統(tǒng)的展望
將通信電源納入一體化電源系統(tǒng)的設計是智能變電站通信電源的發(fā)展趨勢。因此DC/DC模塊的性能直接關系到整個通信電源系統(tǒng)的性能。由于DC/DC模塊的工作原理與AC/DC模塊的工作原理不同，使得兩者電源的工作效率和模塊的使用壽命存在差異。如何合理配置DC/DC的模塊數(shù)量及容量大小，既能保證供電負荷又能降低設備投資成本，將設備的全壽命周期理念應用于設計中都是今后的在工程設計中需要注意的問題。
5結語
一體化電源將變電站內(nèi)直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和通信電源系統(tǒng)成功結合，通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了站內(nèi)電源設備智能化。一體化電源的應用大大縮減了變電站的投資，有效地控制了變電站機房建筑面積。目前，一體化電源在遼寧220 kV王鐵變電站運行狀態(tài)良好。隨著一體化電源陸續(xù)在全國各地變電站的應用，國家電網(wǎng)公司提出的技術先進、性能可靠、節(jié)能環(huán)保的設計理念將得到驗證。
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