一种变电站用智能交直流一体化电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变电站用智能交直流一体化电源系统,该系统利用系统化技术对交直流一体化电源系统进行设计，将站用电源系统对变电站站用交流、直流、逆变、通信部分并结合工程实际，将智能变电站所有控制部分模块化、单元化，该系统由充电模块、直流进线及馈线、交流进线及馈线、降压模块、逆变电源、蓄电池模块构成，整体装置在直流馈线开关中完成直流馈线的监控部分设置，变电站供电部分智能化、一体化、网络化，该系统解决了站用电源2次设计复杂的问题以及施工2次线多和跨屏2次电缆多的问题。同时减少了屏柜数量，完成了照明系统和监控系统的智能互联，可以为变电站建设和运行成本减少50％以上。少50％以上。少50％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站用智能交直流一体化电源系统


[0001]专利技术涉及变电站的领域,尤其涉及一种变电站用智能交直流一体化电源系统。

技术介绍

[0002]变电站内部供电系统的稳定运行是供电可靠的前提。近年来，随着互联网与自动化技术的发展，数字化与智能化设备被大量的应用于变电站中，为提高电源管理的可靠性具有积极的意义。传统变电站电源系统由直流部分、交流部分、UPS、通信系统等构成。各个子系统的设计制造到现场的安装调试由不同的生产厂家对应负责，后期运行维护也由相应的专业人员负责检修。随着智能变电站系统的成熟发展，较多智能变电站在投运后逐步提出了交直流一体化电源设计。
[0003]在智能变电站设计运行中，将传统变电站各个子系统完成统一化设计、统一化安装配置、统一化监测控制。利用直流变换器直接接入直流母线代替了通信蓄电池组，应用智能终端，合并单元等装置，利用庞大的交换机组。因此，改变传统变电站的不足，使智能变电站的电源更加可靠、合理。此外，技术更加先进，减少人力资源投入，完成自动化设计具有现代化的意义。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足,本专利技术提供一种变电站用智能交直流一体化电源系统。
[0005]本专利技术所利用的技术方案是，该系统利用系统化技术对交直流一体化电源系统进行设计，将站用电源系统对变电站站用交流、直流、逆变、通信部分并结合工程实际，将智能变电站所有控制部分模块化、单元化，该系统由充电模块、直流部分交流进线、降压模块、逆变电源、蓄电池模、功率模块、馈线开关构成，整体装置在直流馈线开关中完成直流馈线的监控部分设置，变电站供电部分智能化、一体化、网络化；
[0006]该系统各个电源形成统一管理维护，实时监督各部分是否有损坏产生，所述监控部分利用以太网以双绞线为传输介质，并利用IEC61850作为通信协议，将智能开关模块应用于全站站用电源开关的控制当中，将开关、各类传感器以及功能集成电路集成一体，该智能开关模块内的所有1次回路开关和2次回路开关互相隔离，保证2次侧回路的监测功能不受1次侧回路的干扰，该智能变电站交流进线3回，进线开关分别分布于3个屏柜中；
[0007]所述智能开关模块完成进线开关和母线电压电流的监测数据采集，同时将进线和母线的统一控制，智能开关模块的布置方式利用3面屏柜完成所有进线和母线的控制与监测；
[0008]所述馈线开关利用开关、各类传感器和功能集成电路集中的智能模块化设计，在这种方式下，单个交流开关模块同时管控多个开关，单个开关柜内的开关容量增大，减少占用馈线屏柜的数量，利用智能模块化设计后，馈线屏柜数量为4面，进线屏柜数量为3面，所需总屏柜数量仅为7面，同时这种模块化的开关系统将所有站内开关的远程控制以及进线、
母线的实时监测。
[0009]进一步地，所述馈线开关由输出接口及标准通信接口构成，该部分对各厂家、各型号开关规格参数主要通过集成设计技术的使用完成汇总过程，适用各品牌开关的安装，利用软铜牌连接部分一次线，以确保开关与模块间灵活可靠的连接。
[0010]进一步地，所述馈线开关使用PCB板走线作为二次电缆，在馈线开关内部集成电流传感器、电压及温度检测功能，完成对电流/压、温度参数的实时采集过程，通过各模块的智能采集单元完成模拟量数据到数字信号的转换过程后再将其上传至总监控处理分析，根据RS485通讯协议，同时能够汇总电流、电压、温度、功率数据，模块具有较高的通用性，便于生产和后期维护，为大数据计算提供支撑。
[0011]进一步地，所述直流部分交流进线由直流总监控、指示灯、端子及交流进线断路器、接触器、监控器、防雷器构成，用于220kv及以下变电站的交直流一体化电源系统，该部分的电源包含两路交流电源，为确保直流电源交流供电的可靠性，供电质量通过交流监控单元进行检测，两路电源通过利用交流接触器进行自动投切即利用正常交流电源供电。
[0012]进一步地，所述直流部分交流进线为个体存在的直流部分交流进线的各组成器件，以导致型号选择、安装方案上的差异，通过断路器、接触器、交流监控、防雷器进行模块化设计以作为标准化模块，将其集成于一个模块内，以标准的交流输/输出端子及通讯接口作为对外预留接口，全模块一体化电源利用标准RS485方式作为通信方式及协议，按照标准协议规范各功能模块通信协议点位，完成不同厂家模块的共用。
[0013]进一步地，所述功率模块，通过对四个功率模块进行集成设计，具有在线热插拔功能，提高使用过程的规范性，再将集成后的大模块均完成标准接口的设计包括输入、输出、通讯接口，提高在线维护的质量和效率，通过更换大模块，接口与原模块保持一致，完成快速更换或技术升级。
[0014]进一步地，站内照明、风机的智能控制设计，该系统中增加照明开关的智能控制模块，利用传感器、监控设备、控制器与开关之间的互联与通信，完成照明设备与监控设备的相互关联，并根据监控设备的监控环境与区域控制照明设备的开启，在该照明控制系统的基础上，仍保留手动开启方式，同时该电源系统对风机与空调设备设计智能控制系统，通过温度与湿度传感器采集环境温度与湿度，达到空调和风机的自动运行，并保留人工操作方式。
[0015]进一步地，电源一体化智能监控系统的总体设计，该系统的站用交直流电源系统的监控方案利用工作进线、备用线及重要回路电动操作，完成断路器的远程断开与合闸操作，将进线部分安装CPU控制器完成对装置的监控，并涵盖系统的测量控制和记录。
[0016]进一步地，该系统将各种常规开关、传感器、高性能微处理器安装在1个开关柜内，完成信息采集，控制开通关断在1个开关柜内完成，在通信层利用上行下达的数据处理模式，对外通信利用光纤为媒质，对内利用双绞线，完成变电站电源状态共享功能，设计供电总监控模块，其他的通信模块全部通过总线系统接入总监控模块，供电总监控模块，通过网络接口与上位机通信。
[0017]该系统对交直流混联系统无功优化，设立目标函数以降低交、直流系统的网络损耗P
loss
为优化目标y，可表示为:
[0018]y＝minP
loss
[0019]P
loss
＝P
ac，loss
+P
dc，loss
[0020]式中P
ac，loss
、P
dc，loss
分别为交流系统网损和直流系统网损，可表示为:
[0021][0022][0023]式中N
l
、N
d
分别为交流系统支路数和HVDC个数；G
k
为支路k的电导；U
i
为节点i的电压幅值；θ
ij
为节点i和j间的电压相角差；I
dk
为第k个HVDC的直流电流；R
dk
为第k个HVDC的直流线路电阻；
[0024]所述目标函数的约束条件分为等式约束和不等式约束；
[0025]所述等式约束，对于无换流器相连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，该系统包括充电模块、直流部分交流进线、降压模块、逆变电源、蓄电池模、功率模块、馈线开关、智能开关模块构成，整体装置在直流馈线开关中完成直流馈线的监控部分设置，变电站供电部分智能化、一体化、网络化，该系统各个电源形成统一管理维护，实时监督各部分是否有损坏产生；所述监控部分利用以太网以双绞线为传输介质，并利用IEC61850作为通信协议，智能开关模块应用于全站站用电源开关的控制当中，开关、各类传感器以及功能集成电路集成一体，该智能开关模块内的所有1次回路开关和2次回路开关互相隔离，2次侧回路的监测功能不受1次侧回路的干扰，该智能变电站交流进线3回，进线开关分别分布于3个屏柜中；所述智能开关模块对进线开关和母线电压电流的监测数据采集，同时将进线和母线的统一控制，智能开关模块的布置方式利用3面屏柜完成所有进线和母线的控制与监测；所述馈线开关包括开关、传感器和功能集成电路集中的智能模块，单个交流开关模块同时管控多个开关，单个开关柜内的开关容量增大，减少占用馈线屏柜的数量，利用智能模块馈线屏柜数量是4面，进线屏柜数量是3面，总屏柜数量是7面，同时对所有站内开关进行远程控制以及进线、母线的实时监测。2.如权利要求1所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，所述馈线开关由输出接口及标准通信接口构成，对不同型号开关规格参数利用集成设计技术的使用完成汇总过程，利用软铜牌连接部分一次线。3.如权利要求2所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，所述馈线开关使用PCB板走线作为二次电缆，在馈线开关内部集成电流传感器、电压及温度检测功能，完成对电流/压、温度参数的实时采集过程，利用各模块的智能采集单元完成模拟量数据到数字信号的转换过程后再将其上传至总监控处理分析，根据RS485通讯协议，同时汇总电流、电压、温度、功率数据。4.如权利要求3所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，所述直流部分交流进线由直流总监控、指示灯、端子及交流进线断路器、接触器、监控器、防雷器构成，在220kv及以下变电站的交直流一体化电源系统下使用，该部分的电源包含两路交流电源，两路电源通过利用交流接触器进行自动投切即利用正常交流电源供电。5.如权利要求4所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，所述直流部分交流进线利用个体存在的直流部分交流进线的各组成器件，将型号选择、安装方案上的差异，通过断路器、接触器、交流监控、防雷器进行模块化设计作为标准化模块，将其集成于一个模块内，以标准的交流输/输出端子及通讯接口作为对外预留接口，全模块一体化电源利用标准RS485方式作为通信方式及协议，按照标准协议规范各功能模块通信协议点位，不同厂家模块共用。6.如权利要求5所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，所述功率模块，通过对四个功率模块进行集成，再将集成后的大模块均完成标准接口的设计，包括输入、输出、通讯接口，通过更换大模块，接口与原模块保持一致。7.如权利要求6所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，站内照明、风机的智能控制设计，该系统中增加照明开关的智能控制模块，利用传感器、监控设备、控制器与开关之间的互联与通信，照明设备与监控设备的相互关联，并根据监控设备的监控环境与区域控制照明设备的开启，在该照明控制系统的基础上，保留手动开启方式。
8.如权利要求7所述的一种变电站用智能交直流一体化电源系统，其特征在于，该电源系统对风机与空调设备设计智能控制系统，通过温度与湿度传感器采集环境温度与湿度，空调和风机的自动运行，并保留人工操作方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健新，熊蕴，张真卿，李峻岭，吴昊，任维银，张欣，
申请(专利权)人：连云港智源电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：