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變電站分布式直流電源解決方案

一, 概述
電力操作電源變電站不可或缺的重要組成部分,其可靠性要求非常高。雖然直流屏電力操作電源廣泛應用但也同時存在一些問題,列舉如下:
1、資源浪費:
   隨著高壓開關設備逐步淘汰電磁操作機構,改為彈操機構以及永磁操作機構,以及二次設備進一步小型化,其對直流屏的功率要求以及電池容量要求均在降低,大部分變電站直流母線電流不超過2A,對于直流屏設備本身以及保養維護產生較大的浪費
2、可靠性低:
   傳統直流屏采用蓄電池串聯模式,依靠多只電池串聯獲得直流系統的110V220V電壓,但是由于單只蓄電池內部參數很難做到一致,最差一只蓄電池容量決定整組蓄電池質量(木桶效應)長期運行且未規范維護保養,將非常容易因單只蓄電池失效導致直流屏在關鍵時刻不能發揮應有的作用,其可靠性降低。
3、不能在線監測:
   雖然目前大多數直流屏均配置了巡檢裝置,但只能檢測單只蓄電池的端電壓,無法測量蓄電池的實際容量,只有在定期維護,進行一致性檢測時才能真正確定實際容量。而因為要保證變電站系統的正常生產運行,要在平時對蓄電池進行檢測將非常耗費人力且難以執行,運檢人員對蓄電池的運行狀態缺少適合的檢測方法和手段。
4、維護困難:
   變電站尤其是配網變電站,數量眾多且分布極為分散,定位維護工作量極大。


二、電力操作電源要求

1、具備完整的直流屏后備電源功能,在交流斷電后仍可工作較長的一段時間仍可以不間斷供電。
2.、可以根據需要輸出24V,48V,110V,220V單路/雙路電源。輸出電源長期輸出功率可以較小(如不超過100W,但應能給一次設備操作機構提供較大的瞬時分合閘電流(如DC220V輸出10A,持續100ms)。
3、蓄電池可以自動放電維護,在無人干擾的情況下,電源能夠在設定活化周期內自動循環對蓄電池進行放電維護,或者人工手動或通過后臺遠程啟動活化維護。
4、蓄電池串聯節數盡可能少,減少因電池參數不一致導致采用串聯的蓄電池組整體失效風險。
5、電源需設置完善的保護措施和報警功能,并可將運行信息通過接口上傳到后臺。


三、解決方案

    針對上述問題以及配網電力操作電源GB/T19826-2014 電力工程直流電源設備通用技術條件及安全要求》標準要求,深圳市海泰林科技有限公司提出了變電站新型微型直流操作電源(HMP400解決方案。方案操作電源專為電網設計擁有升壓直流電源核心技術,電網適應能力強,寬工作輸入電壓,寬溫度范圍環境,具有低壓警告,欠壓切除(交流電恢復正常時自動恢復),以及過放電,短路,過載保護等完善保護功能;對外輸出24V,4V,110V,220V單路/雙路電源,綜合考慮蓄電池組與輸出電壓比,選擇212V或者24V鋰電池組作為儲能介質,節省蓄電池節數的使用,并對輸出端進行特殊設置,確保無論只有市電或者只有蓄電池供電情況都可以瞬時大功率放電可靠性進而大大提高,蓄電池無人干自動檢測和維護,可以自動定期放電維護,具備報警干接點和485通信接口,可以將電源運行狀態和數據實時上傳到后臺系統。體積小,重量輕、集成度高等特點可以分安裝于變電站高壓柜的儀表室內。經過了多個變電站的應用和檢驗,證明該方案是35KV及以下電壓等級變電站電力操作電源優質解決方案。


四、方案實施

    將微型直流電源HMP400或者UP5安裝于高壓柜儀表室內,每一個裝有斷路器的高壓柜配備一臺微型直流電源,微型直流電源輸入取自PT或者市電,輸出為高壓柜的儲能電機,分合閘線和二次控制回路供電,如下圖所示:
分布式直流電源解決方案
    這種方案由于將直流屏分布到每一個高壓柜中,避免了傳統直流屏故障導致整個變電站操作電源失電;同時,由于微型直流電源具備蓄電池自動活化功能,降低了直流電源的維護工作量,且在其出現市電停電或者蓄電池失效時及時報警,進一步提高了系統的可靠性。
    海泰林科技有兩種不同外觀形式的產品可以應用于本方案。一種是HMP(UP5)系列微型直流電源,該產品內置7-12AH蓄電池,結構緊湊,安裝接線簡單,可直接整體安裝于高壓柜的儀表室內,但電池容量受外箱限制最大只能12AH(如用鋰電池可以增加到20AH);
    另一種是HDP系列分布式直流電源模塊,該產品功能和HMP(UP5)系列產品完全相同,只是蓄電池外置,主機可以直接安裝于高壓柜的儀表門上,蓄電池可以根據后備時間的要求以及儀表室空間  靈活配置。


四.應用案例

    我司成套廠家配置電源,應用于鎮江萬達廣場商業街1#變。該變電一進三出選用5HMP400(UP5)微型直流電源作為電力操作電源。項目2011年投入運營,經過5年多的運行檢驗,性能穩定,可靠,獲得了最終客戶的高度認可。

變電所一次方案:

分布式直流電源解決方案

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