站用直流系统的发展与展望

站用直流系统的发展与展望

作者：李文瀚

来源：《中国新技术新产品》2014年第23期

摘要：现如今，我国电力行业发展迅速，随着各类变电站大规模持续性的新建和改造。变电站对于站用直流系统的要求越来越高。同时，随着科技的进步，技术工艺的完善，站用直流系统的发展前景非常广阔。本文从我国站用直流系统的现状入手，对站用直流系统的发展前景进行了分析和展望，对今后站用直流系统的发展方面具有指导性意义。

关键词：变电站；直流系统；蓄电池组

中图分类号：TM63 文献标识码：A

一、站用直流系统的概述

站用直流系统是针对变电站设计的，主要针对变电站中继电控制、保护、计算机监控、事故明细等直流负荷，为其提供可靠的直流电源。同时站用直流系统也为操作提供电源支持。因此，站用直流系统的稳定程度直接对变电站的安全产生重要的影响，是保证变电站正常工作的重要条件。

现如今，站用直流系统一般采用蓄电池和整流器共同工作的浮充供电方式。因此，一般情况下变电站首先通过整流器将交流电转化成直流电，然后将直流电供给负载。这就导致蓄电池长时间处于充电状态，只有在交流电源发生故障过直流在受到冲击的时候，才会采用蓄电池进行供电。作为一个理想的不间断电源，浮充电源可以保证在电力系统发生故障的时候，仍能对信号控制、继电保护等设备进行供电，保证其正常工作。现如今变电站的设备一般采用正负110V的直流电源来进行供电，直流供电设备连接到主控室直流馈电屏的直流母线上，然后从直流母线上分别引出操作电源、储能电源、保护电源、事故照明电源等。当220V直流系统正常运行时，正负母线对地的电压分别为+110和-110V，且对地都是悬空的。

二、现阶段站用直流系统存在的问题

（1）由于充电装置对于直流电可靠性的要求较高，蓄电池组和充电装置的配置可能不大能达到要求。

（2）站用直流系统的设备型号陈旧、布置方式较为单一，缺少对新技术、新产品的关注。

（3）有些变电站没有建立专用的UPS，对于变电站大量中智能装置对交流不停电电源的需求，无法做到及时满足。

（4）对于变电站的微机监控系统以及站用直流系统的互联仍不够完善，导致相当一部分的信息无法及时的分享和利用。

三、站用直流系统发展的理论依据

现如今电力行业针对于站用直流系统提出了一系列新的规范，在这一系列新的规范中，主要涉及以下几个方面的变化：

（1）系统接线：新规程明确站用直流系统应为不接地系统，并且能够较为方便地接入放电设备，同时增加了双电池组双充电接线的新型接线方式。

（2）蓄电池组：对于110kV及以上变电站，新规程推荐采用新型的阀控式全密封铅酸蓄电池，同时对于220kV变电站的站用直流系统，采用两套蓄电池组进行供电。

（3）充电装置：对于站用直流系统微机型高频开关充电装置，设置了新的有关性能指标控制值。

（4）直流馈线网络：为了满足重要支流负荷供电的要求，新规程将推荐辐射方式作为直流馈线网络的供电方式。

（5）直流负荷统计：将无人值班变电站全站交流电源事故停电的时间提高到2小时，同时明确事故照明仍按1小时计算。

（6）直流系统二次线：对直流系统各回路应具有的具体保护配置进行了细化，将直流断路器应用到了站用直流系统之中，对各级保护应有的级差配合进行了强调。

（7）规程的适用范围：新规程对于规程的适用范围进行了重新的划定，相对于原规程侧重于大容量发电机组和超高压变电站的直流系统；新规程以110kV电压等级为界限，分别编制规程，体现出更强的针对性和实用性。

四、站用直流系统的发展前景

关于站用直流系统的发展，应遵循新规程的理论依据，对其中优良的技术进行发扬，对不足的方面进行改进。根据现如今站用直流系统的现状以及技术背景，站用直流系统未来的发展将会重点从直流馈线网络、直流系统接线形式、直流回路中保护装置、与微机监控系统的关系、专用UPS系统等方面展开。站用直流系统中重点组成部分的发展，势必会带动整个系统的快速发展。下面将对上述方面的发展前景进行描述：

（1）直流接线形式的发展。现如今，大多数的变电站直流系统都只采用一套蓄电池组，由于蓄电池组在运行过程中容易出现故障，因此需要定时的对其进行维护和检修，在一定程度上对系统的可靠性造成了影响。在今后的发展中，新型的全容量蓄电池组将应用在站用直流系

统中，在一套蓄电池组发生故障停止运行时，新增的蓄电池组将对代替原来的蓄电池组，对全站的直流电和进行供应。此外，还需要对蓄电池组的放电实验回路进行优化，保证母线的正常工作不受蓄电池充放电实验的影响。

（2）直流馈线网络的发展。随着站用直流系统的发展，辐射式直流系统馈线网络将会引起大家的关注，直流系统将会采用大量单独馈线的方式直接向220kV及以上线路和主变的元件供电。其中主要是针对保护和控制单元进行供电。针对有些变电站的规模较大，传统直流系统的效率就显得较低，可以根据技术条件采用可以分屏的辐射式馈线网络，将直流系统中的总母线分成两路，分别作为独立的直流电源以辐射的形式进行供电。这样就大大提升了系统的效率。

（3）直流回路中保护装置的发展。现如今站用直流系统一般采用直流熔断器作为其保护装置，此类保护装置的缺点是：保护功能较为单一且动作特性的离散性较大。针对此问题，站用直流系统可以采用直流断路器作为保护装置，此类保护装置在速断、过流和限流等方面表现优异，并且在动作特性曲线稳定性等方面表现出较强的适用性。

（4）与微机监控系统关系的发展。随着微机技术和通信技术的发展，站用直流系统越来越多的采用计算机来进行远程控制，电力系统与计算机网络通信的结合将会是今后发展的一大趋势。通过将计算机网络对站用直流系统进行监控，可以将直流系统中的遥测、遥信量等信息上传到微机控制中心，对故障信息进行及时有效的处理。

（5）专用UPS系统的发展。由于变电站内有大量的智能装置，其对不停电电源的要求较高，为了满足此要求，站用直流系统采用了专用的UPS系统。此UPS系统的优势是利于管理，有在直流系统直接提供直流电源，交流电源则是由站用电来提供。这使得系统在运行过程中的维护变得方面和高效。

结语

现如今，随着科学技术的发展，给站用直流系统的的改进和完善提供了技术条件，针对我国站用直流系统实用性不强、布置方式单一、实时性不强的现状，对直流馈线网络、直流系统接线形式、直流回路中保护装置等方面进行改进和优化，将会是今后站用直流系统发展过程中重视的问题，同时随着微机技术和通信网络的建立，计算机控制在站用直流系统中的应用也将会越来越广。

参考文献

[1]徐海明.直流设备检修[M].北京：中国电力出版社，2003.