摘要：文章從常規變電站通訊電源系統的設計出發，系統地分析了常規變電站通訊電源裝置組成的優點及弊端，提出智慧變電站採用一體化電源的改進方法。通過對遼寧220 kV王鐵變電站通訊電源的設計，驗證將通訊電源納入站內一體化電源的方案是合理的、可行的。
關鍵詞：通訊電源;智慧;一體化;整流;可靠
0引言
“十二五”期間隨著智慧變電站在全國各地的鋪開建設，採用智慧化、集約化裝置已經成為變電站設計者的共識。通訊電源裝置在常規變電站的設計中一直獨立設定，為通訊裝置、繼電保護光電轉換裝置提供可靠、穩定的電源。但該套裝置佔用空間大、裝置投資高，有些功能與站內直流系統相似，已經不能滿足智慧變電站裝置的簡約化、經濟化、網路化的要求。因此通訊電源在智慧變電站的改進已經成為智慧變電站設計者關注的問題。
1常規變電站通訊電源系統
目前通訊電源系統主要包括交流配電屏、直流配電屏、高頻開關電源、免維護蓄電池四個部分。隨著變電站對通訊電源可靠效能的不斷提升，220 kV及以上電壓等級的常規變電站設計為兩套獨立的通訊電源系統。以遼寧地區變電站為例，每座變電站配置1臺交流配電屏、2臺直流配電屏、2臺高頻開關電源，2組免維護蓄電池。具體方案如圖1所示。
通訊電源正常工作時，通訊裝置由開關電源供電，同時開關電源對蓄電池組充電，確保蓄電池處於滿容量工作狀態。當交流系統或開關電源裝置出現故障時，由蓄電池對通訊裝置進行供電。故障恢復後，通訊電源進入正常工作模式[1]。
圖1常規變電站通訊電源系統
Fig.1 Communication power system in conventionalsubstations這種方式的好處在於通訊電源的可靠性比較強。根據國家電網公司十八項反措施內容“為提高繼電保護的可靠性，重要線路和裝置必須堅持按雙重化配置互相獨立保護的原則。雙重化的線路保護應配置兩套獨立的通訊裝置，兩套通訊裝置應分別使用獨立的電源”。當其中一套電源發生故障時，另一套電源所帶的通訊裝置和線路保護裝置還能正常執行，不影響變電站各類的資訊傳送。
缺點在於裝置繁多，工程投資大，佔用變電站空間大，工作人員不好管理。
2智慧變電站通訊電源的改進方法
隨著智慧變電站在全國的鋪開建設，對通訊電源的要求也越來越高。智慧變電站具有無人值守、集中控制、裝置共享等特點，因此需要對變電站內電源進行整合、優化。一體化電源就是將目前常規變電站內的交流電源、直流電源、UPS、蓄電池以及通訊電源統一組屏、統一監控、統一管理的電源系統。它集中為站用繼電保護裝置、自動化裝置、通訊裝置以及事故照明裝置提供直流供電，實現站用電源整體模組化、網路智慧化[2]。
一體化電源的應用省去了通訊蓄電池組。通訊電源屏、直流配電屏、UPS屏都由站用蓄電池組集中供電。通訊電源的整流模組由AC/DC整流模組改為DC/DC直流變換模組。輸入電流由原來的AC 380 V輸入，改為DC 220 V輸入。電流由站用直流電源屏引來，經DC/DC變換器變換後輸出DC 48 V，供給通訊裝置及繼電保護光電轉換等裝置。當站內直流系統發生故障時，通訊電源屏由站內蓄電池統一提供供電。這與常規變電站通訊電源採用專用蓄電池浮充的原理相似，但採用一體化電源後蓄電池的容量及供電時間需對全站直流系統統籌考慮，目前蓄電池大多維持在3～4 h不間斷供電。上述方案如圖2所示。
原有通訊電源的防雷系統採用的是三級防雷，即通訊機房進線處、交流電源輸入端以及直流電源輸出端均加裝SPD浪湧保護器。採用一體化電源後，由於輸入端採用DC 220 V輸入，通訊電源屏與直流電源屏緊靠佈置，因此僅需在直流輸出側加裝SPD即可。
由於一體化電源具有模組功能共享、開放式平臺等優點，可以將通訊電源屏直接納入一體化電源的監控作系統中，由站內統一監控處理。
3一體化電源在智慧變電站的應用
遼寧220 kV王鐵變電站設計為智慧變電站，一體化電源已在該變電站得到成功應用。為了滿足變電站對通訊電源可靠效能的需求，該電源系統設計為兩套獨立的直流裝置。每套直流裝置與1個通訊電源屏相連，使兩套通訊電源屏保持獨立執行。站用蓄電池分別與直流配電屏、UPS、通訊電源屏相連。
王鐵變電站將傳統的通訊電源系統的7個電源櫃(包括1個交流配電櫃、2個高頻開關電源櫃、2個直流配電櫃、2個蓄電池櫃)整合為2個通訊電源櫃，不僅滿足了兩套獨立通訊電源輸出的要求，同時大大節省了工程的投資成本，有效地利用了裝置空間。每個通訊電源櫃採用4只DC/DC 30 A直流變換模組，替代原有的4只AC/DC30 A整流模組，在模組配置上延續以前N+1的配置方法，既保證了通訊電源的容量，又保證了電源的穩定性。通訊電源櫃內部設定狀態監測模組，監圖2一體化電源系統圖Fig.2 Integrated power supply system·智慧通訊·劉娜等通訊電源在智慧變電站的改進·79·測資訊通過RS-232介面將資料上傳至站內電源監控系統，實現電源一體化監控方式。系統首次將通訊蓄電池與二次直流系統的蓄電池單元合併，當站內直流單元發生故障時，同樣可以由蓄電池組繼續為通訊裝置供電，保證不間斷供電4 h的.要求。
4智慧變電站通訊電源系統的展望
將通訊電源納入一體化電源系統的設計是智慧變電站通訊電源的發展趨勢。因此DC/DC模組的效能直接關係到整個通訊電源系統的效能。由於DC/DC模組的工作原理與AC/DC模組的工作原理不同，使得兩者電源的工作效率和模組的使用壽命存在差異。如何合理配置DC/DC的模組數量及容量大小，既能保證供電負荷又能降低裝置投資成本，將裝置的全壽命週期理念應用於設計中都是今後的在工程設計中需要注意的問題。
5結語
一體化電源將變電站內直流系統、UPS系統和通訊電源系統成功結合，通過一體化監控系統實現了站內電源裝置智慧化。一體化電源的應用大大縮減了變電站的投資，有效地控制了變電站機房建築面積。目前，一體化電源在遼寧220 kV王鐵變電站執行狀態良好。隨著一體化電源陸續在全國各地變電站的應用，國家電網公司提出的技術先進、效能可靠、節能環保的設計理念將得到驗證。