一种高压配电室交直流一体化电源系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种高压配电室交直流一体化电源系统。

背景技术

高压配电室是电力系统中的一个重要环节，其主要职能包括：电力传输：高压配电室负责将发电厂发出的高压电能传输到变电站中；电能变压：高压配电室对电力进行变压，将高压电能变成符合使用要求的低压电能；电力配电：高压配电室根据使用要求将电力配送到不同的用电设备中；电力保护：高压配电室对电力进行保护，确保电力系统的安全运行；

高配室原有的直流供电系统和交流供电系统是分开的，操作时运行值班人员需要到不同地点去操作，增加了检修难度，且没有整体监控，直流电源和交流电源是呈现出两种线路模式、并且整体运行的特点，如果某一个线路发生了问题将会直接导致整个电站的二次控制电源系统瘫痪，造成供电系统事故，因此，本发明提出一种高压配电室交直流一体化电源系统以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种高压配电室交直流一体化电源系统，该高压配电室交直流一体化电源系统大大的提高了运行过程当中的安全系数，也减少了检修人员工作量，提高了安全效益和经济效益。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种高压配电室交直流一体化电源系统，包括配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源、一体化监控系统和有源放电系统，所述一体化监控系统存储整个站用电源数据，通过RJ45口以IEC-61850规约与后台连接，具备对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源的四遥功能，所述一体化监控系统通过以太网与站控层连接；

所述有源放电系统的DC/DC级采用全桥移相软开关技术，且有源放电系统的DC/AC级采用PWM单极倍频技术，所述有源放电系统用于不拆线不停电进行放电试验检测。

进一步改进在于：所述配电室交流电源包括交流进线单元、交流馈线单元、电量测量单元和交流电监控单元，并配有ATS转换开关，用于两路交流进线电源的自动切换，所述交流进线单元为配电室交流电源的中心模块，且交流进线单元中结合了监控单元、进线开关以及智能电路。

进一步改进在于：所述交流不间断电源包括UPS不间断电源和INV不间断电源，所述UPS不间断电源为变电站内对电源质量高要求的负荷供电，所述INV不间断电源为配电室内对电源质量低要求的负荷供电。

进一步改进在于：所述直流操作电源为整体电源系统的核心，且直流操作电源包括整流单元，蓄电池单元和直流馈线单元。

进一步改进在于：所述DC/DC通信整流电源采用DC220/110V直流母线电源作为通信整流的输入电源，并与所述直流操作电源共用蓄电池单元，所述DC/DC通信整流电源采用N+1冗余模式，并采用硬件自主均流技术，为变电站内通信设备提供直流工作电源。

进一步改进在于：所述蓄电池单元的蓄电池容量切合所有直流负荷的运行，并通过隔离型的变换器进行母线之间的输入。

进一步改进在于：所述一体化监控系统对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源运行环节当中的各个部分进行实时监控，当发现某环节出现故障，则反应到站控层中进行解决，所述站控层包括操作员站、工程师站和远动站。

进一步改进在于：所述一体化监控系统根据所采集数据，对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源执行相应动作，包括微调整流模块的输出电压、调节整流模块的限流点、控制整流模块的开关机，控制命令通过串口发出，所述一体化监控系统具备触摸屏，用于人机交互操作。

进一步改进在于：所述有源放电系统具备整流器、本机诊断系统、逆变器以及调变压器，所述有源放电系统用于检测每个分支线路当中的运行情况和交流馈线回路断路的位置，检测出跳闸事故、短路事故的原因。

进一步改进在于：所述有源放电系统根据DC/DC级的四个主功率开关管的驱动脉冲，作为占空比不变D=50%的固定频率脉冲，其中一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位固定不变，另一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位可调，通过调节该桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位，即调节对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时间，来调节直流输入电流，当对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时，全桥逆变部分对后一级输出功率。

本发明的有益效果为：

1、本发明将配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源统一接入一体化监控系统，通过网络通信，实现高压配电室电源的集中供电和统一监控管理，进而实现在线状态的实时检测，一体化监控系统将会对二次控制电源运行环节当中的各个部分进行实时的智能监控，如果发现某一个环节出现故障，将会迅速地反应到站控层当中，并及时的进行解决，并不会导致整个系统工作停滞，大大的提高了运行过程当中的安全系数，也减少了检修人员工作量，提高了安全效益和经济效益。

2、本发明交流系统采用的是双电源的智能化控制开关，它可以在没有任何工作人员在场的情况之下，自主的通过开关进行电源之间的自动切换，以及相对应的远程控制活动，结合监控单元、进线开关以及智能电路，在很大程度上避免了人工操作的主观失误。

3、本发明通过有源放电系统检测每个分支线路当中的运行情况，和交流馈线回路断路的位置，可以有效地检测出跳闸事故、短路事故的原因，提高安全性。

4、本发明当中的直流电流经过和交流电流整合之后，蓄电池的容量将会完全切合所有直流负荷的运行情况，所以不需要再采用专门的蓄电池组进行日常的电流储蓄，主要是通过隔离型的变换器进行母线之间的输入，节省成本。

附图说明

图1为本发明的拓扑图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

根据图1所示，本实施例提出了一种高压配电室交直流一体化电源系统，包括配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源、一体化监控系统和有源放电系统，所述一体化监控系统存储整个站用电源数据，通过RJ45口以IEC-61850规约与后台连接，具备对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源的四遥功能，所述一体化监控系统通过以太网与站控层连接；

所述有源放电系统的DC/DC级采用全桥移相软开关技术，且有源放电系统的DC/AC级采用PWM单极倍频技术，所述有源放电系统用于不拆线不停电进行放电试验检测。

所述配电室交流电源包括交流进线单元、交流馈线单元、电量测量单元和交流电监控单元，并配有ATS转换开关，用于两路交流进线电源的自动切换，所述交流进线单元为配电室交流电源的中心模块，且交流进线单元中结合了监控单元、进线开关以及智能电路。

所述交流不间断电源包括UPS不间断电源和INV不间断电源，所述UPS不间断电源为变电站内对电源质量高要求的负荷供电，所述INV不间断电源为配电室内对电源质量低要求的负荷供电。

所述直流操作电源为整体电源系统的核心，且直流操作电源包括整流单元，蓄电池单元和直流馈线单元。

所述DC/DC通信整流电源采用DC220/110V直流母线电源作为通信整流的输入电源，并与所述直流操作电源共用蓄电池单元，所述DC/DC通信整流电源采用N+1冗余模式，并采用硬件自主均流技术，为变电站内通信设备提供直流工作电源。

所述蓄电池单元的蓄电池容量切合所有直流负荷的运行，并通过隔离型的变换器进行母线之间的输入。

所述一体化监控系统对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源运行环节当中的各个部分进行实时监控，当发现某环节出现故障，则反应到站控层中进行解决，所述站控层包括操作员站、工程师站和远动站。

所述一体化监控系统根据所采集数据，对配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源执行相应动作，包括微调整流模块的输出电压、调节整流模块的限流点、控制整流模块的开关机，控制命令通过串口发出，所述一体化监控系统具备触摸屏，用于人机交互操作。

所述有源放电系统具备整流器、本机诊断系统、逆变器以及调变压器，所述有源放电系统用于检测每个分支线路当中的运行情况和交流馈线回路断路的位置，检测出跳闸事故、短路事故的原因。

所述有源放电系统根据DC/DC级的四个主功率开关管的驱动脉冲，作为占空比不变D=50%的固定频率脉冲，其中一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位固定不变，另一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位可调，通过调节该桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位，即调节对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时间，来调节直流输入电流，当对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时，全桥逆变部分对后一级输出功率。

现有的高压配电室改造前的直流系统和交流系统是分开设置的，增加了检修难度，需要每天检修人员用万用表进行测量，来检验两套系统的好坏，而本发明运行值班人员就可以在后台进行监控，减少了检修人员工作量，提高了安全效益和经济效益，经过改造之后一些问题我们的检修人员自己就可以检修，这样就减少了售后服务的工作，节省售后服务费。

实施例二

根据图1所示，本实施例提出了一种高压配电室交直流一体化电源系统，采用分体式架构，将站用交流不间断电源/电力专用逆变电源、直流操作电源、服务等，通过网络通信，设计方案优化，实现高压配电室电源的集中供电和统一监控管理，进而实现在线状态的实时检测，增加站用交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源、一体化监控系统，有源放电系统。

配电室交流电源

站用交流电源主要由交流进线、交流馈线、电量测量和交流电监控4个单元组成，配有ATS转换开关可以实现两路交流进线电源的自动切换。采用的是双电源的智能化控制开关，它可以在没有任何工作人员在场的情况之下，自主的通过开关进行电源之间的自动切换，以及相对应的远程控制活动。在整个交流系统当中的中心模块就是交流进线模块，在这模块当中结合了监控单元、进线开关以及智能电路等等，在很大程度上避免了人工操作的主观失误。

直流操作电源

直流操作电源是一体化电源的核心，主要由整流单元，蓄电池单元，直流馈线单元。智能化变电当中的直流电流经过和交流电流整合之后，蓄电池的容量将会完全切合所有直流负荷的运行情况，所以不需要再采用专门的蓄电池组进行日常的电流储蓄，主要是通过隔离型的变换器进行母线之间的输入。

交流不间断电源

交流不间断电源，主要包括UPS和INV两类不间断电源。其中UPS主要为变电站内计算机监控、打印机等对电源质量要求很高的重要负荷供电；而INV不间断电源主要为配电室内事故照明等对电源的质量要求不高的负荷供电。

DC/DC通信整流电源

与传统通信电源有所不同，DC/DC通信电源采用DC220/110V直流母线电源作为通信整流模块的输入电源，并与直流电源共用一套蓄电池组，整理模块也采用N+1冗余模式，且采用硬件自主均流技術，为变电站内交换机等通信设备提供可靠的直流工作电源。

一体化监控系统

一体化监控模块存储整个站用电源数据，通过一个RJ45口以IEC-61850规约与后台连接，也可通过RS232/485口与后台连接，能完成配电室电源四遥功能。一体化监控模块故障不影响电源其他智能模块运行。监控装置根据所采集数据，对下级设备执行相应的动作。这些动作包括有：微调整流模块的输出电压、调节整流模块的限流点、控制整流模块的开关机，控制命令是通过串口发出的。除监控装置可自动进行这些控制外，也可在触摸屏上手动执行这些动作。

一体化电源系统将会对二次控制电源运行环节当中的各个部分进行实时的智能监控，如果发现某一个环节出现故障，将会迅速地反应到主系统当中，并及时的进行解决，并不会导致整个系统工作停滞，大大的提高了运行过程当中的安全系数。

有源放电系统

有源放电系统DC/DC级采用全桥移相软开关技术；DC/AC级采用PWM单极倍频技术。进行不拆线不停电进行放电试验。有源放电系统具备整流器、本机诊断系统、逆变器以及调变压器，所述有源放电系统用于检测每个分支线路当中的运行情况和交流馈线回路断路的位置，检测出跳闸事故、短路事故的原因。有源放电系统根据DC/DC级的四个主功率开关管的驱动脉冲为占空比不变（D=50%）的固定频率脉冲。其中一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位固定不变，另一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位是可调的。通过调节该桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位，即调节对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时间，来调节直流输入电流。在对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时，全桥逆变部分对后一级输出功率。

该高压配电室交直流一体化电源系统将配电室交流电源、直流操作电源、交流不间断电源、DC/DC通信整流电源统一接入一体化监控系统，通过网络通信，实现高压配电室电源的集中供电和统一监控管理，进而实现在线状态的实时检测，一体化监控系统将会对二次控制电源运行环节当中的各个部分进行实时的智能监控，如果发现某一个环节出现故障，将会迅速地反应到站控层当中，并及时的进行解决，并不会导致整个系统工作停滞，大大的提高了运行过程当中的安全系数，也减少了检修人员工作量，提高了安全效益和经济效益。且本发明交流系统采用的是双电源的智能化控制开关，它可以在没有任何工作人员在场的情况之下，自主的通过开关进行电源之间的自动切换，以及相对应的远程控制活动，结合监控单元、进线开关以及智能电路，在很大程度上避免了人工操作的主观失误。同时，本发明通过有源放电系统检测每个分支线路当中的运行情况，和交流馈线回路断路的位置，可以有效地检测出跳闸事故、短路事故的原因，提高安全性。另外，当中的直流电流经过和交流电流整合之后，蓄电池的容量将会完全切合所有直流负荷的运行情况，所以不需要再采用专门的蓄电池组进行日常的电流储蓄，主要是通过隔离型的变换器进行母线之间的输入，节省成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。