特高壓換流站直流電源系統方案設計

摘要：目前，現代化建設發展迅速，通信網絡及計算機技術水平的不斷提高，推動了電力系統自動化水平的提升，大型換流站與發電廠的直流電源系統初步實現全自動化。關鍵詞：特高壓換流站；直流電源；系統方案設計引言直流電源系統是發電廠、變電站、換流站中為控制、信號、保護、自動裝置以及某些執行機構供電的電源系統。隨著發電廠、變電站、換流站自動化程度的提高，為保證電力系統在遇到各種突發狀況時，能夠及時、可靠地進行遠程調度和遙控操作，無人值守變電站的控制負荷和動力負荷對直流電源系統穩定性和可靠性的要求越來越高。目前，可靠性要求較高的變電站一般采用“兩充兩電”或者“三充兩電”的架構模式。這些模式通過增加蓄電池組數和充電機套數，形成獨立的2條供電母線，為重要負載設備提供雙電源供電，這大大提高了供電可靠性。國家電網公司在大力推進建設的特高壓變電站項目中，直流換流站對站用直流電源系統提出了新的要求，這些變電站要求直流電源系統在現有的2條直流母線之外，再提供第3條直流母線對負載進行供電。常規的“兩充兩電”或者“三充兩電”模式已經不能完全滿足用電設備對電源的需求。為此，對現有直流電源系統結構進行改進，衍生出3條母線的方案，即2條常規的獨立母線A和母線B經過雙電源切換產生母線C，形成“三充兩電三母線”的方案。該方案雖然滿足了換流站對直流電源系統的需求，但也存在著一定的風險。1自動化控制技術分析伴隨科技進步，自動化控制技術在電力企業得到了廣泛應用，不僅提高了工作效率，還降低了生產勞動時間，提升電力企業的經濟效益。此外，自動化控制技術在電力企業中還能有效改善生產設備的應用性能，降低工作過程中的故障率。其發展模式已逐漸向高科技、智能化方向趨近。計算機技術的普及、互聯網信息化發展，企業之間資源的競爭也顯得尤為激烈，電力能源服務企業壓力也變得重大。因此電力企業應更加重視對節約型元器件的研究，通過對應用自動化控制技術，提高電力資源的質量和電力系統的安全運行，在降低生產成本的同時，加強對環境的保護，引導行業朝更健康、可持續的方向發展。2換流站直流電源系統的介紹直流電源系統由交流輸入、高頻開關電源整流充電模塊、饋線開關、蓄電池組、監控單元（含饋線狀態監測單元）、絕緣監測（含接地選線）、硅降壓回路（可選）、蓄電池電壓巡檢裝置、電壓電流測量表計等組成，兩路交流輸入電源互為備用，經交流配電單元判定某一路完成對充電模塊的供電，當一路交流失電，另一路交流自動投入。下面詳細介紹一下高頻開關充電模塊及各智能監控單元的作用。1.1高頻開關充電模塊高頻開關電源模塊的主要功能，是將交流電源變換為高品質的直流電源，模塊構成：全波整流及濾波器、高頻變換及高頻變壓器、高頻整流濾波器等。充電裝置采用多臺高頻開關電源模塊并聯組成，N+1（或N+2）備用，即在N個電源模塊滿足蓄電池充電電流（鉛酸蓄電池按0.1×C10）加上經常負荷電流（合閘電流除外）情況下，選用N+1個電源模塊構成1套充電裝置。對三充雙蓄電源系統接線方案，由于采用3#公共充電裝置備用，每套充電裝置可不考慮N+1（或N+2）電源模塊備用，其中，備用模塊直接參與工作（采用熱備份方式）。每個高頻開關電源模塊內部有監控功能，顯示輸出電壓/電流值，能不依賴監控單元獨立工作。當監控單元退出運行時，充電裝置運行參數保持為現場浮充整定值。正常工作時，模塊與監控單元通訊，接受監控單元的指令。1.2集中監控單元①監控單元，是高頻開關電源及其成套裝置的監控、測量、信號和管理系統的核心部分，根據直流電源系統運行狀態，綜合分析各種數據和信息，對整個系統實施控制和管理。結合實際情況完成相關運行參數的修改（控制面板），由此實現直流配電監測、交流配電監測、電池管理、充電模塊監控、絕緣監測等功能；經RTU接口實現與換流站局域網的連接，同時實現直流系統的遙信、遙測、遙控及遙調功能（主控室的運行工作站）。②集中控制單元的電池管理具有充放電電流，顯示蓄電池電壓及溫度補償等功能。若出現欠壓或過壓等情況，電池管理便會告警；經串行總線上傳后臺監控器，電池管理能夠接收到蓄電池的環境問題（由溫度變送器測出），若溫度偏離25℃，電池管理會實時向充電模塊發出調壓命令，進而完成浮充電壓的溫度補償；③監控單元具有完善的充電管理功能。浮充電，是直流電源系統蓄電池組長期運行狀態。浮充電采用恒壓—限流方式，用以補充蓄電池自放電容量損失及維持蓄電池內部化學物質活性狀態，同時，提供直流電源系統經常性負荷。長期浮充運行的蓄電池，應定期進行均衡充電（在微機集中監控裝置中，該時間間隔可設定，一般為1～3個月），以消除長期浮充運行蓄電池之間的差異，激活蓄電池內部化學物質活性狀態。2換流站直流電源系統的改造設計2.1遠動控制技術應用遠動控制技術分成調度、執行終端及控制終端?；鹆Πl電廠運行過程中，遠動控制技術提供遙測、遙信、遙調及遙控基本作用外，也是保障電廠安全運行的基礎。遠動控制技術中通過通信技術，監視監測設備運行，確保電力運行安全。研究分析電力設備運行狀態數據，全面了解系統運行狀況。技術依據數據分析結果發出相應指令，調整與優化設備參數，這也是測量控制的基本原理。以自動化管理控制系統為基礎，對電力生產進行規劃、管理、設計，提高效益，同時取代原有的人工生產，降低出錯率，解放更多的人力資源。自動化生產系統具有更加人性化的生產特點，可通對自動化系統進行設置，從不同程度滿足企業的生產需要，使整個發電生產活動變得更加靈活。2.2倒閘操作注意事項系統切換采用雙投隔離開關和單投隔離開關，切換通過手動完成。系統切換過程中，饋電母線不能脫離蓄電池組單獨運行；2段帶蓄電池組的饋電母線在滿足標稱電壓相同、電壓差小于規定值，且直流電源系統均處于正常運行狀態時，可以短時間并列運行；系統切換完成后，應盡快將1組蓄電池退出系統。2.3蓄電池巡檢裝置蓄電池巡檢裝置，主要功能是在線檢測蓄電池組運行工況，監測有無蓄電池短路或開路現象，當其中任何一個電池出現短路或開路時，發出報警信號，其報警接點引至系統監測模塊進行告警處理；還可在線檢測單只電池的電壓，并可將每只電池的電壓值通信上送到系統監控單元進行顯示處理。結語直流電源系統作為變電站的二次輔助設備，其投資成本占變電站總成本的比值極小，就是在二次設備總成本中也只占很小的一部分，但這并不意味著直流電源系統不重要。因直流電源問題而導致的變電站跳閘失電或者越級跳閘事件已發生多次。直流電源系統