特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

特高壓換流站直流電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

摘要：目前，現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展迅速，通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提升，大型換流站與發(fā)電廠的直流電源系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：特高壓換流站；直流電源；系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)引言直流電源系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站、換流站中為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置以及某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電的電源系統(tǒng)。隨著發(fā)電廠、變電站、換流站自動(dòng)化程度的提高，為保證電力系統(tǒng)在遇到各種突發(fā)狀況時(shí)，能夠及時(shí)、可靠地進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度和遙控操作，無(wú)人值守變電站的控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷對(duì)直流電源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求越來(lái)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(gòu)模式。這些模式通過(guò)增加蓄電池組數(shù)和充電機(jī)套數(shù)，形成獨(dú)立的2條供電母線，為重要負(fù)載設(shè)備提供雙電源供電，這大大提高了供電可靠性。國(guó)家電網(wǎng)公司在大力推進(jìn)建設(shè)的特高壓變電站項(xiàng)目中，直流換流站對(duì)站用直流電源系統(tǒng)提出了新的要求，這些變電站要求直流電源系統(tǒng)在現(xiàn)有的2條直流母線之外，再提供第3條直流母線對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。常規(guī)的“兩充兩電”或者“三充兩電”模式已經(jīng)不能完全滿足用電設(shè)備對(duì)電源的需求。為此，對(duì)現(xiàn)有直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，衍生出3條母線的方案，即2條常規(guī)的獨(dú)立母線A和母線B經(jīng)過(guò)雙電源切換產(chǎn)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(duì)直流電源系統(tǒng)的需求，但也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。1自動(dòng)化控制技術(shù)分析伴隨科技進(jìn)步，自動(dòng)化控制技術(shù)在電力企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，不僅提高了工作效率，還降低了生產(chǎn)勞動(dòng)時(shí)間，提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，自動(dòng)化控制技術(shù)在電力企業(yè)中還能有效改善生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用性能，降低工作過(guò)程中的故障率。其發(fā)展模式已逐漸向高科技、智能化方向趨近。計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及、互聯(lián)網(wǎng)信息化發(fā)展，企業(yè)之間資源的競(jìng)爭(zhēng)也顯得尤為激烈，電力能源服務(wù)企業(yè)壓力也變得重大。因此電力企業(yè)應(yīng)更加重視對(duì)節(jié)約型元器件的研究，通過(guò)對(duì)應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，提高電力資源的質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)，引導(dǎo)行業(yè)朝更健康、可持續(xù)的方向發(fā)展。2換流站直流電源系統(tǒng)的介紹直流電源系統(tǒng)由交流輸入、高頻開(kāi)關(guān)電源整流充電模塊、饋線開(kāi)關(guān)、蓄電池組、監(jiān)控單元（含饋線狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元）、絕緣監(jiān)測(cè)（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(cè)量表計(jì)等組成，兩路交流輸入電源互為備用，經(jīng)交流配電單元判定某一路完成對(duì)充電模塊的供電，當(dāng)一路交流失電，另一路交流自動(dòng)投入。下面詳細(xì)介紹一下高頻開(kāi)關(guān)充電模塊及各智能監(jiān)控單元的作用。1.1高頻開(kāi)關(guān)充電模塊高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的主要功能，是將交流電源變換為高品質(zhì)的直流電源，模塊構(gòu)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(tái)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)組成，N+1（或N+2）備用，即在N個(gè)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(jīng)常負(fù)荷電流（合閘電流除外）情況下，選用N+1個(gè)電源模塊構(gòu)成1套充電裝置。對(duì)三充雙蓄電源系統(tǒng)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(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊內(nèi)部有監(jiān)控功能，顯示輸出電壓/電流值，能不依賴監(jiān)控單元獨(dú)立工作。當(dāng)監(jiān)控單元退出運(yùn)行時(shí)，充電裝置運(yùn)行參數(shù)保持為現(xiàn)場(chǎng)浮充整定值。正常工作時(shí)，模塊與監(jiān)控單元通訊，接受監(jiān)控單元的指令。1.2集中監(jiān)控單元①監(jiān)控單元，是高頻開(kāi)關(guān)電源及其成套裝置的監(jiān)控、測(cè)量、信號(hào)和管理系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)直流電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，綜合分析各種數(shù)據(jù)和信息，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施控制和管理。結(jié)合實(shí)際情況完成相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的修改（控制面板），由此實(shí)現(xiàn)直流配電監(jiān)測(cè)、交流配電監(jiān)測(cè)、電池管理、充電模塊監(jiān)控、絕緣監(jiān)測(cè)等功能；經(jīng)RTU接口實(shí)現(xiàn)與換流站局域網(wǎng)的連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的遙信、遙測(cè)、遙控及遙調(diào)功能（主控室的運(yùn)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(bǔ)償?shù)裙δ?。若出現(xiàn)欠壓或過(guò)壓等情況，電池管理便會(huì)告警；經(jīng)串行總線上傳后臺(tái)監(jiān)控器，電池管理能夠接收到蓄電池的環(huán)境問(wèn)題（由溫度變送器測(cè)出），若溫度偏離25℃，電池管理會(huì)實(shí)時(shí)向充電模塊發(fā)出調(diào)壓命令，進(jìn)而完成浮充電壓的溫度補(bǔ)償；③監(jiān)控單元具有完善的充電管理功能。浮充電，是直流電源系統(tǒng)蓄電池組長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)。浮充電采用恒壓—限流方式，用以補(bǔ)充蓄電池自放電容量損失及維持蓄電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性狀態(tài)，同時(shí)，提供直流電源系統(tǒng)經(jīng)常性負(fù)荷。長(zhǎng)期浮充運(yùn)行的蓄電池，應(yīng)定期進(jìn)行均衡充電（在微機(jī)集中監(jiān)控裝置中，該時(shí)間間隔可設(shè)定，一般為1～3個(gè)月），以消除長(zhǎng)期浮充運(yùn)行蓄電池之間的差異，激活蓄電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性狀態(tài)。2換流站直流電源系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)2.1遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)分成調(diào)度、執(zhí)行終端及控制終端?；鹆Πl(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)提供遙測(cè)、遙信、遙調(diào)及遙控基本作用外，也是保障電廠安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)中通過(guò)通信技術(shù)，監(jiān)視監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行，確保電力運(yùn)行安全。研究分析電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，全面了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況。技術(shù)依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)出相應(yīng)指令，調(diào)整與優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，這也是測(cè)量控制的基本原理。以自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)電力生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)劃、管理、設(shè)計(jì)，提高效益，同時(shí)取代原有的人工生產(chǎn)，降低出錯(cuò)率，解放更多的人力資源。自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)具有更加人性化的生產(chǎn)特點(diǎn)，可通對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，從不同程度滿足企業(yè)的生產(chǎn)需要，使整個(gè)發(fā)電生產(chǎn)活動(dòng)變得更加靈活。2.2倒閘操作注意事項(xiàng)系統(tǒng)切換采用雙投隔離開(kāi)關(guān)和單投隔離開(kāi)關(guān)，切換通過(guò)手動(dòng)完成。系統(tǒng)切換過(guò)程中，饋電母線不能脫離蓄電池組單獨(dú)運(yùn)行；2段帶蓄電池組的饋電母線在滿足標(biāo)稱電壓相同、電壓差小于規(guī)定值，且直流電源系統(tǒng)均處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以短時(shí)間并列運(yùn)行；系統(tǒng)切換完成后，應(yīng)盡快將1組蓄電池退出系統(tǒng)。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(cè)蓄電池組運(yùn)行工況，監(jiān)測(cè)有無(wú)蓄電池短路或開(kāi)路現(xiàn)象，當(dāng)其中任何一個(gè)電池出現(xiàn)短路或開(kāi)路時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，其報(bào)警接點(diǎn)引至系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行告警處理；還可在線檢測(cè)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(tǒng)監(jiān)控單元進(jìn)行顯示處理。結(jié)語(yǔ)直流電源系統(tǒng)作為變電站的二次輔助設(shè)備，其投資成本占變電站總成本的比值極小，就是在二次設(shè)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(tǒng)不重要。因直流電源問(wèn)題而導(dǎo)致的變電站跳閘失電或者越級(jí)跳閘事件已發(fā)生多次。直流電源系統(tǒng)