交直流一体化电源在发电厂升压站中的应用探讨

交直流一体化电源在发电厂升压站中的应用探讨

牛丽

（国核电力规划设计研究院，北京100095）

摘要：目前交直流一体化电源系统已在变电站中得到了广泛、成熟的应用，发电厂升压站与变电站功能相近，但仍采用相互独立的直流系统、独立的不间断电源系统（UPS）、通信电源系统等，本文借鉴变电站一体化电源，提出在发电厂升压站中采用交直流一体化电源，以减少各电源系统及监控模块的交叉、重复设置，提高各系统之间的信息共享方便性与互操作性。

关键词：一体化电源；升压站；不间断电源系统（UPS,uninterruptiblepowersystem）；直流系统

0引言

目前国内发电厂升压站的交直流电源设计，仍采用传统的一套直流电源系统（含两组蓄电池、三套充电装置）、一套UPS系统（或从主厂房UPS系统引接电源）、一套通信用48V直流系统的模式。文献[1]、[2]规定，调度自动化主站系统应采用专用的、冗余配置的不间断电源装置（UPS）供电，不应与信息系统、通信系统合用电源。交流供电电源应采用两路来自不同电源点供电。发电厂、变电站远动装置、计算机监控系统及其测控单元、变送器等自动化设备应采用冗余配置的不间断电源（UPS）或站内直流电源供电。具备双电源模块的装置或计算机，两个电源模块应由不同电源供电。可见，现有做法已不满足国网对自动化设备电源配置的要求。本文将根据国网规定提出新的电源配置方案，并结合一体化电源系统在变电站中的推广，提出将一体化电源应用到发电厂升压站中。

1常规配置方案

发电厂升压站的主要功能是将厂内电源进行升压，并通过输电线路将电能送出至电网；也可以接受电网电源倒送，作为厂内发电设备的启动电源。其功能、设备配置均与变电站相似，因此可将变电站尤其智能变电站的先进技术借鉴到发电厂中，以提高发电厂数字化、自动化水平。

本文以220kV、双母线双分段、共15个配电装置间隔规模的升压站为例，常规电源系统配置方案如下：

（1）380V/220V交流电源

变电站与发电厂对电气一次、二次的设计分工有差异，发电厂交流配电柜由电气一次设计，一般在升压站设置380VMCC（电动机控制中心）配电柜，向空调、风机、照明、检修等负荷供电。

（2）直流电源系统

设置2组500Ah阀控式密封铅酸蓄电池，220V/110V，两组蓄电池之间设防火墙或分别布置在独立的蓄电池室，配置3组充电装置，向两段直流母线供电，两段母线之间设有联络开关，采用辐射状供电方式，不设直流分电屏。含蓄电池、充电装置、蓄电池出口断路器/熔断器、馈线开关、联络开关、蓄电池巡检装置、监控主机、母线电压绝缘监察装置、蓄电池放电装置、变送器、仪表、指示灯等设备。

（3）不停电电源系统（UPS）

设置两套10kVA/15kVA的不停电电源系统，电压等级为220V，主要设备含主机、旁路、电流互感器、变送器、仪表、馈线开关、联络开关等设备。

（4）通信直流电源系统

设置两组48V蓄电池组，两组蓄电池之间设防火墙或分别布置在独立的蓄电池室，向两段直流母线供电，馈线采用辐射状供电方式。含蓄电池、充电装置、蓄电池出口断路器/熔断器、馈线开关、蓄电池巡检装置、监控主机、母线电压绝缘监察装置、蓄电池放电装置等设备。

2一体化电源配置方案

考虑发电厂与升压站差异，本文提出的一体化电源组成为直流系统、UPS系统、通信用直流系统，不包括常规380V/220V交流电源系统。

本文以与以上方案相同规模的升压站为例，一体化电源系统配置方案如下：

（1）两组600Ah阀控式密封铅酸蓄电池，220V/110V，配置3组充电装置。设两段直流母线，中间设联络开关。其中蓄电池事故放电时间按1小时计算。

（2）设置两套10kVA/15kVA的不停电电源系统，两套主机，各自配置旁路或公用旁路，两套UPS向各自220V母线段供电，两段母线之间设联络开关，正常情况下分列运行。

（3）设2套DC/DC电源转换装置及馈线开关，电源分别引自不同直流母线段，用于向通信48V电源供电。若通信系统对蓄电池事故放电时间有特殊要求，在进行直流负荷计算时，需将通信DC/DC负荷放电时间按实际需求计算。

与常规方案相比较，该方案减少了设备配置，整合了设备厂家，避免了多接口配合造成资源浪费。

3一体化电源优势

本文从设备投资、占用空间、设备安装调试及维护工作量、接口数量等方面综合考虑，采用一体化电源方案主要有以下优势：

（1）节省通信蓄电池室房间

通信用蓄电池一般布置在独立的蓄电池室内，较占用空间。一体化电源方案采用与直流系统公用两组蓄电池方式，减少通信用蓄电池的配置，节省了空间及土建造价。

（2）减少设备厂家数量

单独配置电源方案一般对应多个供货商，相同功能的设备易造成重复配置，不仅造成资源浪费，在调试、后期维护方面也需多个设备厂家参与。一体化电源方案节省了设备投资，同时也减少了后期调试、维护工作量及费用。

（3）取消了非标尺寸屏柜，节省了布置空间

若升压站仅设置一套不停电电源系统，计算容量较大，无法采用800mm宽×600mm深×2260mm高的标准二次屏体安装，只能使用柜深、柜宽、柜高均为非标尺寸的柜体，既影响整体美观，也造成了屏间距离加大导致房间加大。采用一体化电源后，根据计算容量，配置两套10kVA或15kVA的不停电电源系统，可使用标准柜体，整体布局美观、统一。

（4）减少与监控系统接口

单独配置电源系统时，各系统自带一台监控装置，该监控装置具有完善的遥测、遥信、遥控功能，能根据各系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统内各功能单元实施控制和管理。监控接口通过模块内置监控板实现，设有与远方计算机系统的通讯接口及开放的通讯协议；同时也可经过硬接线与远方计算机系统接口。

采用一体化方案后，可统一配置监控器，减少设备重复配置，统一通讯协议，减少监控装置与网络微机监控系统接口。

（5）避免了各电源系统之间接口配合

按照原有设计方案，直流系统与不停电电源系统之间，存在断路器级差配合、馈线变送器配置等接口，需设计院与两方供货商协调，而一体化电源方案由供货商统一考虑接口配合，提高了接口顺畅性，取消了协调环节。

4结论

综上所述，在发电厂升压站使用一体化电源方案，能够节省设备一次投资，减少土建占地费用，节省后期安装调试和维护费用及工作量。采用一体化电源方案是发电厂升压站向智能化方向发展的重要环节，对发电厂自动化水平的提高有重要意义。

参考文献：

[1]国家电网生[2012]352号.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）[S].

[2]国能安全[2014]161号.防止电力生产事故的二十五项重点要求[S].

[3]DL/T1074-2007.电力用直流和交流一体化不间断电源设备[S].

作者简介：

牛丽（1983.8-），女，山东安丘人，山东大学电力系统及其自动化硕士，工程师，研究方向：电气二次设计。单位：国核电力规划设计研究院。