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通信电源在智能变电站的改进

时间:2011-11-30作者:来源:中国论文库
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  摘要:文章从常规变电站通信电源系统的设计出发,系统地分析了常规变电站通信电源设备组成的优点及弊端,提出智能变电站采用一体化电源的改进方法。通过对辽宁220 kV王铁变电站通信电源的设

标签:通信

  摘要:文章从常规变电站通信电源系统的设计出发,系统地分析了常规变电站通信电源设备组成的优点及弊端,提出智能变电站采用一体化电源的改进方法。通过对辽宁220 kV王铁变电站通信电源的设计,验证将通信电源纳入站内一体化电源的方案是合理的、可行的。

  关键词:通信电源;智能;一体化;整流;可靠

  0引言

  “十二五”期间随着智能变电站在全国各地的铺开建设,采用智能化、集约化设备已经成为变电站设计者的共识。通信电源设备在常规变电站的设计中一直独立设置,为通信设备、继电保护光电转换设备提供可靠、稳定的电源。但该套设备占用空间大、设备投资高,有些功能与站内直流系统相似,已经不能满足智能变电站设备的简约化、经济化、网络化的要求。因此通信电源在智能变电站的改进已经成为智能变电站设计者关注的问题。

  1常规变电站通信电源系统

  目前通信电源系统主要包括交流配电屏、直流配电屏、高频开关电源、免维护蓄电池四个部分。随着变电站对通信电源可靠性能的不断提升,220 kV及以上电压等级的常规变电站设计为两套独立的通信电源系统。以辽宁地区变电站为例,每座变电站配置1台交流配电屏、2台直流配电屏、2台高频开关电源,2组免维护蓄电池。具体方案如图1所示。

  通信电源正常工作时,通信设备由开关电源供电,同时开关电源对蓄电池组充电,确保蓄电池处于满容量工作状态。当交流系统或开关电源设备出现故障时,由蓄电池对通信设备进行供电。故障恢复后,通信电源进入正常工作模式[1]。

  图1常规变电站通信电源系统

  Fig.1 Communication power system in conventionalsubstations这种方式的好处在于通信电源的可靠性比较强。根据国家电网公司十八项反措施内容“为提高继电保护的可靠性,重要线路和设备必须坚持按双重化配置互相独立保护的原则。双重化的线路保护应配置两套独立的通信设备,两套通信设备应分别使用独立的电源”。当其中一套电源发生故障时,另一套电源所带的通信设备和线路保护设备还能正常运行,不影响变电站各类的信息传送。

  缺点在于设备繁多,工程投资大,占用变电站空间大,工作人员不好管理。2智能变电站通信电源的改进方法随着智能变电站在全国的铺开建设,对通信电源的要求也越来越高。智能变电站具有无人值守、集中控制、设备共享等特点,因此需要对变电站内电源进行整合、优化。一体化电源就是将目前常规变电站内的交流电源、直流电源、UPS、蓄电池以及通信电源统一组屏、统一监控、统一管理的电源系统。它集中为站用继电保护装置、自动化装置、通信装置以及事故照明装置提供直流供电,实现站用电源整体模块化、网络智能化[2]。

  一体化电源的应用省去了通信蓄电池组。通信电源屏、直流配电屏、UPS屏都由站用蓄电池组集中供电。通信电源的整流模块由AC/DC整流模块改为DC/DC直流变换模块。输入电流由原来的AC 380 V输入,改为DC 220 V输入。电流由站用直流电源屏引来,经DC/DC变换器变换后输出DC 48 V,供给通信设备及继电保护光电转换等设备。当站内直流系统发生故障时,通信电源屏由站内蓄电池统一提供供电。这与常规变电站通信电源采用专用蓄电池浮充的原理相似,但采用一体化电源后蓄电池的容量及供电时间需对全站直流系统统筹考虑,目前蓄电池大多维持在3~4 h不间断供电。上述方案如图2所示。

  原有通信电源的防雷系统采用的是三级防雷,即通信机房进线处、交流电源输入端以及直流电源输出端均加装SPD浪涌保护器。采用一体化电源后,由于输入端采用DC 220 V输入,通信电源屏与直流电源屏紧靠布置,因此仅需在直流输出侧加装SPD即可。

  由于一体化电源具有模块功能共享、开放式平台等优点,可以将通信电源屏直接纳入一体化电源的监控作系统中,由站内统一监控处理。

  3一体化电源在智能变电站的应用辽宁220 kV王铁变电站设计为智能变电站,一体化电源已在该变电站得到成功应用。为了满足变电站对通信电源可靠性能的需求,该电源系统设计为两套独立的直流装置。每套直流装置与1个通信电源屏相连,使两套通信电源屏保持独立运行。站用蓄电池分别与直流配电屏、UPS、通信电源屏相连。

  王铁变电站将传统的通信电源系统的7个电源柜(包括1个交流配电柜、2个高频开关电源柜、2个直流配电柜、2个蓄电池柜)整合为2个通信电源柜,不仅满足了两套独立通信电源输出的要求,同时大大节省了工程的投资成本,有效地利用了设备空间。每个通信电源柜采用4只DC/DC 30 A直流变换模块,替代原有的4只AC/DC30 A整流模块,在模块配置上延续以前N+1的配置方法,既保证了通信电源的容量,又保证了电源的稳定性。通信电源柜内部设置状态监测模块,监图2一体化电源系统图Fig.2 Integrated power supply system·智能通信·刘娜等通信电源在智能变电站的改进·79·测信息通过RS-232接口将数据上传至站内电源监控系统,实现电源一体化监控方式。系统首次将通信蓄电池与二次直流系统的蓄电池单元合并,当站内直流单元发生故障时,同样可以由蓄电池组继续为通信设备供电,保证不间断供电4 h的要求。

  4智能变电站通信电源系统的展望将通信电源纳入一体化电源系统的设计是智能变电站通信电源的发展趋势。因此DC/DC模块的性能直接关系到整个通信电源系统的性能。由于DC/DC模块的工作原理与AC/DC模块的工作原理不同,使得两者电源的工作效率和模块的使用寿命存在差异。如何合理配置DC/DC的模块数量及容量大小,既能保证供电负荷又能降低设备投资成本,将设备的全寿命周期理念应用于设计中都是今后的在工程设计中需要注意的问题。

  5结语

  一体化电源将变电站内直流系统、UPS系统和通信电源系统成功结合,通过一体化监控系统实现了站内电源设备智能化。一体化电源的应用大大缩减了变电站的投资,有效地控制了变电站机房建筑面积。目前,一体化电源在辽宁220 kV王铁变电站运行状态良好。随着一体化电源陆续在全国各地变电站的应用,国家电网公司提出的技术先进、性能可靠、节能环保的设计理念将得到验证。

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