论智能变电站一体化电源的安全可靠性
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摘要：随着交直流一体化电源技术的不断成熟，智能变电站在各地逐渐开始投入使用，其经济性、实用性有目共睹，智能管理水平毋庸置疑，然而，其安全可靠性还有待深究。着重通过对蓄电池重要性的分析和直流电源的配置方案来论证智能变电站交直流一体化电源的安全可靠性。
关键词：智能变电站；交直流一体化电源；蓄电池
作者简介：冯海洋（1973-），男，四川西充人，四川省电力公司攀枝花电业局通信自动化中心，助理工程师。（四川 攀枝花 617067）
中图分类号：TM63 ?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）30-0134-02
笔者日前参与攀枝花市米易县新建《110kV昔街智能变电站交直流一体化电源系统可行性研究》审查。参与初审的人员除笔者和两三位技术人员持反对意见外，其他大多数赞同该站直流电源采用标称电压2V、容量300Ah的蓄电池一组，充电装置一套的配置方案。笔者从事直流设备检修近20年，总结和积累了一定的经验，也吸取了一些因蓄电池故障引发的输变电设备烧毁、变电站全停以及扩大为大面积停电的电网事故的教训。作为直流设备检修专业技术人员，笔者深深地知道蓄电池在变电站中的重要作用，尤其在智能变电站交直流一体化电源系统中的重要程度。
一、交直流一体化电源系统介绍
1.交直流一体化电源系统的构成
交直流一体化电源系统是为智能变电站全站交直流设备提供可靠的工作电源，其输出包括380V/220V交流电源、220V/110V直流电源、48V通信用直流电源。为了实现多种电源输出，交直流一体化电源系统包括ATS、充电单元、逆变电源、通信电源、蓄电池组及各类监控管理模块。其中通信电源不单独设置48V蓄电池及充电装置，而是使用DC/DC电源模块直接挂接于直流母线，同样地，逆变电源也不使用UPS独立的充电装置及蓄电池，而是挂接于直流母线，对重要交直流负荷（如计算机监控设备、事故照明等）供电。
2.交直流一体化电源系统的智能性
变电站交直流一体化电源系统就是集交流配电、直流电源、通信电源、自动化电源、信息维护电源、视频监控、后台监控、调度数据网、综合数据网等为一体，通过智能变电站/数字化站用一体化电源系统对各子电源系统采用分散控制、集中管理模式，为变电站电源系统建立一个统一的数字化、智能化信息平台及管理平台，因此，也叫智能一体化电源系统。
3.交直流一体化电源系统的经济性
交直流一体化电源系统的构成优化了作业流程及人力资源调配，减少了设备重复配置，降低了设备投资及运行维护成本，对各电源子系统实施实现智能控制、高效管理，大大提高了工作效率，同时由于减少了蓄电池使用量，降低了对环境的污染，社会效益也有所提高。
如果蓄电池的质量非常好，容量也有足够的保障，凭着交直流一体化电源的智能性、经济性，智能变电站引入交直流一体化电源着实能够达到比较理想的效果。
二、交直流一体化电源现状
1.人们研究的主要问题
近年，对于交直流一体化电源考虑较多的论证较多的进行深入研究的主要是：站用交流电源如何可靠地实现自动切换问题；高频开关电源、直流—直流变换电源模块自主均流、稳流、稳压、整机效率、彻底消除电网的冲击、浪涌、抗干扰能力、开机软启动问题；电力专用逆变电源的直流输入、交流输入及输出三方完全电气隔离，动态瞬变、陷落及杂讯干扰等对负载设备的不良影响，过载能力，维修旁路控制逻辑，实现不间断电源在任意运行状态下闭合维修旁路开关，不影响连续供电问题。
倾向于这方面的研究论证，主要是由于商家们要想在激励的竞争中立足，必须要解决这些技术难点。
2.需要重视的问题
身为电力行业的技术人员，不仅要考虑技术问题，更重要的是考虑其安全问题。不仅要加快智能电网的建设，更重要的是努力打造坚强的电网结构。一项新技术、新工艺的运用，我们首先应考虑其安全性，其次是经济性，无论什么时候都应以“安全第一”、“预防为主”。
三、蓄电池在交直流一体化电源系统中的重要性
1.蓄电池的作用
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、通信及其他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。对于220kV 及以上的变电站来说，在国家电网公司《预防直流电源系统事故措施》、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）中均要求采用双电（蓄电池组）双充（充电装置）或双电三充，蓄电池要求单只标称电压2V、标称容量300Ah（一体化电源系统500Ah）及以上，其安全可靠性相对较高（因此，后面只论证220kV以下的变电站）。但对于220kV以下的变电站来说，多数已经投入使用和正在设计建造及改造的智能变电站的交直流一体化电源，使用的是单只蓄电池标称电压2V、标称容量300Ah的单电（蓄电池组）单充（充电装置）的配置（仅指国家电网，南方电网基本是双电双充）。
2.蓄电池故障造成的后果
站用蓄电池组是多只电池的串联回路，一只电池开路（电池内阻非常大，一般2V的电池达到几十毫欧，12V的电池几百毫欧，使电流基本无法流通，可近似认为该只电池开路），充电充不进、放电放不出，但蓄电池组端仍然有电压，实际上是充电机的输出电压，一旦交流停电，整组便无输出。
电池的容量问题不用作过多的论证，因为蓄电池容量是显性的，专业人员通过周期性核对容量试验能发现蓄电池的容量是否不足，一旦容量不足或寿命终止会及时更换蓄电池组。但蓄电池开路是隐性的，正常情况下蓄电池处于浮充运行，流过的电流为0.1A左右，充电装置为其补充充电以保证蓄电池满容量，它处于热备用状态。接近开路或开路的电池是不容易发现的，只有通过测试其内阻和大电流充、放电才能发现。交流失电时蓄电池开路意味着整个变电站的继电保护、自动装置、通信、监控等所有交直流负荷全部处于瘫痪状态。此时如遇外部故障，所有监控信息不能上传、通信中断、保护装置不能动作，轻则损坏输变电设备、重则扩大事故范围，造成大面积停电，甚至引发电网瓦解等重特大电网事故。由此可见，蓄电池在变电站直流电源系统尤其是交直流一体化电源系统中起着多么重要的作用，蓄电池故障在一定条件下会造成多么严重的后果。如果我们不解决蓄电池的安全问题，它将严重威胁电力生产的安全，影响工农业生产和供电的可靠性，给人们的生活和社会经济造成极大的危害和影响。
有人认为，目前110kV及以下的变电站都是一组蓄电池，没有出现蓄电池开路的事故，是不是有点杞人忧天。实则不是，要知道，一般的变电站只有直流负荷，且负荷电流在几安培，负荷电流不会瞬间陡增，而交直流一体化电源系统所供的负荷很多，交流失电时，蓄电池承担的负荷电流可能达到20A、30A甚至更大，蓄电池会承受冲击电流。而且，如今蓄电池生产厂家比比皆是，竞争激励，低价中标更使得一些厂家偷工减料、降低成本，蓄电池的质量和容量难以保证。况且，曾经发生过不少因蓄电池故障引发的输变电设备损坏及大面积停电事故。
事故案例：
1994年7月4日，湖南110kV酃湖变电站10kV母线遭雷击，因103号蓄电池开裂，直流电阻增大，电压降低，致保护开关拒动，开关柜火烧连营，2台主变有不同程度的损坏。
1996年11月18日，湖南110kV檀山湾变电站因10kV开关柜存在绝缘故障，因蓄电池组容量不足，一直在欠容量下运行；且熔断器上下级从幅值上和熔断时间上配合不当，最终导致了10台小车开关柜和#1主变烧坏。
1997年9月22日，河南中原油田郭村110kV变电站突然全站失电，同时由于免维护蓄电池组的#11电池内阻太高，使得蓄电池组处于有电压而无足够电流输出的状态（蓄电池接近开路）。致使郭村变电站主变保护及316线路保护均未动作，所有开关均未跳闸，35kV316线路的#4～#36杆三相导线及悬锤全部烧毁，个别电杆烧变形，由于保护拒动以至于越级到上级淄阳220kV变电站，使110kV郭工线路距离保护动作，开关跳闸，造成全部失电。
惨痛的教训告诉我们，在变电站中蓄电池容不得有半点闪失，一般情况下不会出事，但在一定条件下，一出就是大事。因此，笔者认为在智能变电站交直流一体化电源系统中使用单电单充的配置无疑是在为我们自己挖陷阱、埋地雷。多配置一组蓄电池、一组充电装置也就多投入十多万，但其安全可靠性却提高了不知多少倍。安全生产本就是“预防为主”，为何偏要“亡羊补牢”？事故教训告诉我们：在安全上不愿投入，节省的终会为事故买单。
四、确保交直流一体化电源安全可靠性的建议
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）中有一条，“防止硅链开路造成控制母线失电”。这是因为曾经发生过这种事故才被写入“十八项重大反措”里。希望从现在做起，从预防做起，本着为设备负责，为电网负责，为社会负责的态度，建议有关部门及早把“防止蓄电池开路和容量不足造成直流系统瘫痪”写入《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）中，不要等到发生了重特大电网事故再来补救。
五、结束语
做任何事情都应该具有前瞻性，充分衡量其利与弊，尤其是电力行业，不仅要做到“可控、能控、在控”，还要做到“预控”。交直流一体化电源技术的应用也一样，它的诸多优点值得去尝试，只要我们从安全的角度去多考虑一点，择其利，弃其弊，就会多一分保障。在智能变电站交直流一体化电源系统中，既然单电单充对电网安全有着潜在的威胁，就应该放弃这种方案而选择更为安全可靠的双电双充配置。总之，社会经济的快速发展，科学技术的突飞猛进，交直流一体化电源技术日趋成熟，用于智能变电站是切实可行的，是智能电网建设发展的必然趋势。笔者相信，双电双充的配置将是确保智能变电站交直流一体化电源系统安全可靠性的最终选择。
参考文献：
[1]变电站直流故障分析及防止[EB/OL].机电商情网，2009-06-03.
[2]郑国胜，史增宏.一起因免维护蓄电池故障造成继电保护越级跳闸事故的分析[J].江苏电机工程，1998，（4）.
[3]预防直流电源系统事故措施[Z].
[4]国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）[Z].
[5]成都芮捷科技发展有限责任公司.RJ-Z-DY 电力用直流和交流一体化不间断电源设备用户手册[Z].