国电光宇变电站交直流控制电源一体化整体解决方案概要课件

1、数字化变电站一体化电源系统设计方案控制电源系统站用电交流电源UPS电源系统直流通信电源系统直流操作电源系统动力、照明微机监控、事故照明提供断路器的分、合电源及各类高低压设备的直流用电载波机、交换机变电站站用控制电源系统拓扑图传统站用电源配置中存在的问题 一次性投资大 蓄电池浪费 直流操作系统UPS电源系统通信电源系统 a 直流电源、通信电源、UPS电源分别配置一套蓄电池，浪费严重 b 各屏柜外存在大量二次接线，设计和生产的成本高、工作量大、周期长c 交、直流系统分离 ,无统一信号接口，需各自配备监控装置。 长期维护成本高，难度大 自动化人员变电人员通信人员UPS电源系统交直流系统通信电源系统

2、a 协调困难，效率低下 b 每套系统需要各自对应的专业人员维护 c 柜间二次连线过多，增加维修成本可靠性不高、环保效应差 可靠性不高 由不同供应商提供的交直流系统，通信规约一般不兼容，因此，没有综合的监控平台对站用电源系统进行统一管理 ；存在系统监控盲点，不能及时发现事故隐患；限制了站用电源的深层次开发，管理水平难以提升。 环保效应差蓄电池重复配置，造成环保隐患；核对性放电电能通过负载箱释放，造成电能浪费，所产生大量的热能影响周围设备工作，同时也存在负载发热燃烧的隐患；交直流一体化设计理念传统电源系统一体化电源系统节约成本统一监控平台高速以太网综自监控UPS电源系统直流电源系统通信电源系统MO

3、DBUS一体式触摸式监控器IEC61850规约UPS电源系统直流电源系统通信电源系统综自监控UPS电源通信规约直流电源通信规约通信电源通信规约 数字化变电站发展的需要：紧凑、标准、统一 降低设备全寿命周期成本需要：可靠、维护简单 服务及时到位的需要：一站式 状态检测的需要：数据共享、统一分析电力运营需要交直流一体化解决方案 减少传统变电站交、直流系统用两个ATS的模式。一体化监测与诊断系统提供了实时在线监测系统，使得报警及维护更加及时，保证电力系统的稳定性。 共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源 的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。 对防雷单元统一优化配置，针对UPS和DC/

4、DC的直流输入 进行优化设计和EMI处理，满足EMC要求。 统一了通信协议，使得交直流系统后台的管理更加方便化。 建立智能监测与诊断系统，保证了变电站交直流电源系统大的可靠运行。一体化交直流控制电源需解决问题ATSATS充电器一路交流二路交流UPS电源系统直流电源系统通信电源系统站用电源系统站内交流设备直流用电设备通信电源设备综自后台UPS监控模块直流监控模块通信监控模块变电站电源系统现状国电光宇一体化交直流控制电源的构成间隔层站控层高速以太网一体化触摸式监控器电力专用UPS电源通信电源直流操作电源站用电源MODBUSDCBUSACBUS站用变AC220VDC220/DC110VDC48VAC

5、380/220V综自监控IEC61850ATS一路交流二路交流交流站用设备直流站用设备通信设备ACBUS综自监控IEC61850高速以太网交流屏逆变电源屏直流充电屏通信电源屏DCBUS此为双向并网有源逆变过程监控模块监控模块监控模块MODBUS交直流一体化电源监控装置变电站交直流一体化检测与诊断系统目的 我公司提供的GY/JNZT系列一体化电源所采用的交直流一体化检测与诊断系统以”IEC61850”通信体系为基准，实时掌握变电站交、直流电源设备的运行状况。实时在线监测、分析、诊断，并对设备隐患进行预警，为运行部门进行状态检测提供科学依据，确保变电站交、直流系统安全、稳定运行，为电网安全运行保驾

6、护航。具体见下面的系统图。Text以太网IEC61850规约转换器蓄电池屏交流屏直流屏UPS屏直流采集单元防火墙WEB交换机WEB服务器数据库服务器客户端浏览决策支持工程维护变电站现场监控系统后台变电站交直流一体化检测与诊断系统图目前变电站交、直流系统运行状况 a 缺乏统一技术规范，无法推广应用。 b 无统一监控系统平台，各设备检测装置各自独立形成系统，形成多个信息孤岛，造成资源浪费。 c 信息通信标准不统一，信息传输交换难度大。 d 缺乏设备信息状态诊断、智能分析、预警、寿命预测和管理等高级应用功能，不能为运行部门状态检修和全寿命管理提供有效支持。变电站交直流一体化检测与诊断系统概述变电站监

7、控现况有可能带来的后果 继电保护室或高压室空调馈线空气开关跳闸，保护及自动装置所处运行环境温度升高，将会造成保护及自动装置死机，有可能出现越级跳闸现象，扩大事故范围。 直流储能空开在断路器合闸储满能后跳闸，线路断路器跳闸后重合成功，短时间内再次故障，则线路不能重合，严重者可能导致全站失压。 蓄电池整组电池或部分电池失效时（开路、短路或容量不足），充电机故障或交流失压，将导致全站直流失压，引起保护及自动装置拒动，影响电网系统安全运行。 随着电力公司电网规模的日益扩大和负荷需求的不断增加，电网系统对变电站交、直流系统的运行要求越来越高，不及时发现、清除交直流系统缺陷，将可能给电网的安全稳定运行带来

8、严重影响。 解决方案 我公司提供的交直流一体化电源所采用的监测及诊断系统能真正实现对变电站交直流系统运行状况的在线监测，提高变电站交直流系统运行的可靠性，通过变电站交直流电源运行状态的一体化监测与诊断将产生以下效益： 制定并应用统一的设备通讯、接口技术规范； 建立统一变电站交直流电源实时状态监测与诊断平台； 规范及完善变电站交直流电源数据信息标准； 使用统一的IEC61850通信标准； 开发状态诊断、智能分析、预警与寿命管理等高级应用功能。系统功能 监视功能 实时监控、实时通讯、地理图导航、数据查询、录波浏览、日志服务 高级应用功能 专家分析、充电机性能分析、直流馈线环网告警 管理功能 报表管

9、理、用户管理、系统设置、参数管理 通过平台的建设，积累了大量的变电站交直流系统运行数据，形成了对企业的交直流系统数据仓库，为以后设备的运行评价等工作积累了数据财富。系统特点 一体化的交直流数据监控平台； 变电站交直流系统全景数据平台； 变电站交直流系统专家分析与诊断平台； 提供了交直流系统在线测试平台； 实现了远程智能专家诊断； 整合可扩的系统解决方案； 创新的用户体验； 丰富的WEB浏览发布功能； 分层分布式开放系统设计； 实现了变电站内统一的数据通信标准。 变电站交直流一体化系统实施的必要性系统实施对交直流管理水平的影响序号比较项系统实施前系统实施后1交直流系统监测方式人工监测、定期巡检远

10、程在线监测、优化巡检2隐患发现时机依赖于巡检周期、且有人为疏忽可能实时监测、智能报警、及时发现3一体化管理各监控设备独立运行，信息孤岛严重一体化平台监测，实现了信息一体化管理4全面监控无丰富的图表画面，统一的配置管理系统实施对交直流系统智能化水平的影响序号比较项系统实施前系统实施后1数据利用情况各个监测系统孤立运行，数据成堆，没有组合利用一体化的平台，各监测单元信息共享，信息综合分析2蓄电池专家分析无，智能测试蓄电池的电压、内阻在蓄电池组在线监测的基础上实现了性能分析模型，能预估蓄电池性能值，给出维护意见3充电机专家分析无通过BP神经网络模型，实时评估充电机性能，给出智能报警。4直流馈线环网告

11、警和定值告警无有系统实施对实现状态检修的影响序号比较项系统实施前系统实施后1实时在线数据远程无法实时获取远程实时监测2大量的离线实验数据、巡检数据人工录入，准确性、实时性面临挑战对交直流信息进行充分融合3状态评估方法取决于人的因素，较慢系统中提供的各种智能模块，能够为状态评估积累经验，提供数据参考一体化电源与传统站用电源的效益比较对比项传统站用电源配置交直流一体化电源应用成效功能差别比较系统分离设计，无统一通信接口对外一个通信接口，连接简单实现站内电源统一组屏，集中监控，解决多厂的规约转换问题，电源网络化、一体化程度更高。经济效益比较交直流系统各子系统分别设计、安装，分别配置独立的蓄电池。一体

12、化电源统一设计，共用一组蓄电池和充电机一体化电源系统减少了屏柜数量，UPS、直流操作电源及通信电源共用一组蓄电池，减少了投资。工程管理子电源系统多规约、多接口与综自连接，需要多方联系一个厂家，一种规约与综自连接一体化电源安装调试方便运行维护设备、信息分散，需要四个专业来维护设备集中，一体化监控，一个专业维护实现了一套人马集中管理全站电源系统Text变电站交直流一体化系统功能模块介绍有源并网双向逆变装置（GINV），一体实现电池充电、放电 传统配置充电器对于直流母线来说，充电器是必不可少的。它实质上是一台整流器，把交流电整流后对直流母线充电，以维持其电压稳定。电厂中往往要配置三台或三台以上的充电

13、器并联运行，以增大充电电流和提高系统可靠性；放电负载设备电厂平均每年都要对电池进行一次较大的充放电（即核对性放电）以检查电池容量与老化情况。电池放电需要负载，这就是放电负载设备的来由了。它的内部往往是发热型电阻丝，电池放出电能以热量形式耗散。 放电负载设备凭借它在电能浪费方面的“出色”表现，在电厂中的应用已经逐渐减少。电池电能消耗在阻性负载上，白白浪费掉！且不仅是浪费，它产生的大量热能却又殃及空调系统。此外，放电产生的高温会严重影响周围精密设备的工作，甚至酿成火灾等隐患。一体化双向逆变装置配置 国电光宇有源并网逆变装置是一台业界首创，采用双向逆变技术，集充电逆变器与并网逆变器为一体的电力变换设

14、备。它即是充电机，又能并网发电。它的诞生，取代了传统配置中的两套设备充电器（直流操作电源）和发热电阻型放电负载设备。 产品特性： 1 采用间歇脉冲式电池充电管理IPBCMTM充电管理模式，能够有效延长蓄电池的更换周期，降低运营成本。 2 电池能源重新利用，几乎不产生热量！ 3 一机两用，即是充电装置也能并网发电。因此，取消了放电负载设备，节约了成本，节约了空间。 4 整机效率高 5 采用稳定的工频线路设计，配置工频隔离，有效隔离各种杂波对直流系统的影响。 6 采用先进的IGBT等新型功率器件，200%的功率容量设计，使整机的过负荷能力得到大大提升；同时加以多级的保护电路控制，轻松应对各种极端工

15、作条件。 7 多处理器DSP高速运算控制的智能化电池充放电管理，电池活化激活管理，更好的保持电池的化学活性，实践证明能够非常有效地延长电池的使用寿命；同时具备温度补偿、电池充放电容量实时测试、均浮充阶段的自动转换等功能。 8 并联型N+1冗余工作方式，提高系统的可靠性，高分辨率自适应均流 。 9 核对性放电时全自动，无需其它辅助设备，安全简单。 10 人性化菜单设计，组合键操作方式，方便使用。电力专用UPS（GYE） 概述 GYE系列电力专用（DC110/220）工业级UPS/逆变电源专门针对中国各电压级别的变电站、开关站、监控站等所设计，具有在线式、零延时转换功能，主要应用于负载对电压要求较

16、高的场所，如电力运动、RTU、电力载波、后台监控等，UPS利用站内现有直流系统中的长寿命、大容量电池，比常规UPS供电方案节约投资费用，减少系统维护，降低运行成本，大大提高供电可靠度。产品特色 输入、输出超隔离设计，真正的工业级电力专用UPS 全智能DSP集成控制技术与IGBT功率组件 超大LCD显示屏，量化显示UPS工作状态 标准的RS-232/485通讯接口及提供多路干接点输出 标准19“机架设计，符合电力组屏要求 无需另配蓄电池，节约投资 可组成并机及”N+1“模式冗余系统，大大提高供电系统可靠性 组屏方案 组屏的串联供电方式 组屏的并联供电方式直流电源（GYDW） 概述 GYDW系列电

17、源系统主要由智能高频开关电源模块、中央监控单元、免维护蓄电池和馈电回路等构成，具有重量轻、效率高、无污染、智能化程度高、操作维护方便、可靠性高等诸多优点，是传统直流电源成套装置的理想换代产品。 GYDW系列产品主要应用于电力系统，是保证电网及发电厂安全运行的重要设备，为各路断路器提供分、合闸电源，以及给二次回路中的仪表、控制回路、继电保护和事故照明等各种高低压设备用电提供直流电源。特别是在故障发生时，它是整个变电站内部各种控制装置，保护装置的备用电源，在整个变电、配电自动化系统中起着十分重要的作用。 于传统的相控电源相比高频开关电源具有稳压稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输出纹波及谐波失真

18、小、自动化程度高及可靠性高等优点。 智能高频开关直流电源工作原理 1 交流正常时 系统交流输入正常时，两路交流输入经过交流切换装置选择其中一 路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块将输入三相交流电转化为220V或110V直流，经隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给合闸负载供电。此外，合闸母线还通过调压装置与控制模块构成备份系统提供控制母线电源。 系统中的监控部分对系统进行管理和控制，信号通过配电监控分散采集处理后，再由监控模块统一管理，在显示屏上提供人机操作界面，还可以接入到远程监控系统。系统还可以配置绝缘检测仪或绝缘监察继电器，监测母线绝缘情况。 2 交流输入停

19、电或异常时 交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池供电。监控模块监测电池电压、发电时间，当电池放电到一定程度时，监控模块告警。交流输入回复正常后，充电模块对电池进行充电。交流配电单元充电模块充电模块充电模块充电模块充电模块充电模块降压装置控制分路合闸分路I路II路交流输入绝缘监测监控模块配电监控高频开关电源充电装置 主要性能 模块的主要功能是将交流电源变换为高品质的直流电源。模块构成： 全波整流及滤波器、高频变换及高频变压器、高频整流滤波器等。 模块额定电流为 20 A。多个模块并列运行时，有良好均流性能，在任何工况下，均流不平衡度小于3。 模块具有过电压、过电流保护和自动限流、报警等功能。 主要功能 正常浮充电（带温度补偿） 自动稳压限压短充（带温度补偿） 均衡充电运行（带温度补偿） 自动稳流限流功能 过