电力用直流和交流一体化不间断电源技术方案

电力用直流和沟通一体化不连续电源技术方案

一、概述

目前变电站一般配置三套各自独立的操作电源系统,即直流操作电源(DC)､通信电源､沟通不连续电源(UPS),每套电源系统单独配置蓄电池室､蓄电池组和监控治理系统｡

为掌握､信号､保护､自动装置以及某些执行机构等供电的直流电源系统,通常称为直流操作电源｡为微机､载波､消防等设备供电的沟通电源系统,通常称为沟通操作电源;为交换机､远动等通信设备供电的直流电源系统,则称为通信电源｡

1.1变电站操作电源系统现状分析

1.1.1直流操作电源(DC)

直流操作电源是在站用沟通电源正常和事故状态下都能保持可靠供电给变电站内全部掌握､保护､自动装置等掌握负荷和各类直流电动机､断路器合闸机构等动力负荷的电源｡直流操作电源系统电压一般选择220 V或110 V,承受不接地方式｡对220 kV及以上变电站均装设2组蓄电池及2套充电装置,构成两电两充方式,承受单母线分段接线,2段母线之间设联络电器,2组蓄电池及2套充电装置分别接于不同母线段｡

从90年月开头智能高频开关电源技术的成熟 ,实现了模块化和并联热备份运行,蓄电池组则承受免维护的阀控式铅酸蓄电池 ,承受分布式计算机及现场总线技术对直流电源系统进展集中监控,提高了充电模块的智能化治理水平及维护便利性,系统运行的牢靠性和技术水平取得了质的飞跃,目前在变电站中已完全取代相控电源而广泛应用｡

降

交 流

配 沟通输入

电 单元

整流模块

*)

硅 整流模块

堆 压

整流模块

掌握输出

动力输出

配电监控 电池巡检

动 控力 制母 母线 线

绝缘监测

无源触点

监控模块 至电站监控系统 *)系统不设置硅降压装置时，动力母线和掌握母线合并。

图1 智能高频开关直流电源典型系统构造图

1.1.2 通信电源

通信电源供给应变电站内载波机 ､光端机等通信设备及保护复接设备电源｡系统电压为48V,承受正极接地方式｡220 kV 及以上变电站按两电两充设计,承受单母线接线,两组蓄电池及2套充电装置分别 接于不同母线段,2段母线之间不设联络电器｡

1.1.3 沟通不连续电源 (UPS)

沟通不连续电源在变电站中UPS 主要是给不允许短时停电的计算机监控设备供电,牢靠性及稳定性要求高,一般均承受一用一备串联运行方式,即正常时由主机供电,主机故障时,从机自动投入｡UPS 正常 由沟通电源供电,当沟通电源消逝或整流器､逆变器等元件故障,则由自带的蓄电池向逆变器供电｡

从90年月中期开头,大量应用在变电站中UPS,由于其内置的蓄电池组容量小且没有专业的维护措施,因此造成蓄电池容量缺乏或损坏而无法满足自动化的要求｡

1.2独立的操作电源系统给客户带来了以下问题

1）无法综合优化资源,各自独立的操作电源系统重复配置蓄电池组,使一次投资增加｡

2）分散布置的设备增加了日常运行维护工作｡

3）各操作电源系统的供给商由于利益的差异使安装､效劳等协调困难｡

4）供电局各操作电源系统专业班组无法统一治理｡

1.3型解决方案

针对以上问题,我司设计完成型直流和沟通一体化不连续电源系统,并解决了一体化不连续电源共用蓄电池带来的隔离､DC/DC馈线短路脱扣､统一信息治理等技术难题｡

二、一体化不连续电源的实施方案

直流电源､电力用沟通(UPS)和电力用逆变电源(INV)､通信用直流变换电源(DC/DC)等装置组合为一体 ,共享直流电源的蓄电池组 , 并统一监控的成套设备｡依据变电站存在的电源类型及其特点 ,考虑目前运行治理体制的差异,我司一体化不连续电源可按以下 2种类型进展接线设计｡

2.1DC—UPS一体化电源｡

统一由直流操作电源供电,除供给直流操作电源DC外,还供给沟通不连续电源UPS｡主要由直流操作电源､电力专用UPS或逆变､集中监

控等局部组成｡UPS不配置独立蓄电池组 ,与直流电源共用蓄电池组,UPS装置作为直流系统的负荷之一｡电力专用逆变器直流输入取自站内直流掌握电源系统的蓄电池组,并且实现了直流与沟通输入和输出的电气隔离,以及高精度的稳压稳频逆变输出 ,是真正意义上的干净电源｡

图2 电力专用逆变电源INV典型系统构造图

图3 电力专用UPS电源典型系统构造图

从系统构造图中我们可以看出,电力专用UPS与逆变电源INV的区分仅仅是在逆变电源的根底上增加了整流器 ,正常运行为在线模式, 即沟通输入经整流器变为直流电后再经逆变器变为标准的正弦波输出,电网停电时无连续地切换至直流掌握电源供电 ,适用于对电源质量要求较高的微机监控设备｡另外在牢靠性要求更高的变电站中 ,可承受1+1双机热备份或者N+1多机热备份方式供电｡电力专用逆变电源INV主要用于后备模式运行,即沟通输入正常时经旁路输出,电网停电时无连续地切换至直流掌握电源逆变输出,适用于对电源质量要求不高的沟通负荷,如事故照明｡电力专用逆变电源虽然可以运行在在线

模式,但要增加直流掌握电源系统的常常负荷电流和充电装置的选择容量,明显是不合理的选择｡

DC—UPS一体化电源装置设计理念能较好地符合当前变电站的治理体制和运行习惯｡

2.2DC—UPS—DC/DC一体化电源｡

该接线设计同时取消了UPS系统､通信电源系统的蓄电池,共用直流操作电源DC的蓄电池组｡统一由直流操作电源供电,除供给直流操作电源DC､沟通不连续电源UPS,还供给通信用48 V电源｡

在前述接线1的根底上,利用DC/DC电源变换装置代替原通信专业48 V蓄电池电源系统,将DC/DC装置作为直流系统的一个负荷考虑｡它同样是取消了配套的蓄电池组,从站内直流掌握电源系统的蓄电池组取得直流电,经高频变换输出满足通信设备要求的 48V掌握电源｡DC-DC变换器不但实现了直流输入与输出的电气隔离 ,而且通过模块