一体化电源系统简介

一体化电源系统邢耀达一体化电源系统简介系统构成及工作原理系统性能及指标一二三目录交流电源直流电源通信电源UPS电源一、一体化电源系统简介1.1一体化电源系统的概念一体化电源：（IntegratedPowerSupplyEquipment）将直流电源、电力用交流不间断电源（UPS）和电力用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC/DC）等装置组合为一体，共享直流电源的蓄电池组，并统一监控的成套设备。该组合方式是以直流电源为核心，直流电源与上述任意一种电源所构成的组合体，均称为一体化电源设备。——DL/T1074-2007《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》交流电源AC直流电源AC/DCUPS电源AC+DC/AC通信电源DC/DC逆变电源DC/AC1.2一体化电源系统的主要构成（1）交流电源的输入来自站用变压器或自备发电设备，主要功能是将变压器的输出电能合理分配给各个用电负荷，负荷主要是三相380V和单相220V的交流用电设备，如站内照明、空调、生活设施以及直流电源和UPS等；（2）直流电源的输入来自交流电源，主要功能是将交流电转换为直流电（额定电压220V或110V），为电池组充电，同时为变电站的控制、保护、信号、高压断路器操作机构和事故照明等负荷提供直流供电；（3）通信电源的输入来自直流电源，主要功能是将直流电（220V或110V）转换为48V直流，为变电站的通信设备（如载波机、调度机和光纤通信设备等）提供直流供电；（4）UPS电源的交流输入来自交流电源，直流输入来自直流电源，主要功能是为站内重要的交流用电设备（后台机、服务器等）提供不间断的交流供电；（5）逆变电源（INV）的输入来自直流电源，主要功能是为变电站的照明设备等提供交流供电。1、共享直流电源的蓄电池组；2、建立了统一的网络化信息管理平台；3、可实现远程控制；4、对防雷单元统一优化配置，对直流电源进行统一EMI处理；5、设计简化，并可建立智能专家管理系统，减少人为操作。1.3一体化电源系统的主要特点与常规变电站交直流电源系统比较，可以看出变电站一体化电源具有下列新的技术特点：二、系统构成及工作原理2.1一体化电源系统（110kV变电站典型配置）110kV变电站典型配置：（1）交流电源两路进线（来自#1站用变和#2站用变），通过ATS形成单母线接线方式（一般不分段）；（2）直流电源采用单电单充（单套电池组和单套充电机）；（3）直流电源母线采用单母线接线；（4）UPS和通信电源各配置1套。2.2一体化电源系统（220kV变电站典型配置）220kV变电站典型配置：（1）交流电源两路进线（来自#1站用变和#2站用变），通过3个具有电动操作的断路器（非ATS）或2个ATS形成单母线分段接线方式；（2）直流电源采用双电双充（两套电池组和两套充电机）；（3）直流电源母线采用单母线分段接线形式；（4）UPS和直流电源充电机两路交流进线来自同两段交流母线，2套直流电源充电机交流进线配置了进线自动切换装置；（5）通信电源配置两套，其直流输入分别来自两段直流母线，均分变电站内的通信负荷，两套独立运行，不设联络。（6）UPS电源配置两套，其直流输入分别来自两段直流母线，均分变电站内需要不间断供电的设备的交流负荷，两套UPS有两种工作方式：主从运行方式和分列运行方式。交流电源1#交流进线PEABCQF11WhWh1A1PA1V1PV12#交流进线ABCQF12WhWh2A1PA2V1PV2ABC常用备用←→ABCNATSLLLNPENLLLPE...PE...ABCNSPDSPD单母线运行方式单母线运行方式：母线不分段，两路进线电源分别来自两站用变，经过ATS（双电源自动转换装置）互为备用。当其中一路电源失电后，ATS自动切换到另一路电源。ATS工作方式一般可设为自投自复和自投不自复运行方式。*ATS可分为PC级和CB级交流电源交流电源“三合二”运行方式：（1）两路进线开关(QF1、QF2)和联络开关(QF3)同时只能有两个处于闭合状态。（2）QF1、QF2和QF3的闭合和断开通过电操实现，均参入自动运行。（3）手动操作时，开关操作顺序为“先断后合”。（4）自动运行时，监控监视每个开关的状态，监控通过电操使开关由闭合变为断开或由断开变为闭合，都要通过检测相应开关的状态，验证动作是否正确执行。......1#交流进线PEABCQF1WhWh1A1PA1V1PV12#交流进线ABCQF2WhWh2A1PA2V1PV2LLLNPENLLLPEPEA1B1C1N1SPDSPDABCQF3三合二MMMA2B2C2N2“三合二”运行方式交流电源双ATS运行方式：I段和II段母线均分变电站交流负荷，即两路进线均分负荷，当其中一路失电时，另一路给变电站全部交流负荷供电，而当失电的一路恢复正常后，仍然要恢复到I段和II段母线均分变电站交流负荷的供电方式，这样，就要求两个ATS必须工作在主备方式（自投自复），而不能工作在互为备用方式双ATS运行方式......1#交流进线PEABCQF1WhWh1A1PA1V1PV12#交流进线ABCQF2WhWh2A1PA2V1PV2LLLNPENLLLPEPEA1B1C1N1SPDSPDA2B2C2N2ABC常用备用←→ABCNATSABC常用备用←→ABCNATSABCABC交流输入充电装置合闸馈出控制馈出调压装置绝缘监察蓄电池组总监控装置远程通讯直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源系统主要包括充电装置、蓄电池组、交/直流配电单元、降压装置以及监控组件（包括模块监控、绝缘监测、电池巡检）等。单充单电运行方式直流电源ABCQF21ABCQF22~...~ABCABCATS-1A2PA1V2PV1-+QF23A2PA1+-QF25V2PV1......HM-HM+KM+KM+HM+HM-/KM-ABCN蓄电池整流模块馈线回路降压装置直流电源充电装置：将交流电变换为直流电，一方面给电池充电，另一方面为负荷供电。额定输出电压一般为220/110V。蓄电池组：提供合闸机构所需的瞬间大电流。在交流停电时，为负荷供电。交流配电、直流配电：为直流电源系统中的充电装置、各控制负荷和动力负荷进行电源的合理配置。降压装置：接于合闸母线和控制母线之间，用于精确调整控制母线电压维持在稳定值。监控组件：采集整个直流系统的信息，进行相应的控制，实现对蓄电池的自动管理。主要包括：绝缘检测仪、在线监控装置、电池巡检单元等。双充双电运行方式直流电源ABCQF21ABCQF22~...~ABCABCATS-1A2PA1V2PV1-+充电输出开关A2PA2+-QF252V/500Ah104只V2PV2ABCN-+充电开关+-解列开关ABCQF21ABCQF22~...~ABCABCATS-1A2PA1V2PV1-+QF23A2PA2+-QF252V/500Ah104只V2PV2ABCN-+QF24+-QS2+-母联开关......KM+HM+HM-/KM-......KM+HM+HM-/KM-三充两电运行方式直流电源ABCQF11ABCQF12~...~ABCABCATS-1A1PA1V1PV1-+QF13A1PA2+-QF152V/500Ah104只V1PV2ABCN-+QF14+-QS1ABCQF21ABCQF22~...~ABCABCATS-2A2PA1V2PV1-+QF23A2PA2+-QF252V/500Ah104只V2PV2ABCN-+QF24+-QS2+-QS1......HM+HM-HM+HM-......ABCQF31ABCQF32~...~MK11-MK15110V/40AABCABCATS-3A3PA1V3PV1-+QF33ABCN-+QF34合闸母线与控制母线的区别：1、控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合闸母线提供瞬时较大的电源，平时无负荷电流。在合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。2、控母电压一般为220V，合母电压稍高一些，为240V。合闸母线：直流电源屏内供断路器合闸机构等动力负荷的直流母线。控制母线：直流电源屏内供保护及自动控制装置、控制信号回路等的直流母线。充电装置是直流系统中最为关键的设备，它的技术指标高低与运行稳定与否就直接关系直流系统的技术指标及运行稳定性。作用：从单相或三相交流电网取得交流电，并将其转换为符合要求的直流电，一方面为负荷供电，同时为蓄电池进行充电（均充和浮充）。充电装置的作用直流电源充电模块额定容量的要求高频开关充电装置的额定电流应满足:①浮充电运行的要求：②初充电的要求：③均衡充电的要求：为蓄电池10小时放电电流(A)为直流经常负荷电流(A)很显然满足均衡充电要求的电流是控制条件。充电模块的配置jccIII1001.010)25.1~1(IIcjccIII10)25.1~1(10IjcI直流电源充电模块数量配置：1、容量同时满足蓄电池均充电需求和经常性负荷供电需求；2、模块数量应满足N+1或N+2冗余配置原则。模块数量可按以下公式计算：充电模块的配置21nnnnIIIn负荷均充25.1~0.11时），（当时），（当7261112nnn1n，为满足均充和经常性负荷所需模块数量；2n，为冗余数量。直流电源蓄电池是储存直流电能的一种设备，它能把电能转变为化学能储存起来（充电），使用时再把化学能转变为电能（放电），供给直流负荷，这种能量的变换过程是可逆的。目前较为常用的为阀控式铅酸蓄电池！蓄电池直流电源直流电源蓄电池充放电相关概念定义浮充电：在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿蓄电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电。核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，只要其中的一个单体蓄电池放到了规定的终止电压，应停止放电。直流电源蓄电池充放电相关概念定义定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电。限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。通信电源通信电源通信电源的输入来自直流电源，主要功能是将直流电（220V或110V）转换为48V直流，为变电站的通信设备（如载波机、调度机和光纤通信设备等）提供直流供电。...+-QF41A4PA1V4PV1-+QF42...PEGND-48VSPDUPS电源UPS电源UPS电源的交流输入来自交流电源，直流输入来自直流电源，主要功能是为站内重要的交流用电设备（后台机、服务器等）提供不间断的交流供电。平常工作时检修开关处于断开状态！！检修作业时需遵循作业规程！检修开关旁路开关交流输入开关直流输入开关输出开关馈出开关双UPS电源运行方式——主从运行方式UPS电源主从运行方式：一台UPS正常输出，为负荷供电，另一台UPS作为备用模块，当主机发生故障时，切换装置自动切换到从机，由从机进行供电。双UPS电源运行方式——分列运行方式UPS电源分列运行方式：两台UPS独立同时工作，各带一段负荷，同时通过母联开关互为备用。平时母联开关必须保持断开状态！三、一体化电源性能参数参数名称参数值交流电源额定电压380V1min工频耐受电压（有效值）2.5kV直流电源交流输入电压380V±15%输入功率因数≥0.94直流电压调节范围99～143V（DC110V）198～286V（DC220V）稳流精度≤±0.4%稳压精度≤±0.35%纹波系数≤0.35%效率≥91%均流不均衡度＜±2.3%参数名称参数值UPS电源输入电压交流：380V或220V直流：99～143V（DC110V）198～286V（DC220V）输出电压调节范围220V±2%效率≥91%输出电压精度（稳态）220V±0.5%输出频率精度50Hz±0.3%过