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摘要：直流电源操作系统作为一个独立的电源，不受系统运行方式的影响，主要为高压开关柜的直流操作机构的开关分、合闸，保护、控制回路，事故跳闸，应急照明等提供直流电源，是当代电力系统控制、保护的基础。本文就通过分析变电站直流系统改造的必要性和改造后所取得的效果，介绍了智能高频开关电源系统的性能特点及其各部分的作用和在改造过程中的改进情况。
关键词：变电站；直流系统；改造
1 引言
随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，有许多常规的变电站被改成综自站，但是改造后原有直流设备的缺点如：发热量大、没有远方功能、功率因数低、体积较大等逐渐显现出来，而原来的直流设备均采取传统的相控电源，效率低、纹波系数大，在电磁辐射、热辐射、噪声等方面都不尽人意，所以必须引起足够的重视并加以改造，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化。
2 变电站直流电源系统的作用
变电站直流电源系统主要用于为变电站控制保护装置、自动化装置、高压断路器分合闸机构、通信、计量、事故照明等装置提供电源，其性能与质量直接关系到变电站设备的安全可靠，甚至影响到整个电网的稳定运行。
3 变电站直流电源的系统构成
变电站直流电源系统主要由交流进线、充电装置、监控单元、馈线回路、蓄电池组、绝缘检测装置等组成。
3.1交流进线
交流进线主要由交流接触器、交流输入开关、防雷器等部件组成。为了保证交流供电的可靠性，交流进线大多使用两路交流输入，此时就需要配备带机械互锁装置的交流接触器或是双电源自动切换装置，两路交流电源应分别取自站用电不同段的交流母线。
3.2充电装置
充电装置采用智能高频开关电源模块，具有体积小、效率高、扩容方便等优点。模块采用N+1冗余设计，可带电热拔插。多个模块并列运行时，具有良好的均流特性。每个模块内部具有监控功能，能不依赖总监控单元，独立工作。模块具有输入过压、欠压、缺相或相间不平衡、输出过压、欠压、短路、模块过温保护等功能。
3.3监控单元
微机监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分。装置一方面能根据直流系统运行状况综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理；另一方面还能将整个电源系统的信息以客户指定的通讯协议上传到后台，而且能适应直流系统各种运行方式。监控单元一般有按键式和触摸屏两种操作模式，用户可以根据自己的需要灵活选择。
3.4馈线回路
根据用户的实际需要设计一定数量的馈线回路，包括馈线开关、状态、报警触点、指示灯等部件。
3.5蓄电池组
蓄电池组的形式，蓄电池组是直流系统的重要组成成分，一般选用阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池的配置，为满足控制和保护冗余供电需要，220~500kV变电站直流电源系统均应配置两组高频充电装置和两组蓄电池；为满足无人值班直流供电冗余需要，110kV变电站直流电源系统宜配置两组高频充电装置和两组蓄电池。电池组的安装方式，蓄电池组可以采用集中安装和分散安装两种方式。集中安装一般采用组屏安装然后与其余的充馈电柜等安装在一起；分散安装则需设立独立的电池室，将电池安装在电池架上。用户可以根据现场的实际情况选择合适的安装方式。当变电站设有继电保护装置小室时，一般采用分散安装这一方式。
接线方式：（1）一组蓄电池直流系统采用单母线分段接线或单母线接线。单母线分段接线分为两种类型：一组蓄电池配置一套充电装置，二者接入不同母线段；一组蓄电池配置两套充电装置时，两套充电装置接入不同母线段，蓄电池跨接在两段母线上。（2）两组蓄电池直流系统采用两段单母线接线，蓄电池组分别接于不同母线段，两段母线之间设置联络电器。它可分为两种类型：两组蓄电池配置两套充电装置时，二者接入不同母线段；两组蓄电池配置三套充电装置时，两组蓄电池及两套充电装置分别接入不同母线段，第三套充电装置经切换电器对两组蓄电池进线充电。蓄电池组出口保护器，蓄电池组出口保护器大多采用熔断器，由于多种因素导致熔断器熔断后其报警触点不能可靠的发出报警信号，所以运行人员不能及时发现蓄电池组自动脱离直流母线的重大故障。一旦发生异常，将会导致全站直流失压，造成非常严重的后果。
4 直流系统设备改造中改进的问题
1）改进了新设备直流馈出线部分的不合理布置
为节省投资，我们利用原来直流系统的控制、信号及合闸电路的出线，但与新设备馈出线的位置及大小都不相适应，为此，我们对新设备直流馈出线部分按现场实际情况进行了改造，使安装更加容易，布线更为合理，运行更加可靠。
2）添加了蓄电池的放电电路
改造后的直流系统设备经过两年来的运行，技术指标合理，各项参数显示正确，操作方便、直观，自动化程度高，维护工作量大幅度减少，设备保护功能齐全，能可靠动作。反映故障及时且准确无误，对电池能自动管理无须专人维护，设备运行稳定可靠，从未发生影响正常供电的现象。
5 变电站交直流电源系统状态检修应用设计
变电站交直流电源系统状态检修应用需要从以下三个方面设计：第一是从变电站现场实时采集信息，第二是将信息整合、并由通信上传远方监控中心，第三步是远方监控中心对获得的信息进行分析处理，最后提出运维、检修建议，并实现相关远动控制措施。
（一）采集信息。变电站站端设备负责实时采集数据，其中包括开关量釆集模块、直流开关控制模块、蓄电池远程放电模块、蓄电池内阻测试模块、充电装置监控模块、绝缘监测模块、蓄电池在线测量模块、就地监控单元等。
（二）信息通信。通过协议转换和变电站监控主机解决数据格式和通信协议不统一的问题、这些采集量通过站端信息平台（监控主机）传到远方监控中心，数据由远方监控中心分析软件负责分析与处理。
（三）分析、处理信息。分析、处理信息生成状态评价，进而做出检修建议及远控。数据的分析、处理由远方监控中心管理分析软件负责，它是系统实现的关键环节，其包括客户端和数据发布WEB服务器。远方监控中心的客户端与各变电站监控主机装置之间使用C/S构架，客戶端向现场交直流监控设备通讯、发布指令，接收和处理回送的采集量，解释数据规约，及评价设备状态、进而产生决策建议，对电源系统实现全方位的运维与检修。
6 结语
综上所述，根据实际情况可以看出，在目前变电站直流电源系统改造工作中还存在着一些需要解决的问题，其问题产生的主要原因是因为传统电源端和负荷端之间缺少一定的统一性，并且缺少了相应的规范工作。因此，针对目前变电站直流电源系统改造中存在的问题，应该对直流系统中涉及到的问题进行全面了解，对相关技术环节作出明确的规定，同时将相应的强制标准进行全面落实，从而才能在根本上对问题进行解决。
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