王怀柱
【摘 要】传统的水电站站用电源缺乏整合,难以实现系统管理.站用交直流一体化电源系统采用全新设计理念,应用新技术、新材料、新工艺研发的新一代电源系统,是基于系统技术,针对水电站站用电源整体,根据实际问题、发展现状提供的解决方案.文章从传统站用电源现状分析、一体化电源方案说明及设计、一体化电源系统智能监控及一体化电源的优点等方面进行介绍.这种交直流一体化电源的解决方案具有结构合理、技术先进、运行和维护方便的特点. 【期刊名称】《湖南水利水电》
【年(卷),期】2012(000)006管串
【总页数】4页(P72-75)
【关键词】水电站;交直流电源;一体化电源;智能监控
【作 者】王怀柱
【作者单位】华自科技股份有限公司 长沙市410205
【正文语种】中 文
一直以来，水电站站用电源分为交流系统、直流系统、UPS电源、通信电源系统等，各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行管理，这种模式存在占用电源自动化程度不高、安装、服务难以协调及运行维护不方便等问题，供电系统可靠性得不到保障。水电站站用电源是水电站安全运行的基础，随着电站综合自动化程度越来越高，相应提高站用电源整体的设计、运行、管理水平具有特殊的意义。
1 传统站用电源现状分析
传统水电站站用电源分为交流、直流、UPS（或逆变电源）、通信电源等系统，各子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行管理，这种模式存在以下主要问题：
（1）站用电源自动化程度不高。y型钢
由不同供应商提供的各子系统通信规约一般不兼容，难以实现网络化管理，系统缺乏综合的分析平台，制约了管理的提升。
钢结硬质合金（2）经济性较差。
兑换频率限制
直流系统配置一套蓄电池组，UPS不间断电源系统及DC48V通信电源各自分别配置独立的蓄电池，浪费严重；交流系统配置电源自动切换设备，充电模块又重复配置自动切换设备，既浪费又使设备之间难于协调运行。站用电源资源不能综合考虑，使一次性投资显著增加。
（3）安装、服务协调较难。
各个供应商由于利益的差异使安装、服务协调困难，远不如站用交直流电源一体化的“交钥匙工程”模式顺畅。
（4）运行维护不方便。
站用电源分配不同专业人员进行管理：交流系统与直流系统由变电站人员进行运行维护，
UPS由自动化人员进行维护，通信电源有通信人员维护，人力资源不能总体调配，通信电源、UPS等也没有纳入变电站的巡检范围，可靠性得不到保障。
通过综合分析以上问题不难发现，站用电源没有信息共享平台，以致影响站用电源的维护、系统管理、深层次开发；站用电源没有进行统一设计并进行系统优化，上行下达信息不能数字化传输。
2 水电站交直流一体化电源系统的方案说明
一体化电源是在现有水电站用电源、蓄电池、充电模块等成熟的核心技术基础上，对水电站用交直流电源、通信电源、不间断电源等进行一体化设计和组屏生产的新的模组形式。
110kV电站（发变组模式）宜按双重化配置，经典方案如图1所示（本文只针对图1方案进行介绍）。全站配置两组蓄电池和充电模块，一般的110 kV电站容量可按300AH/组设计。35kV电站（发变组模式）及小型水电站按200AH/组或150AH/组设计即可，经典方案如图2所示，配单组蓄电池和充电模块。通信设备采用220V或110V电源模块，通信电源从两组直流母线直接拉两路专用馈线至通信机柜，采用智能ATS开关实现两路电源的自动切换，取消传统占用380V电源备用自投配置。
图1 站用交直流一体化电源结构框图一
图2 站用交直流一体化电源结构框图二
目前通信设备一般采用48V电源，所以在一些直流一体供电方案中，采用了DC/DC模块变换成48V工通信设备使用，但这种供电方式存在着不容忽视的弊端[1]，特别是通信机房有多台通信设备，各通信设备采用支路带空气开关供电方式，存在DC/DC模块可能比空气开关先动作，造成全部通信设备失压。实际上通信设备本身的工作电压并不是48V，而是12V或者5V，像所有微机保护一样，装置通过自身的电源模块进行DC/DC转换，把48V输入电压转换成12V或者5V内部工作电压，要实现通信电源直接采用220V或110V高压直流供电，通信设备比寻选择由220V直接转换成12V/5V的接口电源。同时通信用较高的直流供电系统是高效节能的供电系统[2]。
不间断电源设计：采用UPS（或逆变电源）直接挂于母线上，取消独立的UPS电池。雨水回用
3 一体化电源系统的设计方案[3]
3.1 基本方案概述
站用交直流一体化电源系统是使用系统技术，针对水电站站用交流、直流、逆变、通信电源整体，根据实际问题、发展现状提出的解决方案，建设成为智能型站用交流电源交直流一体化系统的站用电源系统。
车载硬盘一体化电源系统主要实现以下几个方面功能：
（1）站用电源信息共享平台。
站用电源整体网络智能化，一体化，将交流、直流、逆变、通信电源网络智能化，对外1个通信接口。
（2）设计优化。
取消通信蓄电池组及充电模块，使用DC/DC直流模块直接挂于直流母线；取消UPS蓄电池，使用UPS（或逆变电源）直接挂于直流母线，对重要负荷如事故照明等采用逆变电源供电；统一进行波形处理；统一进行防雷配置；统一进行二次配电管理；站用电源设备智能管理，实现状态检修。系统通信方案如图3所示。
图3 站用交直流一体化系统通信图
3.2 整合电源系统方案设计
（1）所用交流电源方案。
所用交流电源部分设计为“二路交流进线、双母线分列运行”的全自动型所用交流电源，实现远程和本地控制操作，实现本体和远程显示或读取进线和馈出断路器的运行数据和工作状态，执行DL/T860通讯标准。
正常时两路交流电源进线，进线一接1ATS的I路电源和2ATS的II路电源，进线二接1ATS的II路电源和2ATS的I路电源。或者正常时有三路交流电源进线，进线一接1ATS的I路电源，进线二接2ATS的I路电源，进线三接1ATS的II路电源和2ATS的II路电源。当某路工作电源故障时，由ATS自动投入备用电源。当然上述运行方式也可以手动就地实现。ATS的自动切换功能可以由ATS自带的控制器完成也可以由一体化电源方案中配置的交流监控模块来完成，各个工程根据具体情况确定。另外ATS 要求有 I、II、O 三个状态，既 I侧电源投入，II侧电源投入，和退出状态。用户可以根据需要进行运行方式的选择，实现站用电压多种运行方式的智能联动。这种设计不仅省设备，回路简单，而且运行方式灵活方便，提高了站用交流电源智能管理和可靠性。
