变电站和发电厂直流电源系统概述

　　变电站和发电厂的直流供电系统是控制与保护自动化、高压开关、通信开关、计量、应急照明等设备的重要电源。其性能和质量直接关系到变电站乃至供电系统的正常运行。直流电源功能类似于变电站的“心脏”，对变电站的安全可靠运行至关重要。可靠稳定的电源是国防和自动化设备安全稳定运行的前提。更何况，无人机和集成式变电站的大规模采用、可编程和数字化变电站的普及和应用、智能电网和智能变电站的发展以及变电站自动化水平的不断提高，电力系统问题日益突出。

　　2典型直流系统的主接线如图1所示。

　　两个电池充电器的直流电源必须包含两根单线，并且两个直流总线之间有一个连接装置。每个电池和充电器必须连接到另一个总线。在更换过程中，不应从直流总线上取出电池，在更换过程中，允许两节电池在短时间内并排运行，直流系统不应接地。

　　直流由直流电源系统组成，主要由以下组件组成：交流输入、充电模块、监控单元(进给状态监测单元)、交流输入、电源和电源。电压控制、绝缘控制装置(接地选择)、电压控制装置硅片电路(可选)，电池控制单元(可选)，电池控制单元(可选)有关详细信息，请参阅图2中的直流电源网络、电池。

　　3.1交流充电器的交流输入端子必须安装两个电路，两个交流电源必须从站的不同部分的交流总线中取下。打开和关闭双向交流输入充电器时，开关必须稳定可靠。如果交流充电器的两个输入端子未切换，则交流充电器的每个输入端子应均匀地划分为充电模块的数量。

　　高频开关充电器的主要功能是将交流电转换为高质量的直流电源。该模块包括整流器和全波滤波器、高频转换器和高频变压器以及高频整流滤波器。模块必须具有监控功能，以显示内部输出电压/电流值，并且独立运行，而无需依赖监控单元。它必须具有保护和报警功能，并且可以通过软启动功能连接到过渡。

　　3.3监控单元(包括进给状态控制单元)是射频开关和监控单元、测量单元、报警器和控制系统的主要组件。需要根据直流系统的运行状态全面分析和数据，控制和管理整个系统。馈送状态监控模块应能够检测每个直流电源开关的位置，并与监控单元通信，以确定所有直流电源的运行状态。

　　3.4电压和隔离检查(包括接地选择)允许在线监控直流和接地系统的绝缘状态(包括直流总线和馈线的隔离状态)，并自动检测故障电路。它可以控制轮胎的质量正负张力，并检测每个分支的正负电阻。为了实时监控直流系统中的隔离状态，必须安装隔离监控设备。

　　3.5硅通电路提供硅通电路，以高效充电，并满足直流电源管理总线的电压要求。电路应采取措施防止硅电池打开。额定电流应符合电路负载的最大连续电流要求，并且应具有您的能力。

　　3.6电池控制监控电池的基本运行状态，收集并记录电池中和每个情况下的实时电压、电流和环境温度，并检测电池端的过高或过低电压以及电池一端的低或过低电压。每个电池之间的电压差过高，电池的环境温度过高或过低，电池的充电电流过大，报警内容(如电池的浮动电流过高)

　　3.7直流网络中的直流电路分为电路和辐射功率模式，电路主总线或小总线上的二次直流电源必须通过直流断路器连接到两个直流总线，通常有一个开环，必须安装在环形电源的机身和分支上。直流保险丝与直流断路器在直流电气系统中的电平差差协调原则：应注意上下电平之间的协调。在比较直流断路器和保险丝时，应考虑性能差异，并相应地调整电平差。下一级直流开关不应连接到保险丝。如果上部和下级都是直流开关，则根据4级或更高电流水平的差异选择和调整给定电流。如果电池输出是保险丝，最底层是直流开关，建议根据给定电流选择不同的协调，两倍。变电站不得安装超过4级直流保护装置。

　　3.8电池是一种可重复使用的化学能源。它可以将储存的化学能转化为电能，为负载供电，这是一种称为放电的过程。当反应相关物质释放成电能后，充电器可以注入直流能量，并将电能转化为化学能。此过程称为引导。大中型变电站通常使用连接到多个电池的电池作为直流源。这是一个独立的电源系统，与主系统的操作模式无关。如果系统在一定条件下一次发生故障，甚至失去变电站中的所有交流电源，系统将保持可靠运行一段时间，以确保正常的直流负载运行，从而具有高功率的可靠性和稳定性。此外，电池具有稳定的电压和大容量，可应用于复杂的继电器保护和自动化设备，可用于远程控制直流控制机构中的各种开关。

　　新技术在直流电源系统中的应用

　　4.1先进控制设备功能的应用

目前，对于符合智能电网要求的变电站，没有国内外未维护的直流监控系统。进一步完善直流系统的智能功能，实现实时直流仿真系统、报警显示系统、自动诊断系统、远程接入服务系统等功能。除了一般要求外，无人变电站的直流监控系统还必须满足以下高级功能要求：一个单一数据平台，用于实时监控各种工作状态。支持可视化操作和维护，具有智能警告、全面的数据分析、自我诊断、远程维护和其他功能。这些功能对于正确理解现场直流电源系统中存在的问题、加快响应、故障排除和及时纠正工作条件参数至关重要。这将是未来在无人变电站开发直流监控系统的发展趋势。

　　4.2改进的绝缘检测技术绝缘检测设备应具备以下特点：

1.总线的每个部分必须安装两组之间的绝缘检测套件和通信接口。2.每套正常工作3.具有以下报警功能：交流交叉报警、直流交叉报警、绝缘报警、总线电压故障报警、电池接地位置指示器、二次总线网络识别功能和自检功能。绝缘检测设备检测到的数据和信号的分类分析通过通信接口发送到监控设备。使用被动触点发送重要警报。增加交流报警、直流报警等环形检测功能，有效提高了直流电力系统的安全性。

　　4.3电池在线和远程监控电池是直流系统和最终线路系统的独立备用电源

由于电池等待时间长、电池生产质量好、电池日常管理和维护，电池能否在关键时刻运行?在变电站的安全可靠运行中起着重要作用。要加强日常专业电池的维护和管理，及时改进状态监测，发现潜在危险。在线电池监控设备可以在线监控电池电压、电流、温度和内部电阻，并智能预测电池容量。通过测量电池设置，您可以确定电池内部是否存在问题。实时电池在线远程监控，在线远程监控电池寿命，及时评估电池设备性能，提高操作安全性，减少工作量，提高设备维护质量。

　　4.4在直流电系统中使用锂离子电池是近年来发展起来的一种新型无毒、环保的电池。

它们具有特种功率高、使用寿命长、自放电率低、工作温度范围广、维护工作量大等优点。但是，由于它是用于频繁充电和放电的起动电池，因此它用作在浮动充电模式下运行的直流源。为了对安全稳定的电池运行进行研究，系统已经测试并收集了锂电池的各种曲线和系数等重要数据，包括使用范围、工作参数、系统组成确定和电气过程设备选择等。变电站项目规划、计算、调试、安装和审查后，研究成果逐步推广和应用。

　　4.5电厂直流综合工程的完整电源包括交流电源、直流电源、逆流电源、备用电源和通信电源集成电源设计是变电站全电源系统的设计：

1)采用单一监控平台，避免不同电源之间通信不一致、新发现和电源间通信困难等缺点，可根据负载要求进行优化；2)错误预警(如在线电池监控)等功能，并集中监控设备的安全性和效率；3)通过屏幕可以显著减少各种电源之间的电缆数量；4)综合防雷设计降低了整个系统成本，提高了矿井的运行性能；5)不同开关品牌与电源之间协调不协调的问题可以一起考虑；6)在整个变电站的供电过程中均匀使用电池，避免分散投资和电池维护，使变电站电池更便宜、更可靠。集成的数据管理和分析使整个电网的维护变得简单而高效。然而，集成通信与过载和短路相结合需要仔细和系统地研究。