T-CERS 0007-2020 110 kV及以下变电站 并联型直流电源系统技术规范

ICS

29.020K

80 T/CERS

specification

for

parallel

DC

power

supply

system

substations

withvoltage

of

or

less

kV2020-09-18

发布 2020-09-18

实施

发

布T/CERS

0007—2020 前言 2引言 31

范围 42

规范性引用文件 43

术语和定义 44

符号、代号和缩略语 55

系统设计 55.1

并联型直流电源系统 55.2

并联电源组件 55.3

并联型电源变换模块 65.4

过载续流电路 65.5

接线方式及网络 66

保护与监控................................................................................................................................................. 66.1

保护 66.2

测量、信号和监控 77

设备选择..................................................................................................................................................... 87.1

并联电源组件 87.2

蓄电池 97.3

并联型电源变换模块 97.4

保护电器与隔离电器

107.5

续流二极管与续流回路熔断器

107.6

电缆

108

设备布置................................................................................................................................................... 109

试验........................................................................................................................................................... 10

运行维护................................................................................................................................................. 12附

录 A

并联型直流电源系统图

13附

录 B

并联型电源变换模块过载输出特性曲线

14附 录 C

并联型直流电源系统过载续流电路

15附

录 D

（规范性附录）

并联电源组件数量选择

16附

录 E

（资料性附录）

并联型电源变换模块过载输出特性曲线试验

18T/CERS

0007—2020 本标准按照

GB/T1.1-2009

给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国能源研究会电能技术专委会提出并归口。深圳市泰昂能源科技股份有限公司、中能国研（北京）电力科学研究院。本标准参加起草单位：电力规划总院有限公司、国网经济技术研究院有限公司、中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司、国网冀北电力张家口供电公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网重庆市电力公司检修分公司、国网天津市电力公司滨海供电分公司、国网河北省电力有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、中国电力企业联合会电力建设技术经济咨询中心、山东鲁能智能技术有限公司、国网山西省电力公司、国网山西省电力公司沁县供电公司、上海良信电器股国网浙江省电力有限公司经济技术研究院、上海电力设计院有限公司、天津电力设计院有限公司、云南电网有限责任公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、湖北电力勘测设计院有限公司。本标准主要起草人：陈能民、殷建刚、杨忠亮、冷旭东、赵燕茹。本标准参加起草人员：陈志蓉、闫培丽、孙茗、王洪、吴志琪、孙杨、郭艳霞、赵应春、田金刘应洁、王云辉、戴云航、余祥坤、叶铮、纪哲夫。本标准为首次发布。T/CERS

0007—2020近年来，蓄电池问题一直困扰电力行业。并联型直流电源系统为解决蓄电池连接结构以及运行维护等问题而设计，该技术具备单体电池开路直流电源系统不退出运行、不同生产时间及不同品牌的蓄电池可以混合使用、自动在线全容量核容等优势，有利于提高直流电源系统供电可靠性和运维效率。并联型直流电源系统已在110kV及以下变电站规模应用，已在220kV变电站试点应用。该技术为国内首创，截至目前，国家和行业层面尚无针对并联型直流电源系统的相关标准，市场对该类标准的需求十分迫切。本标准制定的目的是为了使并联型直流电源系统满足安全可靠、技术先进的要求，统一并联型直流电源系统的设计原则，从设计、试验、运行、维护等各环节给予规范。T/CERS

0007—2020110

kV

1 范围本标准规定了并联型直流电源系统的系统设计、保护与监控、设备选择、设备布置、试验、运行维护的技术要求。本标准适用于

kV及以下变电站的并联型直流电源系统。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T

19638.1 固定型阀控式铅酸蓄电池

第1部分：技术条件GB/T

19826 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求DL/T

459-2017电力用直流电源设备DL/T

724 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T

1392直流电源系统绝缘监测装置技术条件DL/T

5044 电力工程直流电源系统设计技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1并联型电源变换模块

power

conversion

module并联接入直流电源母线的电力电子变换模块，能够将交流电源、单个蓄电池（串）电压变换为直流母线电压，具备对单个蓄电池（串）进行充放电管理的功能。3.2并联电源组件 parallel

power

subgroup由单个蓄电池（串）与其对应的并联型电源变换模块组成的集合体。3.3并联型直流电源系统 parallel

DC

power

supply

并联电源组件之间以并联连接方式为主要特征的直流电源系统。3.4过载续流电路 overload

continuous

current

T/CERS

0007—2020为保证并联型直流电源系统承受一定的冲击、短时过载及馈线故障可靠隔离而设计的电路。3.5间歇式充电

charging蓄电池充电到电压设定值即退出充电，放电到电压设定值后再启动充电的方式。4 符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。Ah：蓄电池容量单位（安时）dBI：蓄电池10h率放电电流值，AMOS/IGBT-氧化物半导体场效应晶体管/Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect

Transistor）/（Insulated

Gate

Bipolar

）BMS：蓄电池管理系统（Battery

Management

System）5 系统设计5.1 并联型直流电源系统5.1.1 并联型直流电源系统由交流进线切换电路、并联电源组件、直流母线、DCDC

变换模块（通信电源）、过载续流电路、直流断路器、馈线回路等组成，并统一监测和控制。并联型直流电源系统电气接线图参见附录

A。5.1.2 直流系统电压宜采用

220

V

或

V。5.1.3 在正常运行情况下，直流母线电压应为直流系统标称电压的

105%。5.1.4 并联型直流电源系统宜采用集中式，也可根据变电站设备布置及负荷情况采用分布式。5.1.5 根据变电站规模和重要程度，

1

套并联型直流电源系统，当采用分布式布置时，也可按区域分别设置

1

套并联型直流电源系统。5.1.6 直流负荷分类、负荷统计应符合

DL/T5044

的要求。5.1.7 系统供电能力应满足

GB/T

19826

的要求。5.2 并联电源组件5.2.1蓄电池宜采用磷酸铁锂电池、阀控式铅酸蓄电池等类型。5.2.2 并联电源组件蓄电池（串）端电压宜采用

12

V、

V

或

V。5.2.3 并联电源组件交流输入端口应设置交流开关，直流输出端口应设置直流断路器,当该直流断路器有极性要求时，应采用反极性接线。5.2.4 型电源变换模块便于独立更换。5.2.5 每套并联型直流电源系统并联电源组件个数不宜少于

3

1

个备用组件。T/CERS

0007—20205.3 并联型电源变换模块5.3.1电流宜采用

2

A、4

A、8

A、16

A。5.3.2 能力应保证系统总输出电流幅值、持续时间位于最大额定电流的馈线直流断路器脱扣曲线动作区。5.3.3 过载输出特性宜设计为反时限特性，输出特性曲线参见附录

B。5.3.4 并联型电源变换模块应具备温度补偿功能。5.4 过载续流电路5.4.1 参见附录

C。5.4.2 出电流幅值、持续时间位于最大额定电流直流断路器脱扣曲线动作区时，可不设计过载续流回路。5.4.32s

C

型直流馈线断路器最大额定电流的

15

倍。如不能满足，应设计过载续流电路。5.4.4 过载续流电路输出电压不应低于直流电源系统标称电压的

87.5%标称电压。5.4.5电池放电；当直流母线电压大于过载续流电路输出电压时不允许对蓄电池充电。5.5 接线方式及网络5.5.1 运行方式下，两段直流母线应分别独立运行。5.5.2动切换到备用电源，切换过程应不影响直流系统的正常运行。5.5.3直流馈线回路应装设直流断路器。5.5.4 并联型直流电源系统应采用不接地方式。5.5.5 DL/T5044

的要求。6 保护与监控6.1 保护6.1.1 并联型直流电源系统应具备交流停电自动恢复功能。6.1.2 并联型电源变换模块交流输入端应装设防雷电路和保护电器。6.1.3并联型电源变换模块的蓄电池（串）出口宜装设保护电器。T/CERS

0007—20206.1.4 保护功能。6.1.5 保护功能。6.1.6 并联型电源变换模块直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池续流回路应装设保护电器。6.1.7保护电器选择、选择性配合应符合

DL/T

5044

的要求。6.2 测量、信号和监控6.2.1 每套并联型直流电源系统应装设一套微机总监控装置，装置应具备以下功能：a测功能。总监控装置至少应能直接监测以下数据：1）直流母线电压、电流；2）单个并联电源组件输出电压、电流；3）交流输入电压、电流(电流为可选项)；4）直流母线对地电压；5）直流母线对地电阻；6）重要馈线回路电压、电流；7）蓄电池（串）电压、电流、内阻、温度。b要断路器/开关位置状态等监视功能。总监控装置至少应能监测以下状态：1）交流进线电源状态（过压、欠压、失压、缺相）；2）交流输入开关状态（分、合、跳状态）；3）交流电源切换装置状态（主、备投及双分状态）；4）交流防雷器状态（失效）；5）并联电源组件输出开关状态（分、合、跳状态）；6）并联电源组件运行状态（均充、浮充、供电、核对性放电）；7）联络开关（分、合状态）；8）直流馈线开关状态（分、合、跳状态）；9）直流母线状态（过压、欠压、失压、接地、交流窜入、直流互窜）。c）

具备通信接口，实现对设备的遥信、遥测、遥调及遥控功能。d）

具备接收时钟同步信号功能，同时应具备软件对时功能。e）

具备手动或根据设定方案自动进行并联电源组件蓄电池在线全容量核容功能。f）

并联型直流电源系统设备发生下列情况时，总监控装置应能发出声光报警信号：1）交流输入过压、欠压；2）交流输入断路器脱扣；3）并联电源组件输出断路器脱扣或熔断器熔断；4）直流母线过压、欠压；T/CERS

0007—20205）馈线断路器脱扣；6）并联电源组件故障；7）直流母线绝缘故障；8）绝缘监测装置故障；9）防雷器故障；10）续流二极管异常；11)总监控装置故障；12）电池故障。g）

具备告警记录和事件记录功能：1）告警记录：系统告警发生及复归时，装置应能自动按时间标识记录告警文本信息，越限告警文本信息应包含告警时刻的具体数值；2/程序自动判断等）。h）

当采用磷酸铁锂电池时，应具备与磷酸铁锂内置电池管理系统（）通信功能。6.2.2 并联型直流电源系统应具备在线全容量核容监控功能，该功能宜满足以下要求：a）并联型电源变换模块应具备手动启动和远程启动的蓄电池在线全容量核容功能；b）远程启动蓄电池在线全容量核容，同一时间仅允许对一个并联电源组件进行操作；c）蓄电池在线全容量核容，蓄电池放电电流宜采用

1.0I10；d池安全运行；e报警；f蓄电池放电下限电压、蓄电池充电上限电压、核容容量等；g能。6.2.3 每套并联型直流电源系统应装设直流电源绝缘监测装置。绝缘监测装置的功能应满足

DL/T1392

的要求。7设备选择7.1 并联电源组件7.1.1 并联电源组件配置数量和容量应满足如下技术要求：a）

满足全站事故全停时间内的放电容量；b）

满足事故初期（1min）冲击负荷电流的放电容量；T/CERS

0007—2020c）

满足蓄电池组持续放电时间内随机冲击负荷电流的放电容量。7.1.2 并联电源组件数量选择应符合附录

D

的要求。7.2 蓄电池7.2.1 阀控式铅酸蓄电池宜采用

12

V

的组合蓄电池，也可采用单体为

2

V

的蓄电池，阀控式密封铅酸蓄电池性能应符合

的要求。7.2.2 磷酸铁锂电池宜采用单体为

3.2

V

BMSBMS

应具备与并联型直流电源监控装置的通信功能。7.2.3 式运行。7.2.4 铅酸蓄电池充放电参数根据

5044

求：a）

单体电池浮充电压：V～V，默认值

V；b）

单体电池均充电压：V～V，默认值

V；c）

单体电池事故放电终止电压：V；d）

充电电流范围：≤10；e）

放电电流范围：≤10。7.2.5蓄电池保护及报警要求应符合

5044

模块中任一单体电池电压超过允许充电电压上限值，应停止对电池模块充电并告警。7.2.6蓄电池(串)

12

V

的组合铅酸蓄电池时，容量不宜大于

Ah，采用

24

V

的组合铅酸蓄电池时，容量不宜大于

Ah，采用

48

V

的组合磷酸铁锂电池时，容量不宜大于

。7.3 并联型电源变换模块7.3.1 并联型电源变换模块基本性能应符合下列要求：a）

交流输入额定电压：V/220V；b）

交流电源频率：50Hz；c）

直流输出额定电压：V

或

V；d）

稳流精度：≤±1%；e）

稳压精度：≤±0.5%；f）

纹波系数：≤；g）

效率：≥；h）功率因数：

≥；i）均流不平衡度≤±5%；j）

噪声：＜55（距离装置

1m

处）。7.3.2 离。70MOSIGBT708025

30

702520T/CERS

0007—20207.3.3 散热方式宜采用自冷。7.3.4 并联型电源变换模块交流输入电源中断时，直流电源应保证无延时输出。7.3.5 应具有带电插拔功能。7.3.6 在额定负载下长期连续运行，内部各部件或器件温升最高应不超过表

1

中规定值。表

1 表

1 模块各部件或器件极限温升7.3.8 并联型电源变换模块应具备软启动功能，软启动时间

3s～8s。7.3.9 并联型电源变换模块应具备单节电池电压、电流、内阻、温度等监测功能。7.3.10 并联型电源变换模块应具备与总监控装置通信并接受总监控装置的控制功能。7.3.11 /手动进行均衡充电/浮充电切换功能。7.3.12 并联型电源变换模块恒流充电时，充电电流的调整范围为(20～100)%额定电流。7.4 保护电器与隔离电器直流断路器、熔断器、隔离开关选型应符合

的要求。7.5续流二极管与续流回路熔断器7.5.1 应满足系统最大短路电流要求。7.5.2 馈线故障不能隔离时及时动作，切断续流输入输出回路。7.5.3 过载续流电路中续流熔断器应具备报警辅助接点。7.6电缆直流电源系统电缆截面的选择计算应符合

的要求。8 设备布置8.1

并联型直流电源系统宜组柜集中布置在二次设备室中。10

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-2017

DL/T

459-201710

DL/T

459-20176.4.1111

DL/T

459-20176.4.1212

DL/T

459-20176.4.1313

DL/T

459-20176.4.1414

DL/T

459-20176.4.1515

DL/T

459-20176.4.1616

DL/T

459-20176.4.1717

*)

DL/T

459-20176.4.1818

DL/T

459-20176.4.1919

DL/T

459-20176.4.20

20

*)T/CERS

0007—20208.2

并联型直流电源屏应留有运行和检修通道，通道宽度应符合

5044

的要求。9试验试验方法参照

相关要求。并联型直流电源系统试验项目应符合表

2

的规定。表

2表

2

并联型直流电源系统试验项目21

T/CERS

0007—2020 DL/T

459-20176.4.21.1 DL/T

459-20176.4.21.222 DL/T

459-20176.4.22*)10 运行维护10.1

并联型直流电源系统的运行维护应符合

的规定。10.2

检验、监控单元检验、直流监控信号报警及三遥功能检验、直流监控自动控制程序检验、绝缘监测装置检验、并联型电源变换模块性能检验（稳压、稳流、纹波系数、限流、过流、并机均流不平衡度、正常充电程序等）、蓄电池在线自动核容检验、过载续流电路检验、直流母线连续供电能力检验。10.3

年后每年自动进行一次核对性放电。当采用手动核容时，宜采用

2I

电流放电，采用自动核容时，宜采用

I电流放电。10.4

放电电流、终止电压、容量等。12T/CERS

0007—2020附录A（资料性附录）并联型直流电源系统图图

A.1

为并联型直流电源系统示意图。-

- -

-~ ~

-

-~ABCN图

A.1

并联型直流电源系统示意图并联型直流电源系统基本结构为：单个蓄电池（串）与一台并联型电源变换模块相连，组成一个并联电源组件，类似的多组件中模块的直流高压输出端并联形成直流电源母线。

AC220V

通过并联型电源变换模块整流电路后输出至直流母线带电中断时，由蓄电池（串）经模块放电回路输出，实现不间断供电。13T/CERS

0007—2020附 录B（资料性附录）并联型电源变换模块过载输出特性曲线Ie

T

1.1

倍

Ie

限流输出。图

为供参考的并联型电源变换模块过载输出特性曲线。图

B.1

220

V/2

A

并联型电源变换模块过载输出特性曲线图14T/CERS

0007—2020+

-附 +

-（资料性附录）并联型直流电源系统过载续流电路图

C.1

为并联型直流电源系统过载续流电路示意图。

图

C.1

并联型直流电源系统过载续流电路示意图利用并联型直流电源系统中各支路蓄电池（串）与交直流母线及其他支路蓄电池（串）载续流熔断器与

DC220

V/DC110

V

直流母线连接。过载续流串联蓄电池组只具有对直流母线流串联电池组电压以下，则同时由过载续流串联电池组提供电流。15T/CERS

0007—2020附 录 D（规范性附录）并联电源组件数量选择D.1

并联电源组件总输出额定电流应大于事故持续负荷电流。负荷电流的要求，按式（）计算出并联电源组件数量

n。n1=

Isg×Kc/Idbl

…………………（）式中：Isg----交流停电时，变电站事故一分钟后最大持续性负荷电流，单位为安培（A）；Kc

----冗余系数（一般取

1.2）；Idbl

-单个并联电源组件额定输出电流，单位为安培（A）。D.2

计算出

n2步骤如下：1）按现行行业标准计算出相同母线额定电压

U的串联型蓄电池组容量

Ccl。2）按式（）计算串联型蓄电池组额定总能量。Wcl=

Ume×Ccl

…………………（）式中：Wcl

---

串联型蓄电池组额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Ume

---

直流母线额定电压，单位为伏特（V）；Ccl

---

串联型蓄电池额定容量，单位为安培小时（）。3）按式（）计算单个并联电源组件蓄电池（串）总能量。Wdbl=

Udbl×Cdbl

…………………（）式中：Wdbl

---单个并联电源组件额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Udbl

---单个并联电源组件额定电压，单位为伏特（V）；Cdbl

-单个并联电源组件额定容量，单位为安培小时（Ah）。4）根据能量守恒定律，考虑并联型电源变换模块工作效率，按式（D.4）计算出并联电源组件数量

n。n2=Wcl/（Wdbl×η）…………………（）式中：Wcl

串联型蓄电池组额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；Wdbl

---单个并联电源组件额定总能量，单位为伏特安培小时(VAh)；η