摘 要：为了促进电力系统持续发展，根据大量控制、保护、自动装置等一系列的设备实现直流电源供电，所以直流电源的可靠性在电力系统稳定、安全的运行过程中具有重要的作用。变电站直流电源系统属于自动装置，继电保护、断路器等正常运行的拨正，能够避免系统破坏、设备损坏、事故扩大等问题。如何实时监控直流电源系统，是现代电力系统需要解决的主要问题。所以，变电站直流电源系统的设计尤为重要。
关键词：变电站；系统设计；直流电源
中图分类号：TM63文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）09-0048-02
Abstract：In order to promote the continuous development of the power system，it is necessary to use a series of control，protection，automatic equipment and a series of equipment to use DC power supply，so the reliability of DC power supply play an important role in the stable and safe operation of the power system. The DC power supply system in substations belongs to the normal operation of automatic device，relay protection，circuit breaker and so on. It can avoid system damage，equipment damage，and accidents expansion and other problems. How to monitor DC power system in real time is the main problem to be solved in modern power system. Therefore，the design of substation DC power system is particularly important.
Keywords：substation；system design；DC power supply
0 引 言
直流电源是变电站中的二次设备，它的主要优势就是具备高压开关、继电保护、操作电源及自动装置等特点，并且质量及性能对电网地稳定运行及设备安全具有重要的作用。目前，整流电源从传统分立元件向着微机控制方面发展，实现了直流电源的智能化，同时与变电站综合自动化地进行网络连接，以有效实现三遥功能。直流绝缘检测系统从传统电磁型检测装置朝着完全微机化绝缘监测装置方面发展，具有通信接口。基于此，本文设计了变电站直流电源系统，并将其投入使用。
1 变电站直流电源系统的结构
变电站直流电源系统在设计过程中是基于现代蓄电池、充电机等成熟核心技术的基础上，实现直流电源系统、通信电源系统、二次直流电源系统及UPS电源等的一体化设计及组屏生产全新模组形式。图1为变电站直流电源系统的结构，此系统取消了通信蓄电池，利用逆变器设置直流母线，通过同个厂家生产，使用一体化智能监控器集中组屏。此系统的主要特点就是能够实现电源系统的智能化管理；降低日常维护工作量，提高可靠性；降低一次性投资资金和长期维护的费用，使投资经济性得到提高[1]。
2 整流系统的设计
充电系统在现代智能化变电站中属于蓄电池，它具备浮充、强充及均充等优势，而且能够实现稳压及稳流。在交流输入电压较高或者较低过程中，实现软保的设置，以故障排除，保证直流电源的正常状态。微机监控接口能够连接变电站，将直流电源运行的情况向集控中心进行实时的传输，同时并且具备三遥功能。
在实现直流电流配置的过程中，要求直流电源通过交流站之后通过电平提供，直流电源屏实现两回交流进线的提供，能够利用直流电源屏实现自动切换。并且在配置相控整流过程的整流系统有两套，分别为备用及工作，两者还能够进行自动的切换。其中高频开关电源利用N+1模块冗余实现设置，其中的某个模块故障，不会影响到整组的充电设备工作。其中的高频开关整理模块能够带电插拔，在更换故障的过程中不受到时间限制。由于现代新投产的变电站断路器都是利用液压弹簧构成的，在合闸电流较小的时候，利用阀控式铅酸免维护蓄电池，结合控制及合闸母线，不设置降压装置，在放电的时候缩小电压变化范围，以此能够简单布置、接线；另外还能够使直流系统供电过程中的可靠性进一步提高。目前，现代的直流配电系统大多数的负荷开关加绒段器方式都已经被直流专用断路器替代，并且利用正面开启式结构实现直流配电开关的布置，使空间及屏位得到有效的节约，提高防护的等级，同时还能够方便更换及维护。目前，我国现代的小型直流断路器分段能力比较高，能够使控制符合馈电得到有效的控制，提高了大容量直流断路器直流分段的能力，大容量直流断路器的直流分段能力也比较高，得到馈电能够满足动力符合使用。并且此直流断路器便于加装辅助触点及故障报警触点，使直流供电可靠性得到了保证[2]。
3 直流供电网的网络设计
在变电站直流电源系统正常运行的过程中，对负载到两段的直流母线中的直流进行分配，支路的供电回路的供电方式主要包括环形和辐射。某个供电局变电站利用环形方式实现供电，其网络中的干线及小母线二回直流电源能够利用直流断路器和两段的直流母线进行连接，其在正常运行过程中为开环。环形供电网络干线和负荷支路相互连接，能够设置直流断路器。另外，此种方式还是直流动力符合及控制符合的供电网络，在变电站中实现动力及控制两种小分母的设置，从而能够在不同直流负荷中形成环形供电网络，每个环中电流连接两端母线。
辐射供电方式一般应用到接口屏直流控制电源中，例如PT并列回路直流控制电源利用电源实现供电，以实现PT并列回路直流供电电源的双重化配置，并且还要在不同时间段中进行直流母线的配置。
在回路直流供电电源装置保护过程中，要满足以下需求：
（1）冗余配置的主保护、安全性、跳闸回路都是利用辐射供电的方式实现，直流供电电源利用不同段直流母线；
（2）各个间隔单元中的保护装置及控制电源都处于直流馈线屏的位置中；
（3）断路器的跳闸线圈对系统实施双重化保护中，保护装置直流单元和控制回路直流电源分别来源于同个直流母线。
4 蓄电池组的设计
蓄电池组是直流电源系统中的主要构成部分，本文使用阀控式密封铅酸蓄电池。为了能够有效满足冗余供电保护及控制的需求，变电站直流电源系统要设置两组蓄电池和充电装置，在蓄电池组安装主要包括集中及分散两种方式。集中安装一般都是使用组屏安装，之后和其他的充馈电柜相互安装。分散安装要设置独立的电池室，在电池架中安装电池。用户要以现场实际情况为基础，选择合适安装方式，在变电站具有继电保护的装置小室的时候，使用分散安装。
两组蓄电池直流系统要使用两端单母线接线，蓄电池组分别和不同母线段相互连接，两段母线之间要设置联络电器，主要包括两个类型：在两组蓄电池实现两套充电装置的配置，两者和不同母线段接入。两组蓄电池要实现三套充电装置的配置，蓄电池和配电装置要实现不同母线段的连接。充电装置通过切换电气实现蓄电池的充电。
另外，还要实现两段母线的切换操作，切换的过程中蓄电池组无法脱离直流母线中。在实现并联操作过程中，两组蓄电池压差要满足比系统额定电压小5%的需求。
5 系统的使用效果
变电站直流系统属于较为庞大的多分支供电系统，其在应用过程中存在一点接地故障，一般不会对直流系统的运行造成影响。但是假如无法快速寻找故障点并且对其进行恢复，在发生另外接地故障的时候，就会导致误操作。针对上述问题，本文设计的直流电源系统中存在一定的监视装置，能够对直流系统的绝缘电阻及母线电压进行在线检测，在母线电压较高或者较低的时候就会告警。另外，系统还能够实现馈线支路绝缘电阻的检测，使供电的过程更加的安全、可靠[3]。
6 结 论
变电站直流电源系统将直流电源、蓄电池组、整流系统、直流供电网相互结合，利用统一的智能网络平台，有效实现变电站直流控制电源的集中供电及监控管理，以此有效实现在线状态的实时检测。变电站直流电源的设计是对母线变电站电源设计及管理全新模式的研究，其满足技术先进、结构合理及运行简便的需求，利用不断的改进及优化，将成为未来变电站直流电源发展的主要方向。
参考文献：
[1] 李华伟.浅谈变电站直流电源系统设计 [J].工程技术：全文版，2016（11）：00222.
[2] 李顺昕，霍菲阳，刘丽，等.超级电容在智能变电站直流供电系统中的应用 [J].电子设计工程，2017，25（14）：73-77.
[3] 李莉美，赵丽君，菅晓清，等.变电站直流电源系统存在问题分析及改进措施 [J].内蒙古电力技术，2016，34（2）：97-100.
作者简介：符振成（1980-），男，汉族，海南儋州人，电气二次主管，工程师，学士。研究方向：变电电气二次。