随着变电站内直流设备增加，蓄电池容量配置越来越大。为减少直流蓄电池容量配置，以及在交流全部失电情况下，优先保证重要直流负荷供电，国网河北省电力有限公司经济技术研究院的研究人员李亮玉，在2021年第12期 《电气技术》 上撰文，提出变电站内直流负荷分级原则，将全站负荷分为3级，针对不同级别负荷，给出具体管控实施方法。经计算，分级后可减少蓄电池容量配置。 　　

　　

　　 　　

　　

　　随着变电站DC负荷的增加，蓄电池容量配置增加，投资增加。同时，DC蓄电池长期处于浮充状态，增加了损耗。因此，考虑到DC系统的负荷分类，有必要分析故障情况下需要优先保障的负荷类型，可以减少蓄电池容量，增加重要DC负荷在严重故障情况下的供电时间，为工程应用提供有益的参考。 　　

　　

　　近年来，对变电站DC供电系统的研究主要集中在新型电池、容量配置和DC系统的智能控制方面，目前还没有DC系统智能控制的工程应用案例。从DC设备负载的角度出发，提出了DC负载分类方法和分类后智能控制方法，可以减少电池容量配置，在当前工程应用条件下是可行的。 　　

　　

　　1总体思路和原则目前变电站一般集中设置阀控式密封铅酸蓄电池，不设置通信专用蓄电池，通过DC-DC转换向通信设备供电。采用无人值守变电站模式。220V DC系统在全站交流事故切断后工作2h后自动或手动切断，蓄电池剩余电量继续向48V通信系统供电4h。 　　

　　

　　根据以下原则考虑DC负荷分类： 　　

　　

　　1)优先保证系统供电和站内通信负荷，保证通信通道畅通。 　　

　　

　　2)根据重要性原则，优先保证站控层二级负荷的供电，这是站内任何设备恢复供电的保障。 　　

　　

　　3)对于间隔层和过程层的负荷，按照高电压等级主网可靠性优先的原则，保证主网二次保护测控和相应过程层设备的供电可靠性(针对智能站)。 　　

　　

　　4)考虑主变压器和中低压设备的二次负荷，优先考虑重要设备快速恢复送电。对于主变低压侧的变电站变压器(或接地变压器)，应优先恢复供电，事故时主变相应的二次设备应保证其供电。 　　

　　

　　5)对于电网中涉及薄弱环节的重要负荷和线路，宜根据变电站位置合理设置优先级，保证相应二次设备的供电，以便事故处理后能迅速恢复供电。 　　

　　

　　6)对于二次一次负荷，短时间内难以恢复供电。可以考虑相应二级负荷停电，站用交流恢复供电后再恢复供电。 　　

　　

　　2 DC负荷分类根据上述原则，DC负荷分为三个等级。 　　

　　

　　2.1 第一级负荷 　　

　　

　　第一级是必须保证供电的负荷，包括所有通信负荷、站控层负荷(包括不间断电源UPS的电池负荷)和应急照明负荷。还应保证主网供电快速恢复，保证主网二次间隔层及相应工艺层设备供电的可靠性。以220kV站为例，包括220kV环网线路和过程层设备的保护测控。第一级DC荷载见表1。 　　

　　

　　表1第一级DC载荷 　　

　　

　　2.2 第二级负荷 　　

　　

　　优先保证重要设备的快速供电。对于主变低压侧的变电站变压器(或接地变压器)，应优先恢复供电，相应主变的二次设备应优先保证事故时的供电。二次DC负荷见表2。 　　

　　

　　表2二级DC负载 　　

　　

　　2.3 第三级负荷 　　

　　

　　当二次一次负荷短时间内难以恢复供电时，可考虑相应二次设备负荷停电，恢复供电 　　

,nm1-125s分励脱扣器6.jpg">1）按第一阶段放电计算

　　

　　

2）按第二阶段放电计算

　　

　　

3）按第三阶段放电计算

　　

经计算，蓄电池容量减少41.4Ah。通常考虑留有一定裕度进行蓄电池配置，以220-A1-1方案为例，未分级前直流负荷统计为365Ah，实际选择400Ah蓄电池。分级后蓄电池容量可选择350Ah，或者仍选择400Ah蓄电池容量。经估算，可增加供电时间0.23h。

　　

按照同样的方法，在第三级负荷基础上，第二级负荷为中、低压母线保护，分段保护测控装置，2回中压出线，1台主变保护测控及过程层设备，1台站用变保护测控、消弧线圈控制装置。统计第二级、第三级负荷，经过计算，可减少蓄电池容量68Ah。分级后蓄电池容量可选择300Ah，或仍选择400Ah蓄电池容量。经估算，可增加供电时间0.41h。

　　

4 直流负荷分级管控实施方法目前，直流负荷智能控制技术研究有所进展，根据现有直流系统配置方案，按照目前工程中的控制方法，对于第二、三级直流负荷，可以采取以下控制方法。

　　

1）对于第二级负荷，考虑该部分负荷数量不多，有一定重要性，由直流馈线屏供电，采用加装分励脱扣器的方式，可以实现空开分控制，合控制需要采取手动方式。加装分励脱扣器原理示意图如图1所示。该方法造价较低，适用于直供负荷的空开，例如位于二次设备室的主变二次负荷。

　　

图1 加装分励脱扣器原理示意图

　　

2）对于第三级负荷，由分电屏供电，通过在电源处（直流馈线屏大空开）加装远程控制电动操作机构，可以实现空开分合控制。加装远程控制电动操作机构示意图如图2所示。例如直流馈线屏上供给中低压集中负荷的空开，可采取该方式，实现中压出线二次直流负荷集中控制，待交直流电源系统恢复交流供电后，自动控制该部分直流负荷恢复供电。

　　

图2 加装远程控制电动操作机构图

　　

5 结论随着电网规模增大，变电站内直流负荷呈现增大的趋势，因此考虑直流负荷合理分级供电，减小蓄电池容量，增加重要直流负荷供电时间，显得非常必要。本文所做研究工作如下：

　　

1）进行了直流负荷分级，第一级为必须保证供电的负荷，第二级负荷为优先保证重要设备快速恢复送电的负荷，第三级为次要一次负荷相应二次设备。

　　

2）对三级负荷和二级负荷进行了统计，经计算，可有效减少蓄电池容量配置或者增加重要负荷供电时间。

　　

3）提出对于第二级负荷采用直供方式，采取加装分励脱扣器的方式实现控制；对于第三级负荷采用集中分电屏控制，在电源处加装远程控制电动操作机构的方式实现二次直流负荷集中分合控制。

　　

本文编自2021年第12期《电气技术》，论文标题为“变电站直流负荷分级及管控方法研究”，作者为李亮玉。