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1、国核重庆公司各位领导专家，大家早上好！,智能变电站交直流一体化电源系统,冷旭东 深圳市泰昂能源科技股份有限公司Shenzhen Tieon Energy Technology Co.,Ltd,智能变电站,采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。,智能变电站技术导则摘要,8.4站用电源系统全站直流、交流、逆变、UPS、通信等电源一体化设计、一体化配置、一体化
2、监控，其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转换为标准模型数据，以标准格式接入当地自动化系统，并上传至远方控制中心。8.5辅助系统优化控制宜具备变电站设备运行温度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机、加热器的远程控制或与温湿度控制器的智能联动，优化变电站管理。,一体化电源在项目中的体现,1、一体化配置(合格供应商均可实现）： (1)站用电源由一家供应商提供：生产、调试、服务统一. 解决了：工程协调问题。 (2)打破电源专业界限，统一配置。蓄电池共享为其中内容之一。2、一体化监控(合格供应商均可实现）-对应-智能变电站通信平台网络化、信息共享标准化 提高可靠性，利于调试，建立电源专业
3、开发平台。3、一体化设计(各公司考虑不一样）：共性问题统一处理.,目的,1.介绍各部分电源面临的问题及解决方案；2.探讨一体化电源发展方向,目 录,2,直流电源问题及解决方案,3,UPS电源问题及解决方案,1,交流电源问题及解决方案,4,通信电源问题及解决方案,5,一体化电源发展方向,问题1：级差配合问题,交流电源问题及解决方案,2011年7月220kV*变电站发生馈线支路BN短路,馈线开关不跳闸,站用交流进线开关不跳闸,站变零序保护越级动作,不闭锁交流电源备自投装置,备自投动作切换造成全站站用交流电源失电。,事故原因：（1）交流开关无级差配合；（2）站变零序保护动作未闭锁380V备自投。,交
4、流电源问题及解决方案,交流电源问题及解决方案,解决方案：（1）开关设计：进线开关+主馈电+终端开关（2）（进线开关+主馈电）-选择带定时限过流保护电子脱扣器开关；终端开关-5倍脱扣热磁开关。（3）380V备自投：具备进线过流、零序过流保护功能，动作后自动闭锁备自投。,交流电源问题及解决方案,交流电源问题及解决方案,问题2：开关安装问题安全性、方便性、经济性不能兼得1.低压固定式开关柜：单个开关检修维护困难；2.抽屉柜：大电流接插口难以人工目视检查是否到位；3.插拔式开关：价格高昂。,解决问题思路,可能路径：1.固定式开关（经济、安全）-解决方便性问题2.抽屉柜（方便）-解决大电流接插件安全性+
5、机械结构复杂经济性3.插拔式开关（安全、方便）-解决经济性问题。,解决问题思路分析,1.抽屉柜解决大电流接插件安全性+机械结构复杂经济性-难度大,复杂2.插拔式开关解决经济性问题：一般开关制造厂才能改进。给我们的只有一条路：固定式开关解决维护方便性问题。,解决固定式开关方便性,几只固定式开关加刀闸设计，仍然不能实现：单开关检修不影响其他开关运行目标。,刀闸,智能开关组件,将开关、传感器、智能电路集成设计为组合体。功能：标准化实现固定式开关安装、维护、智能监控。,解决固定式开关方便性,设计1：背景墙技术（墙后为出线端子、进线母线，墙面留开关接口）使开关、传感器能单独取下。,解决固定式开关方便性,
6、设计2：绝缘螺钉技术解决接口安全问题（螺钉紧固没有大电流接插口问题；拆卸开关没有触电危险）。,绝缘螺钉,解决固定式开关方便性,设计3：易损部件在开关不停电下实现安全维护。（信号灯采用弹片压接，无接线，维护不要停开关，可无危险更换）,指示灯组件,解决固定式开关方便性,设计4：无二次接线的智能化设计。增加开关回路不需进行二次线设计、施工。,智能进线开关模块,智能开关模块组屏效果,智能馈线开关模块正面,开模后开关模块,智能馈线开关模块背面,第2步：确认开关已断开后，打开开关模块面板盖,检修维护过程图示,第1步：分断开关,第3步：取下开关输入接口装饰板,第4步：拧松开关输入接口绝缘螺钉,第5步：取下开
7、关输入绝缘螺钉,第6步：拧松开关模块与背板接口螺钉,第7步：拨开闭锁开关,第8步：取下开关模块,智能开关组件,三大系列模块，灵活构建整个配电系统，满足施耐德/ABB 630A以下所有开关的使用需求。,单柜最大容量,智能开关组件,由智能开关组件“积木式”组成配电系统。,交流电源问题及解决小结,问题1：级差问题（1）开关带保护，动作定值、延时可整定；（2）避免事故扩大：在开关级差失效下，380V备自投具备可整定过流、零序保护功能，与站变保护配合，提前动作闭锁备自投。,交流电源问题及解决小结,注意：一次CT,装置内变流传感器均需考虑饱和问题。,交流电源问题及解决小结,问题2：开关安装问题（1）采用智
8、能开关组件解决固定式开关单独检修问题（背景墙技术、绝缘螺钉技术）（2）易损间无接线，可带电安全方便更换。（3）无外接二次线，全智能化设计。,目 录,2,直流电源问题及解决方案,3,UPS电源问题及解决方案,1,交流电源问题及解决方案,4,通信电源问题及解决方案,5,一体化电源发展方向,问题1：电池问题,直流电源问题及解决方案,（1）最差1只电池容量=整组电池容量 (2) 1根连接线损坏=整组损坏,背景1、串联蓄电池组单体影响整组(可靠性),专用蓄电池室？,背景2、蓄电池组防爆防燃难处理(安全性）,（1）在线监测电压、内阻测试精度、容量对应关系，有效吗？定期全容量核容试验才是硬道理。 开闭所、配
9、网自动化电池怎么核容？ （2）必须离线更换,背景3、串联蓄电池组不能在线维护(方便性),坏掉几只，剩下的电池报废？经济性？能否N+?配置,背景4、串联蓄电池组新旧电池不能混用、只能整组冗余配置(经济性),智能变电站要求电源按间隔分散配置怎么办？,背景5、蓄电池组难以分散布置(适应性）,以上问题原因探讨：,结论：电池串联连接带来的相关问题。,解决问题的基本思路,1、端电压：单电池DC/DC升压获得;目前无技术难点。2、容量=电流*时间，并联获得。最基本原理：能量守恒定律。,具体实现间接并联智能电池组件,单组件主要功能,1.DC12V-DC220V/DC110V2.并联均流3. 在线核容4.完善保
10、护5.在线更换 6.告警 7.通信,单组件主要技术参数,100W组件,500W组件,额定输出DC220V/2A(DC110V/4A)标准柜体可放置8个组件（含电池）,技术经济比较,技术经济比较,技术经济比较,技术经济比较,举例1：主网变电站应用,河北唐山110kV田庄站：集中组屏代替常规直流电源。常规直流电源配置：4台10A充电机；1组DC220V/200AH铅酸蓄电池组（单体2V/200AH/108只）.分析：充电机按N+1配置，去掉10A备用、电池均充电流20A，实际负荷电流10A.间接并联电池组件配置：16套DC220V/2A组件，每套配置1只12V/200AH铅酸蓄电池。,河北唐山11
11、0kV田庄站,举例2：主网变电站应用,湖北武汉110kV城东站：2012年3月通过国网“依托工程”评审。采用集中分散综合式配置。,举例1：湖北武汉110kV城东站,举例3：配网变电站应用,重庆35kV永新站一体化电源：集中组屏应用,举例4：配网变电站应用,浙江温州10kV三阳开闭所：集中组箱（宽800*深600*高1500）,举例4：配网变电站应用,浙江温州10kV三阳站：,举例5：配网变电站应用,10kV开关站（使用100W模块）,DC220V母线,举例6：其他应用,深圳供电局科技项目：基于智能电池组件解决变电站新旧电池混合应用问题的研究本项目实施后，可达成以下目标：1）建立基于并联智能电池
12、组件的直流系统；2）新旧电池、2V单体电池与12V单体电池可混合挂网使用；3）取得新旧电池在并联技术中充放电管理的经验,举例7：其他应用,东莞供电局科技项目：基于智能电池组件电池在线全容量核容研究在线充放电实现方法A 整定均充曲线相关参数；B停止充电模块输出；C监测并存储蓄电池放电电压、电流、时间等状态参数，累加放电量，通信上传信息；D控制充电模块按均充曲线进行充电，监测并存储蓄电池放电电压、电流、时间等状态参数，通信上传信息；E 产生相应事件记录，通信上传信息。,新技术推广判断标准,1是否符合国家行业政策？2是否有风险？3是否给客户带来好处？,政策分析,1、并联用智能蓄电池模块适应智能电网方
13、向：上行下达信息数字化传输、易实现更高级管理；2、符合“两型一化”政策： （1）资源节约型：更经济（一次、二次投资均节约） （2）环境友好型：节约了铅酸蓄电池使用量；也可使用绿色环保的磷酸铁锂电池。 （3）工业化：模块化设计,风险分析,1、正常运行时 “并联用智能蓄电池模块”中AC/DCDC/DC均运行，可靠性正常时在检验；,风险分析,2、正常运行时，可单模块独立通过定时/手动操作/遥控操作降低AC/DC输出电压，检验蓄电池+DC/DC回路的可靠性；而不影响其他蓄电池模块运行。3、并联结构多模块冗余。,问题2：绝缘问题目前，绝缘检测装置采用的检测原理主要有电桥平衡原理和变频探测原理.变频探测原
14、理易受直流系统对地分布电容的影响，并且注入的低频交流信号增大了直流系统的电压纹波系数，影响电源的质量。电力系统技术规范要求不采用此方法。,直流电源问题及解决方案,直流电源问题及解决方案,电桥平衡原理,在直流系统正常工作情况下，电子继电开关Jk1、Jk2保持闭合。R+、R- 一般趋近无穷大，此时，U+=-U-。当发生绝缘接地故障时，则R+或R-为有限值，此时U+-U-，当R+R-时，则有U+-U-，反之亦然。如果发生R+=R-都为有限值时，即正负母线绝缘电阻同等下降，此时U+=-U-，则需要进一步进行检测，检测步骤如下： 1)断开继电开关Jk2，保持Jk1闭合，测得正、负母线电压对地分别记为：U
15、+1，U-1； 2)断开继电开关Jk1，保持Jk2闭合，测得正、负母线电压对地分别记为：U+2，U-2；,直流电源问题及解决方案,1.直流母线对地电压不断波动问题如不断进行正负母线同时接地判断，JK1、JK2不停切换，将造成直流母线对地电压不断波动。如发生实际接地，易发生误动事故。解决办法：D3.1.4 微机绝缘监测装置的双极接地检测功能,即投入不平衡桥宜设为一天一次，检测时间应设为一天中工作最少的时段。如每天早晨8:009:00点。,直流电源问题及解决方案,2.两段直流母线绝缘监测装置配置问题如两段直流母线并列，对本台绝缘监测装置来说，另一台绝缘监测装置的接地电阻即为接地故障。解决办法： D
16、3.2.3同一组直流母线只允许有一个平衡桥接地回路，设在主电屏上。分电屏上的微机绝缘监测装置不得再设平衡桥接地回路。D3.2.4独立运行的两段直流母线，需要长时间并列运行时，应退出其中一组绝缘监测装置的平衡桥接地回路，使其只能用于支路接地选线。,目 录,2,直流电源问题及解决方案,3,UPS电源问题及解决方案,1,交流电源问题及解决方案,4,通信电源问题及解决方案,5,一体化电源发展方向,UPS（Uninterruptible Power System ）并联问题故障率偏高解决方案：提高设计、制造水平。,UPS电源问题及解决方案,目 录,2,直流电源问题及解决方案,3,UPS电源问题及解决方案
17、,1,交流电源问题及解决方案,4,通信电源问题及解决方案,5,一体化电源发展方向,问题：DC/DC馈线短路隔离问题,通信电源问题及解决方案,馈线短路下电参数特征,传统方式下：1.冲击负荷：馈线电流突然增大，充电模块短时保护，母线电压短时下降，蓄电池组短时放电；2.馈线短路：馈线电流突然增大，充电模块短时保护，母线电压短时下降，蓄电池组短时大电流放电启动开关脱扣，隔离故障。,馈线短路：馈线电流突然增大，DC/DC保护，总输出电流不超过1.2额定输出电流，如开关不能脱扣则母线电压长时为低压，故障不能隔离。,DC/DC电路不做任何特殊处理情况下： 1mS内限制短路电流至1.2Ie。 注意限流含义：不
18、是关断电流,解决方案,1.dc/dc本身：限流保护采用分段处理。Id7.5Ie,组件输出限流先降为7.5Ie,维持3S，再降为2.5Ie,维持120S，再降为1.2Ie。,2只DC48V/20A组件长期提供40A负荷电流，馈线短路下3S内提供300A故障电流。可保证32A微断开关故障跳闸。,2.增大滤波电容容值，避免电压陷落。以DC48V直流系统为例，要求母线电压波动范围不超过5%即2.4V.所需电解电容容值，假设提供故障电流为200A，维持10mS.所需电容值C=(I* t)/ U=200A*10mS/2.4V=0.8F,解决方案,馈线短路隔离试验情况,图：实验原理图 其中K1为63A微断，
19、K2为10A微断。,馈线短路隔离试验情况,初步试验结果：（1）DC/DC提高短时过载能力对馈线短路隔离有效。,图：模块输入AC 220V,输出DC 220V*2A,C1没有接，K1为直流C63A空开，K2为直流C10A空开，首先合上K2，再合K1，示波器黄色通道为模块输出电压，红色通道为模块输出电流。,馈线短路隔离试验情况,初步试验结果：（2）母线增加电解电容可防止在馈线短路故障隔离过程中母线电压下降幅度。,图：模块输入AC 220V,输出DC 220V*2A,C1=0.11F。K1为直流C63A空开，K2为直流C32A空开，首先合上K2，再合K1，示波器黄色通道为模块输出电压，红色通道为模块输出电流。,目 录,2,直流电源问题及解决方案,3,UPS电源问题及解决方案,1,交流电源问题及解决方案,4,通信电源问题及解决方案,5,一体化电源发展方向,几个问题讨论,1.一些小室没有交流就不能搞一体化电源吗？,500kV常熟南一体化,几个问题讨论,2.一体化电源核心思想是什么？蓄电池共享？,祝各位领导工作顺利、生活幸福！,帮助客户创造价值，是泰昂不懈的追求,
