1、引言

目前，電力系統(tǒng)大量的綜合自動(dòng)化變電站的新建和改造，使得大量的高頻開(kāi)關(guān)電源在電力系統(tǒng)得以應(yīng)用，如何合理進(jìn)行其設(shè)備單元的選擇、相關(guān)接線方式的選擇、監(jiān)控單元功能的規(guī)范等，使系統(tǒng)配置合理，能可靠、穩(wěn)定的為變電站提高直流電源，變電設(shè)備的正常、可靠運(yùn)行，顯得尤為重要。

2、直流系統(tǒng)接線方式的選擇

直流系統(tǒng)的接線方式，直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，其選擇的基本原則為安全可靠、簡(jiǎn)單清晰、操作方便。通常為蓄電池直接與直流動(dòng)力母線連接，控制、動(dòng)力直流母線采用單母線或單母線分段接線，各相關(guān)裝置直接于母線，要求各單元獨(dú)立、固定分隔、安裝維護(hù)方便。1組蓄電池、1套充電裝置、單母線的接線及系統(tǒng)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(tǒng)圖

圖22組蓄電池、2套充電裝置、單母線分段的接線及系統(tǒng)圖

3、充電模塊的選擇

充電模塊作為高頻開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)元件，其通過(guò)N 1的冗余(備份)方式，作為系統(tǒng)的充電機(jī)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(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)荷電流(控制負(fù)荷電流)，單塊模塊的Ied=Ie／模塊的數(shù)量，模塊的數(shù)量的多少，決定了模塊備用的靈活性，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)的屏數(shù)有影響。如表一，為各類變電站的直流負(fù)荷及蓄電池容量范圍的統(tǒng)計(jì)表。表1各類變電站直流負(fù)荷及蓄電池容量選擇范圍統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表l，將通過(guò)220kV、110kV、35kV變電站的模塊容量、數(shù)量的選擇進(jìn)行比較說(shuō)明。

(1)220kV變電站高頻開(kāi)關(guān)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(tǒng)必須配置為雙套互為備用。根據(jù)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(tǒng)均分控制負(fù)荷，單直流系統(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)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(shù)量N=30／10 l=4。

(2)110kV變電站高頻開(kāi)關(guān)電源充電模塊的選擇：

根據(jù)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(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)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(shù)量N=27／10＋1＝4。

(3)35kV變電站高頻開(kāi)關(guān)電源充電模塊的選擇：

根據(jù)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(tǒng)的經(jīng)常性
負(fù)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(shù)量N=13／5 l＝4。

4、系統(tǒng)的其他配置的選擇

(1)調(diào)壓?jiǎn)卧翰捎霉桄溄祲旱恼{(diào)壓方式，合閘母線的調(diào)壓容量按照合閘負(fù)荷的放電容量進(jìn)行配置，控制母線的調(diào)壓容量按照控制負(fù)荷的沖擊電流進(jìn)行配置。為了使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，通常采用合閘母線不使用調(diào)壓?jiǎn)卧苯邮切铍姵氐亩穗妷海b于目前多數(shù)變電站的動(dòng)力負(fù)荷是斷路器的直流電機(jī)，而電機(jī)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(shù)可采用104只，使動(dòng)力負(fù)荷能工作在較為合理的工作范圍。通過(guò)大量變電站的控制負(fù)荷的沖擊電流的統(tǒng)計(jì)，一般35－ll0kV變電站的控制負(fù)荷沖擊電流均小于20A，因此其調(diào)壓?jiǎn)卧萘繎?yīng)選擇20A，220kV變電站控制負(fù)荷大沖擊電流也不到20A，但由于其控制負(fù)荷的復(fù)雜性及重要性，建議選擇40A的容量。并應(yīng)采用雙硅鏈調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)硅鏈的自動(dòng)備用模式，同時(shí)要求硅鏈具有手動(dòng)／自動(dòng)調(diào)壓轉(zhuǎn)換功能，使硅鏈在自動(dòng)調(diào)壓功能出錯(cuò)時(shí)，轉(zhuǎn)換到手動(dòng)調(diào)壓，也可保證硅鏈的正常工作，控制母線的可靠供電。

(2)監(jiān)控裝置：監(jiān)控裝置應(yīng)以監(jiān)視蓄電池運(yùn)行工況，以充電模塊為主要控制對(duì)象，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、信號(hào)報(bào)警、人機(jī)接口和通信接口的綜合性監(jiān)視控制裝置。要求每組蓄電池配置一臺(tái)監(jiān)控裝置。監(jiān)控裝置的監(jiān)控方框圖如圖3所示。

對(duì)監(jiān)控裝置的功能進(jìn)行規(guī)范，要求監(jiān)控裝置可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制，系統(tǒng)具有RS422或RS485微機(jī)通訊接口，可對(duì)全參數(shù)進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙控及遙調(diào)功能。監(jiān)控裝置能對(duì)蓄電池進(jìn)行全自動(dòng)充放電管理，能按電池特性進(jìn)行自動(dòng)充、放電功能等。同時(shí)監(jiān)控裝置故障時(shí)，系統(tǒng)的各個(gè)模塊均能工作，如充電模塊能進(jìn)行蓄電池的充電工作等，系統(tǒng)的供電可靠。

(3)絕緣檢測(cè)裝置：應(yīng)采用功能較為完善的微機(jī)型在線絕緣檢測(cè)裝置，要求可監(jiān)測(cè)直流母線及各饋線支路正負(fù)、蓄電池回路、充電模塊回路等對(duì)地絕緣狀況，能顯示正負(fù)對(duì)地電壓及絕緣電阻并上傳數(shù)據(jù)，并發(fā)出聲光告警信號(hào)。

(4)蓄電池巡檢儀：能巡檢、顯示、上傳單只電池電壓、內(nèi)阻。由于目前我國(guó)的蓄電池單只在線巡檢儀的技術(shù)不夠成熟，若要達(dá)到上述要求，將大大提高系統(tǒng)的造價(jià)，因此建議采用數(shù)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(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)單體蓄電池運(yùn)行的適時(shí)監(jiān)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(dāng)市電交流停電時(shí)，該模塊自動(dòng)切換為逆變電源供電；其容量的選擇可根據(jù)變電站的后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備的容量進(jìn)行，通常選擇10～20A。

由于變電站的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的容量較大，當(dāng)選擇逆變模塊的容量為20A及以上時(shí)，其外形就顯得較大，無(wú)疑將使系統(tǒng)的屏數(shù)增加，或者大大影響系統(tǒng)內(nèi)裝置的散熱等工況。在了解變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的電源部分的原理后，建議將后臺(tái)系統(tǒng)的主機(jī)等其電源采用開(kāi)關(guān)電源的設(shè)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(shí)，也提高了后臺(tái)系統(tǒng)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(shè)備的電源，其容量的選擇可按照變電站通訊設(shè)備的容量大小來(lái)考慮，通常選擇5～10A。

5、結(jié)束語(yǔ)

本文就變電站高頻開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用選型進(jìn)行了研究和分析，其中根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出了高頻開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)配置、各單元的功能設(shè)置、參數(shù)選擇原則、運(yùn)行建議等，可作為該系統(tǒng)可靠運(yùn)行、推廣應(yīng)用、設(shè)計(jì)選型的實(shí)用依據(jù)。(