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摘要：伴随我国智能变电站的快速推广与应用，其对于站用交直流电源系统的要求标准也逐渐升高，相较之下以往的独立、分散以及耗能的站用交直流电源系统，已经完全不能够满足智能变电站的使用要求，因此迫切地需要向着智能化、一体化以及节能化的方向不断前进与发展。现阶我国智能变电站是从先进、安全、可靠、节能、环保以及集成的设备共同组合而成，以比较高速的网络通信平台作为信息传输前提，其可以自动完成后期的信息采集、信息测量、信息控制以及信息监测等基本性功能。
关键词：智能变电站；优化设计；直流电源系统；可靠节能
中图分类号：S611文献标识码： A
引 言
伴随现阶段我国智能变电站的逐渐推广， 对于站用交直流电源系统的使用要求和标准也在逐步升高， 相较于原有比较独立、分散以及耗能的站用式交直流电源系统而言，其已经不能够满足智能变电站的发展要求。 与此同时，站用式的交直流电源系统已经逐渐发展成交直流一体化电源系统， 为智能变电站提供一个稳定、高质量、智能化、集成化的电源运行系统，其是变电站运行的安全、可靠保障，同时还是推动并坚强我国智能电网建设工程的基础。 智能变电站应用的一体化交直流电源中，直流电源部分是该系统的核心，目前智能化變电站的建设工程已大范围开展， 逐步优化智能变电站的直流电源系统非常重要。
1 直流电源系统概述
1.1 直流电源系统的主要特点
直流电源系统是变电站二次设备中最为重要的组成部分，其为继电保护、自动化设备、设备自动控制等提供了必要的工作能源，特别是在电力系统发生故障、交流电源不能可靠发挥作用时其可以提供临时的工作能源。 我国多数变电站中大多采用了这种直流电源系统的供电方式。 对于电力系统中的操作电源的根本要求，是具有确保电力系统的供电安全、可靠度， 具备一定程度的蓄电容量以确保电力系统的正常运行以及故障供电，同时确保其使用寿命达到设计寿命，组建与维护工作较为方便、经济，最为显著的优点是直流电源系统的占地面积比较小而结构紧凑。
1.2 直流系统改造的根本目的以及必要性
我国变电站内部的继电保护装置、 自动化设备、 信号设备、事故照明设备以及电气装置的远程操作，通常多采取直流电源系统的供电方式， 这种直流电源供电方式的输出质量以及可靠性均会直接地关系到后期变电站运行的安全性以及供电可靠性。 变电站内部的直流电源系统一般被人们称为变电站运行的“心脏”，显而易见其在变电站运行中是怎样的重要。伴随我国电力系统以及电力工业的快速发展， 为确保电网运行的安全性、经济性，并且最终还能够实现电力系统的全面自动化操作， 从而对其电力控制系统中的关键性设备———直流电源系统的要求和标准也越来越高。
2 智能变电站中的直流电源系统
2.1 直流电源系统中蓄电池组的根本作用直流电源系统的负荷包括了变电站中运行二次设备的经常性负荷、故障性负荷以及冲击性负荷三种。 智能变电站交直流一体化电源系统中，继电保护、自动装置的所有操作电源，通信及其它用直流负荷正常情况下均由充电装置提供， 蓄电池处于热备用，当负荷的需求超过充电装置的额定输出时，将由蓄电池补给； 电力专用逆变电源后端的负荷由站用交流电源提供，逆变在热备用状态。 当站用交流全停时，蓄电池被继电保护、事故照明、自动装置、通信、监控等所有交直流负荷共享。 因此，蓄电池组是直流电源系统在非正常运行情况下能源供应的核心。 这种蓄电池组的基本要求：①蓄电池组由 108 只单体标称电压 2V 的阀控式密封铅酸蓄电池构成，蓄电池使用寿命不低于 10 年，宜采用进口安全阀；②蓄电池容量按不小于 2h 事故放电时间考虑，具体工程应根据变电站规模、直流负荷和直流系统运行方式， 对蓄电池容量以及充电装置容量进行计算确定； ③500kV 变电站每套蓄电池配置一套蓄电池巡检仪，220kV 及以下变电站宜配置一套蓄电池巡检仪。
2.2 变电站中直流供电系统的接线方式
（1）220kV 及以上变电站设置两套直流系统，采用两段单母线接线方式，两段直流母线之间设置联络设备。 110kV 及以下变电站设置一套直流系统，采用单母线接线方式。
（2）二次设备室或继电器小室的测控、保护、故障录波、自动装置等设备采用辐射式供电方式。 35kV 及以下开关柜顶直流网络采用母线分段方式供电。
（3）双重化配置的两套保护及其相关设备（电子式互感器、合并单元、智能终端、网络设备、跳闸线圈等）的直流电源应一一对应。
（4）用于提供断路器弹簧储能、隔离刀闸分合的动力电源，可以采用母线供电并设联络（分段）开关的方式。 在正常情况下，通过联络（分段）开关把电源母线完全按段分开，使每个分段母线能够形成一个独立的单元并且可以独立取电。
3 智能变电站的直流电源系统优化方案
3.1 直流电源系统的设备优化
3.1.1 对直流电源的蓄电池组进行优化
直流电源的蓄电池组，是直流电源系统的关键性组件。 智能变电站由于采用交直流一体化电源，相比常规变电站，除直流负荷外还要负担一部分逆变负荷， 蓄电池组在交流失电情
况下其承受的冲击负荷更大。 因此，在蓄电池选型时要重点考察其大电流放电能力，并从容量上考虑适当提高一个等级。 必要时蓄电池组按规定的事故放电电流放电 1h 后， 叠加 8I 10的冲击电流，进行 10 次冲击放电。 冲击放电时间为 500ms，两次之间间隔时间为 2s，在 10 次冲击放电的时间内，直流（动力）母线上的电压不得低于直流标称电压的 90%。对于设备较多的 110kV 变电站，应考虑按双电（蓄电池组）、双充（充电装置）配置。 通信蓄电池宜按单独配置。3.1.2 对直流电源蓄电池辅助设备进行优化目前蓄电池组配置的常规巡检装置能够监测每只蓄电池端电压，但对于发现蓄电池内阻增大无能为力，只能依靠人工对蓄电池检测内阻或进行整组充放电试验才能现。 应重视对蓄电池巡检装置的选型， 必须包含在线检测蓄电池内阻的功能。 这样，利用智能变电站丰富的数据交换和通信网络，维护人员在远程就能查看蓄电池内阻情况， 甚至于提供自动报警功能，有助于避免直流蓄电池开路事故发生，提高一体化交直流电源的智能化水平。
3.2 直流系统接线的优化改进
改进智能变电站的直流电源供电系统， 其中多数是对该蓄电池组首先进行供电，并且该蓄电池组通常为单套，因此在对蓄电池组进行维护工作时， 通常还将会影响电力系统的可靠性与安全性。 可考虑在站内直流电源系统设置外接备用蓄电池组接口，并增加蓄电池组并列隔离措施，在需对运行蓄电池组维护时临时接入备用蓄电池组替换其投入工作， 同时也可做为长时间事故状态下应急蓄电池组接入使用。
3.3 直流系统负载的优化
按照国网公司智能变电站设计规范，220kV 及以上站配置两组蓄电池，110kV 及以下站配置一组蓄电池。 在选择要由直流电源系统供电的设备时，要尽量限制其负荷需求，优先选
用低能耗设备，譬如事故照明灯具可选用 LED 灯具，减轻事故状态下直流蓄电池的负载，有效延长蓄电池组的供电时间，也满足了智能化变电站环保节能的要求。
4 结束语
智能变电站的交直流一体化电源运用， 对直流电源系统提出了更高的要求，应从优化设备配置、改进系统功能等方面提高直流电源系统后期运行的安全性、可靠性，提高维护便利
性，为智能变电站全面实现智能化的运行奠定坚实基础。
参考文献
[1]王 洪，张广辉，梁志强，等．电力直流电源系统的网络化管理及状态
检修[J]．电网技术，2001，34（2）：185~189．
[2]白忠敏，刘百震，於崇干．电力工程直流系统设计手册（第二版）．北
京：中国电力出版社，2009．
[3]张 勇，陈树恒，王利平，等．基于以太网的规约转换器组态软件的研
发[J]．电网技术，2007，31（14）：89~92．
[4]姚东晓，周有庆，高 乐，等．基于 IEC61850 的变电站间隔层保护监
控设备硬件设计框架们．电网技术，2008，32（13）：84~88．
[5]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）.
[6]《站用交直流一体化电源系统技术规范》.
关键词：智能变电站；优化设计；直流电源系统；可靠节能
中图分类号：S611文献标识码： A
引 言
伴随现阶段我国智能变电站的逐渐推广， 对于站用交直流电源系统的使用要求和标准也在逐步升高， 相较于原有比较独立、分散以及耗能的站用式交直流电源系统而言，其已经不能够满足智能变电站的发展要求。 与此同时，站用式的交直流电源系统已经逐渐发展成交直流一体化电源系统， 为智能变电站提供一个稳定、高质量、智能化、集成化的电源运行系统，其是变电站运行的安全、可靠保障，同时还是推动并坚强我国智能电网建设工程的基础。 智能变电站应用的一体化交直流电源中，直流电源部分是该系统的核心，目前智能化變电站的建设工程已大范围开展， 逐步优化智能变电站的直流电源系统非常重要。
1 直流电源系统概述
1.1 直流电源系统的主要特点
直流电源系统是变电站二次设备中最为重要的组成部分，其为继电保护、自动化设备、设备自动控制等提供了必要的工作能源，特别是在电力系统发生故障、交流电源不能可靠发挥作用时其可以提供临时的工作能源。 我国多数变电站中大多采用了这种直流电源系统的供电方式。 对于电力系统中的操作电源的根本要求，是具有确保电力系统的供电安全、可靠度， 具备一定程度的蓄电容量以确保电力系统的正常运行以及故障供电，同时确保其使用寿命达到设计寿命，组建与维护工作较为方便、经济，最为显著的优点是直流电源系统的占地面积比较小而结构紧凑。
1.2 直流系统改造的根本目的以及必要性
我国变电站内部的继电保护装置、 自动化设备、 信号设备、事故照明设备以及电气装置的远程操作，通常多采取直流电源系统的供电方式， 这种直流电源供电方式的输出质量以及可靠性均会直接地关系到后期变电站运行的安全性以及供电可靠性。 变电站内部的直流电源系统一般被人们称为变电站运行的“心脏”，显而易见其在变电站运行中是怎样的重要。伴随我国电力系统以及电力工业的快速发展， 为确保电网运行的安全性、经济性，并且最终还能够实现电力系统的全面自动化操作， 从而对其电力控制系统中的关键性设备———直流电源系统的要求和标准也越来越高。
2 智能变电站中的直流电源系统
2.1 直流电源系统中蓄电池组的根本作用直流电源系统的负荷包括了变电站中运行二次设备的经常性负荷、故障性负荷以及冲击性负荷三种。 智能变电站交直流一体化电源系统中，继电保护、自动装置的所有操作电源，通信及其它用直流负荷正常情况下均由充电装置提供， 蓄电池处于热备用，当负荷的需求超过充电装置的额定输出时，将由蓄电池补给； 电力专用逆变电源后端的负荷由站用交流电源提供，逆变在热备用状态。 当站用交流全停时，蓄电池被继电保护、事故照明、自动装置、通信、监控等所有交直流负荷共享。 因此，蓄电池组是直流电源系统在非正常运行情况下能源供应的核心。 这种蓄电池组的基本要求：①蓄电池组由 108 只单体标称电压 2V 的阀控式密封铅酸蓄电池构成，蓄电池使用寿命不低于 10 年，宜采用进口安全阀；②蓄电池容量按不小于 2h 事故放电时间考虑，具体工程应根据变电站规模、直流负荷和直流系统运行方式， 对蓄电池容量以及充电装置容量进行计算确定； ③500kV 变电站每套蓄电池配置一套蓄电池巡检仪，220kV 及以下变电站宜配置一套蓄电池巡检仪。
2.2 变电站中直流供电系统的接线方式
（1）220kV 及以上变电站设置两套直流系统，采用两段单母线接线方式，两段直流母线之间设置联络设备。 110kV 及以下变电站设置一套直流系统，采用单母线接线方式。
（2）二次设备室或继电器小室的测控、保护、故障录波、自动装置等设备采用辐射式供电方式。 35kV 及以下开关柜顶直流网络采用母线分段方式供电。
（3）双重化配置的两套保护及其相关设备（电子式互感器、合并单元、智能终端、网络设备、跳闸线圈等）的直流电源应一一对应。
（4）用于提供断路器弹簧储能、隔离刀闸分合的动力电源，可以采用母线供电并设联络（分段）开关的方式。 在正常情况下，通过联络（分段）开关把电源母线完全按段分开，使每个分段母线能够形成一个独立的单元并且可以独立取电。
3 智能变电站的直流电源系统优化方案
3.1 直流电源系统的设备优化
3.1.1 对直流电源的蓄电池组进行优化
直流电源的蓄电池组，是直流电源系统的关键性组件。 智能变电站由于采用交直流一体化电源，相比常规变电站，除直流负荷外还要负担一部分逆变负荷， 蓄电池组在交流失电情
况下其承受的冲击负荷更大。 因此，在蓄电池选型时要重点考察其大电流放电能力，并从容量上考虑适当提高一个等级。 必要时蓄电池组按规定的事故放电电流放电 1h 后， 叠加 8I 10的冲击电流，进行 10 次冲击放电。 冲击放电时间为 500ms，两次之间间隔时间为 2s，在 10 次冲击放电的时间内，直流（动力）母线上的电压不得低于直流标称电压的 90%。对于设备较多的 110kV 变电站，应考虑按双电（蓄电池组）、双充（充电装置）配置。 通信蓄电池宜按单独配置。3.1.2 对直流电源蓄电池辅助设备进行优化目前蓄电池组配置的常规巡检装置能够监测每只蓄电池端电压，但对于发现蓄电池内阻增大无能为力，只能依靠人工对蓄电池检测内阻或进行整组充放电试验才能现。 应重视对蓄电池巡检装置的选型， 必须包含在线检测蓄电池内阻的功能。 这样，利用智能变电站丰富的数据交换和通信网络，维护人员在远程就能查看蓄电池内阻情况， 甚至于提供自动报警功能，有助于避免直流蓄电池开路事故发生，提高一体化交直流电源的智能化水平。
3.2 直流系统接线的优化改进
改进智能变电站的直流电源供电系统， 其中多数是对该蓄电池组首先进行供电，并且该蓄电池组通常为单套，因此在对蓄电池组进行维护工作时， 通常还将会影响电力系统的可靠性与安全性。 可考虑在站内直流电源系统设置外接备用蓄电池组接口，并增加蓄电池组并列隔离措施，在需对运行蓄电池组维护时临时接入备用蓄电池组替换其投入工作， 同时也可做为长时间事故状态下应急蓄电池组接入使用。
3.3 直流系统负载的优化
按照国网公司智能变电站设计规范，220kV 及以上站配置两组蓄电池，110kV 及以下站配置一组蓄电池。 在选择要由直流电源系统供电的设备时，要尽量限制其负荷需求，优先选
用低能耗设备，譬如事故照明灯具可选用 LED 灯具，减轻事故状态下直流蓄电池的负载，有效延长蓄电池组的供电时间，也满足了智能化变电站环保节能的要求。
4 结束语
智能变电站的交直流一体化电源运用， 对直流电源系统提出了更高的要求，应从优化设备配置、改进系统功能等方面提高直流电源系统后期运行的安全性、可靠性，提高维护便利
性，为智能变电站全面实现智能化的运行奠定坚实基础。
参考文献
[1]王 洪，张广辉，梁志强，等．电力直流电源系统的网络化管理及状态
检修[J]．电网技术，2001，34（2）：185~189．
[2]白忠敏，刘百震，於崇干．电力工程直流系统设计手册（第二版）．北
京：中国电力出版社，2009．
[3]张 勇，陈树恒，王利平，等．基于以太网的规约转换器组态软件的研
发[J]．电网技术，2007，31（14）：89~92．
[4]姚东晓，周有庆，高 乐，等．基于 IEC61850 的变电站间隔层保护监
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[5]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）.
[6]《站用交直流一体化电源系统技术规范》.