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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优化方法。
关键词：变电站；直流系统；优化
1 变电站直流电源系统运行中存在的问题
1.1直流电源系统绝缘监察装置原因
变电站直流电源在使用中，需要使用较长的二次电缆进行连接，外部设施组成也较为复杂，外面部分受环境影响较大，如果处在潮湿区域，经过长时间的运行，电线表面就会出现一些腐蚀，虽然设备还能够运行，但一些精细设备就会呈现功能不足的问题，元件灵敏度下降、工作效率不强的情况时有发生。只有全面保护好绝缘监察装置，才能避免出现死机现象，有效保护全站系统直流电源，避免出现地址丢失的现象，而绝缘监察装置在同一母线多路电源下降时不能及时发出报警，造成数据错误。系统直流电源的网络拓扑对绝缘监察装置是否正常运行造成直接的影响，很多绝缘监察装置馈线屏使用的是辐射状态，运行回路到下一站的时候，又接上了小母线，出现了环网结构，造成接地时不能自动检测，选线就会出现错误。
1.2直流电源系统接线存在相关问题
变电站直流电源接线有着非常严格的规定，环网结构出现问题的几率非常大，不利于快速排查故障点位置，这种现象多发生在老旧变电站和绝缘部分不灵敏的变电站。在直流空开熔丝级别上也会出现配合不力的现象，直流回路中的熔断器、空气开关是直流电源系统重要的元件，能够成为馈线回路供电网络断开和间隔的辅助。熔丝或空开的级别需要做到良好的配置，按标准要求进行有效配置，才能得到优质选型，全面避免出现空开特性不同导致的级别差错。
1.3充电机使用问题分析
充电机是重要的设备，在日常维护工作中，相关操作人员不能正确使用充电机，对工作原理与运行细节缺少必要的保护，更不能从技术专业层面理解充电机额定电压数据，时常出现错误的操作，在全面了解性能与原理，才能通过正确操作完成指令，可以先行断开交流电源输入部分，然后再依次断开充电机与电池之间线路，在保证电池不漏电的基础上，完成各指令。多数变电站相控电源出现问题，都是自身原因导致的，一些不必要的损失就是在运行中发生的，造成电池和系统直流电源不能安全可靠运行，对电力正常供应形成障碍，影响了供电安全。一些变电站在设备安放上，较为随意，不能合理进行摆放，特别是充电机和蓄电池的位置，放置不合理，导致操作起来不方便，还有一些设备安放在没有通风口的地方，室内通风设备不完善，当放电出现高热时，就会直接导致室内温度超高，这时候，如果不能及时进行降温处理，就会造危害到电池的使用寿命，使供电质量得不到保障。
2 变电站直流电源系统配置优化方法
2.1直流电源系统的设备优化
与我国传统的变电站相比，变电站承载了一部分直流电的负荷，并且还需要承载其他部分的逆流电。如果在变电站正常工作时发生了直流电停电的问题，变电站的全部系统中就会产生逆流的负荷，这会对蓄电池造成非常严重的损坏。所以，在选择蓄电池的类型时需要将这些问题考虑其中。在变电站直流电源系统的日常工作中，蓄电池的最大电流放电能力可以产生重要的作用，所以需要不断提升蓄电池的基本电容量。
但是这并不意味着蓄电池的电容量提升的越大越好，如果蓄电池的电容量超过了一定限度，变电站中整个直流电源系统的日常工作性能就会急剧下降。一般情况下，只要在原来的标准电容量工作性能发生一定程度的下降时，在原来的标准电容量的本身上提高一个层次就可以保证系统的正常运作。
在发生重要情况时，需要对蓄电池进行放电的测量，具体的操作方法是将蓄电池放置在事故放电之中一个小时的时间，然后对其进行发电冲击的试验。每次进行发电冲击的时间应该保持在500ms，每次放电冲击时需要间隔两秒钟的时间。就110kV以上的变电站而言，因为它的设备数量比一般变电站多，所以可以给它配备两个蓄电池构成蓄电池组，再安装两个充电装置构成电力双充配置。
2.2充电装置优化
一般变电站直流系统中的充电机由晶闸管相控整流和工频变压器及滤波装置构成。这类充电机的缺点是一旦充电模块发生故障，就需要停机维修，并且时间很长，这就导致蓄电池得不到充电，变电站电源处于没有保证的危险状态。如果采用双电机，则会增加成本。因此，在直流系统优化时，充电机中的整流装置可用IGBT这种高频开关替代晶闸管。它不仅具有开关速度快、输出容量大、输入阻抗高的特点，还能很好的解决输入谐波、功率因数等问题，是提高变电站自动化程度的可靠的供电装置。为了提高系统的可靠性，电源模块最好采用N+1冗余高频开关，也就是说，用多个高频开关逆变器代替充电机，使其中N个模块承担额定负载，剩下的一个为备用模块。这样，当一个模块发生故障时，不会影响系统的运行，不需要全容量备用，这不仅减少了成本，同时也使系统的可靠性得到提高，提高其优越性。如果高频开关和监控系统一起使用，则可通过监控系统实现充电装置对蓄电池组的充电功能，并且，即使监控系统发生故障，充电模块可变为均充电状态，从而保证系统的可靠性，使系统正常工作。
2.3直流馈线网络优化
变电站直流系统馈线网络采用辐射式，即对于220kV及以上线路和主变的元件的每套保护和控制单元，直流系统用大量单独馈线直接向其供电。对于规模比较大，电压等级较多的变电站，还可采用就地直接分屏的辐射式馈线网络，即直流分屏上的两段直流分母线直接从直流系统的两条总母线上各引一路电源为其供电，然后直流分屏以辐射式为各套保护装置提供两个相互独立的直流电源。这不仅简化了馈线网络，又降低了成本。
2.4直流系统负载的优化
我国国家电网规定：如果变电站系统220kV或220kV以上的话，在设计的过程需要安装两个蓄电池组，以保证电力供应充足。如果是110kV以下的变电站系统配备一个蓄电池组就可以保证意外发生时，能够维持正常的工作。在对直流电源系统进行设计时，设计者应该对直流电源系统能够所应用到的相关设备进行仔细的研究，对超过负荷的相关设备进行一定程度的限制。对于同种类型的设备来说，应该选择能耗较低的，从而有效的达到节能减排的作用。比如在直流电源的系统中在出现事故时，事故现场的信号显示灯可以选择LED灯具，它的耗能比较低，而且还能够在一定程度上降低直流电源系统中蓄电池的负荷电量，它的作用对于延长直流电源系统中蓄电池的使用期限和供电的有效时间而言有着重要的意义。
3 结束语
综上所述，加强对智能变电站直流电源系统优化问题的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的智能变电站直流电源系统应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体优化实施措施与方法的科学性。
参考文献：
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