1、核心提示：中華人民共和國電力行業標準電力用直流和交流一體化不間斷電源設備DL/T 1074 2007第3.1項定義：一體化電源設備integrated power supply equipment將直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）和電力用逆變電源（INV）、通信用直流變換電源（DC/DC）等裝置組合為一體，共享直流電源的蓄電池組，并統一監控的成套設備。該組合方式是以直流電源為核心，直流電源與上述任意一種電源及一種以上電源所構成的組合體，均稱為一體化電源設備。文章就一體化電源做簡單分析。1 概述 一體化電源系統是替代傳統分立電源（操作電源、通信電源、UPS電源、低壓配電屏、事故

2、照明屏）才出現的，主要應用在發電、配電、用電等領域，為所有電力自動化系統、通訊系統、遠方執行系統、高壓斷路器分合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等提供交/直流不間斷電源。與傳統的分立電源不同，一體化電源不但直接為變電站設備綜合提供各類電源，而且，由于集中監控的啟用，大大提升了設備的互操作性。 2 系統結構 智能一體化電源系統是為全站交直流設備提供可靠的工作電源，所以其輸出包括380V/220V交流電源、220V/110V直流電源、48V通信用直流電源。智能一體化電源系統包括了ATS、充電單元、逆變電源、通信電源、蓄電池組及各類監控管理模塊。其中通信電源不單獨設置48V蓄電池

3、及充電裝置，而是使用DC/DC電源模塊直接掛接于直流母線。同樣地，逆變電源也是掛接于直流母線，為重要交流負荷（如計算機監控設備、事故照明等）供電。 智能一體化電源系統典型應用如圖1所示。 智能一體化電源系統的監控系統架構，共分為站控層、間隔層和過程層三層扁平并聯式架構（見圖2）。 3 系統功能 系統最重要的功能就是給用電設備供電，為了保證電源的可靠、穩定，各組件基本功能有以下幾種。 3.1 智能一體化監控功能 人機界面功能：監控主界面采用圖形化顯示，直觀顯示系統結構以及主要監測數據。直觀顯示交流系統、直流系統、UPS系統、通信系統數據

4、，觸摸對應模塊進入詳細信息查詢頁面。右上角設置有系統快捷菜單，點擊可進入相應界面。 報警功能：可以對系統檢測的任何參量做報警處理，并及時反應系統的報警信息：警報部件名稱、報警內容和報警時間。 歷史記錄功能：變化數據自動存儲，可顯示歷史警報記錄：報警部件名稱、報警內容、報警時間和結束時間。 運行記錄功能：可顯示交流系統、直流系統、通信系統、UPS系統、蓄電池組、絕緣狀態的工作情況。 邏輯處理功能：如直流絕緣告警，當只有支路漏電流過限報警，而母線絕緣電阻無告警，可自動進行邏輯判斷為支路漏電流過限為誤報警。 程序化聯動控制功能：將任務進行編程并固化在

5、一體化監控模塊中，一旦程序被激活即可進行相應程序化聯動控制。 系統聯動：根據交流進線運行方式，自動調整直流運行，達到最佳方式運行。 二次配電管理：對二次配電進行統一管理，如照明、風機、空調、水泵、門禁等站用非主控設備進行統一智能化管理。 3.2 交流電源系統 系統輸出：380/220VAC給交流設備供電。 雙電源閉鎖切換功能：采用ATS自動轉換開關，帶機械電氣雙閉鎖功能，同時一體化電源智能控制模塊還帶有電氣閉鎖裝置，確保任何情況下，兩路電源不至于發生碰撞。 （1）正常運行方式 方式1：1進線電源為主供電源，#2進線電源為熱備

6、用電源。方式2：2進線電源為主供電源，#1進線電源為熱備用電源。安全自投功能：保證主供電源無電壓，且熱備用電源電壓正常時才能投入熱備用電源。自動投入裝置延時動作（延時時間可整定，整定范圍：0.530s），并且自動動作一次。當交流工作母線故障時或手動斷開工作電源時自動投入裝置均不動作。主供電源恢復供電后，發預告信號。自動投入裝置動作后發預告信號。自恢復功能：主供電源消失后又恢復，系統自動恢復主供電源供電。母聯備自投功能：常采用的兩進線一聯絡的進線模式，通過進線監控單元控制備自投閉鎖切換。兩路進線電壓正常時，母線聯絡斷路器斷開，當有一路進線失壓時，母聯斷路器在該斷路器斷開后閉合，另一路進線便給兩段

7、母線供電。該進線電壓恢復后，對應斷路器在母聯斷路器斷開后重新閉合。自鎖功能：一旦出現故障，三個斷路器處于非有效狀態，則進線監控單元就會自鎖，跳出備自投模式，防止故障的擴大。 （2）進線監控單元測量功能：可測量兩路進線的電壓、母線電壓電流、輸入斷路器狀態、母線聯絡狀態、ATS狀態、防雷狀態等。采集電能表信息：可連接三相電能表，采集母線輸入功率、功率因數、頻率、各種電能量等。工作模式切換：支持6種工作模式，自動或手動控制ATS操作。 （3）饋線檢測單元輔助報警檢測：對饋出支路的開關狀態和報警狀態進行檢測并實時在監控中顯示。 3.3 直流電源系統 系統輸出：2

8、20VDC，給直流設備供電。 （1）直流電源子監控信息采集功能：能實時采集電壓、電流、故障等遙測、遙信量。充電控制功能：能根據蓄電池充電曲線控制充電模塊輸出，進行均充、浮充自動轉換，定期均充電；并具備放電功能。能根據設定產生過壓、過流、低壓等告警信號對蓄電池的過充電、過放電自動保護。故障報警功能：自動巡檢、故障自動顯示、報警，具備蜂鳴器報警功能。交流斷電時自動控制向母線供電，確保繼電保護、自動裝置、高壓開關均有控制和操作電源；來電時自動控制投入充電。通信功能：跟一體化主監控通過CAN網絡實現雙向通信，實時傳輸數據。 （2）充電模塊防雷功能：充電模塊交流進線回路配置可靠的C級

9、防雷裝置（安裝在電源側）。絕緣保護功能：充電模塊交流進線回路配置高度的電氣絕緣防護措施，確保系統和人身安全。短路保護功能：即使模塊輸出長期處于短路狀態也不致損壞。并聯保護電路：絕對保證故障模塊自動退出系統，而不影響其它模塊正常工作。保護及告警功能：包括輸入過/欠壓、輸出過/欠壓、過溫、過流等。LED顯示：可查詢模塊的電壓、電流、地址及故障信息。充電限流功能：模塊具有充電限流功能，延長電池壽命。并機均流功能：模塊通過硬件實現并機均流。 （3）直流監控單元測量功能：可測量電池電壓電流、控母電壓電流、合母電壓、環境溫度等。故障輸出功能：通過8個開關量信號可以滿足直流故障告警需求。交流竄直流

10、檢測：具有交流竄直流的檢測和報警功能。直流竄直流檢測：具有全國領先的兩段直流母線互竄的檢測和報警功能，并能精確計算出互竄電阻。 （4）饋線檢測單元輔助報警檢測：對饋出支路的開關狀態和報警狀態進行檢測并實時在監控中顯示。絕緣檢測：對母線和饋出支路的對地絕緣情況進行監測，產生告警信號，上報數據到監控模塊系統，在監控模塊中顯示正、負極母線對地的電壓值和絕緣電阻值。電池巡檢單元：電壓檢測：電池監測模塊能在線測量每個單體電池的工作電壓，判斷性能是否正常。溫度測量：配備有溫度測量接口，只需外接溫度傳感器，便可將電池的環境溫度上傳。降壓裝置：系統提供合閘饋出和控制饋出兩種電壓輸出。正常工作時，充電

11、模塊對系統的均/浮充電壓通常會高于控制母線允許的波動電壓范圍，所以采用多級硅鏈調壓裝置串聯在合閘母線與控制母線之間，使調壓裝置的輸出電壓滿足控制母線的要求。 3.4 通信電源系統 系統輸出：48VDC，給通信設備供電。 （1）通信電源子監控信息采集功能：能實時采集電壓，電流，故障等遙測、遙信量。故障報警功能：自動巡檢、故障自動顯示、報警，具備蜂鳴器報警功能。控制功能：本地運行模式中可對通信模塊實施開/關機控制。通信功能：跟一體化主監控通過CAN網絡實現雙向通信，實時傳輸數據。 （2）通信模塊通信電源模塊直接掛于直流母線，電壓穩定，抗干擾能力強。短路保護功

12、能：即使模塊輸出長期處于短路狀態也不致損壞。并聯保護電路：絕對保證故障模塊自動退出系統，而不影響其它模塊的正常工作。保護及告警功能：包括輸入過/欠壓、輸出過/欠壓、過溫保護、過流保護等。LED顯示：可查詢模塊的電壓、電流、地址及故障信息。并機均流功能：模塊通過硬件實現并機均流。 （3）饋線檢測單元輔助報警檢測：對饋出支路的開關狀態和報警狀態進行檢測并實時在監控中顯示。 3.5 UPS電源系統 系統輸出：220VAC，給電站的監控計算機和重要負荷供電。 （1）UPS電源子監控：信息采集功能：能實時采集電壓，電流，故障等遙測、遙信量。故障報警功能：自動巡檢、

13、故障自動顯示、報警，具備蜂鳴器報警功能。控制功能：本地運行模式中可對UPS模塊實施開/關機控制。通信功能：跟一體化主監控通過CAN網絡實現雙向通信，實時傳輸數據。交流不間斷輸出：電力用交流不間斷電源（UPS）直接掛于直流母線，正常運行時由交流輸入供應負載電源，一旦交流輸入消失，無延時切換到直流輸入供電，UPS輸出交流電，保證監控計算機、重要負荷不受影響。 （2）饋線檢測單元輔助報警檢測：對饋出支路的開關狀態和報警狀態進行檢測并實時在監控中顯示。 4 系統組成 4.1 一體式主監控 一體式主監控界面如圖3所示。 （1）功能說明內嵌32位400MH

14、z高性能嵌入式處理器和WINCE5.0嵌入式操作系統；配備10.4英寸640×480分辨率高亮度真彩TFT觸摸屏；可連接充電模塊、通信電源模塊、逆變器、UPS模塊及各種監控單元構成一體化電源系統；支持101000kV各級別變電站一體化電源系統；支持MODBUS、CDT、MODBUS-TCP及IEC61850協議。（2）具體模塊示意圖如圖4所示。 4.2 直流模塊 高頻開關整流模塊采用先進的LLC諧振軟開關技術，效率高；采用無源PFC技術，功率因數高；內置完善的EMC設計，滿足GB/T 19826-2005標準中EMC的相關要求；散熱風扇采用溫度聯合電流控制模式，噪

15、音低，風扇壽命長（見圖5）。 4.3 通信模塊 產品的設計思想緊跟時代潮流，產品的各項性能指標達到國際水平，滿足20160A電源容量要求，可應用于小容量程控交換局、移動基站、衛星地球站等場合，尤其適用于農村電話支局和微波中繼站的通信設備供電。模塊采用立式安裝方式，輸入輸出采用一體化航空接頭，內置防反接保護，支持帶電熱拔插。其工作原理如圖6所示。 單相交流輸入首先進行防雷處理和EMI濾波，然后經整流成高壓直流，再通過全橋PWM電路逆變為高頻交流，經高頻變壓器隔離降壓后通過高頻整流濾波成為直流電，最后，經EMI濾波和防反接保護輸出。 模塊的外形與接口見圖7.

16、 4.4 逆變模塊 逆變模塊是把直流220V逆變為交流220V，容量一般為5kVA,為電腦計算機和應急照明供電（見圖8）。 5 系統應用 智能一體化電源系統具有極其優秀的可擴展性能，應用范圍廣，可廣泛應用于各類發電廠（如水電、火電、核電等）。同時還可應用于各類變電站和其它使用直流/交流不間斷電源的用戶，如變電站、配電站、石化、鋼鐵、電氣化鐵路、房地產等，為信號設備、保護、自動裝置、事故照明及斷路器分、合閘操作提供直流電源。它也同樣廣泛的應用于通信部門、計算機房、醫院、礦井、賓館，以及高層建筑的可靠應急直流/交流電源。根據系統容量不同，智能一體化電源系統可

17、分別應用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、500kV、750kV等變電站。 5.1 應用于66kV變電站的一體化電源系統 66kV變電站的一體化電源系統，屬于常規配置，僅用了9面柜體，就包含了所有電源系統，每個子系統輸出饋線在48路以下，電池容量為200AH.主要配置如下： （1）一體化主監控1臺一體化電源主監控。 （2）交流系統交流柜：采用3面柜體。交流進線監控單元：該交流系統為備自投模式，兩路進線分別由#1和#3交流柜輸入，#2交流柜為聯絡柜。配備1臺交流進線監控單元，三個斷路器的分合由交流進線監控單元進行控制。饋線檢測單元：共

18、46路輸出饋線，3臺饋線檢測單元。 （3）直流系統充電柜：1面柜體。模塊：5臺10A自冷模塊。直流監控單元：1臺直流監控單元。直流饋電柜：1面柜體。饋線檢測單元：共42路輸出饋線，3臺饋線檢測單元。電池柜：2面柜體。56節電池巡檢單元：104節電池，2臺56節電池巡檢單元。 （4）通信系統通信電源柜：1面柜體；模塊：3臺48V模塊；饋線檢測單元：共12路輸出饋線，1臺饋線檢測單元。 （5）逆變系統逆變電源柜：1面柜體；饋線檢測單元：共12路輸出饋線，1臺饋線檢測單元。 5.2 應用于750kV變電站的一體化電源監控系統 該系統較為龐大，輸出饋線達到了1732路之多，配備了一百多臺饋線檢測單元，對整個監控系統運行能力是一個較大的考驗，而本產品仍能迅速并準確的完成整個系統的監控作業。 由于分電柜與一體化電源主柜間距離過遠，故分電柜與主電源柜件使用光纖通訊，每組分電柜配置一臺光貓（CAN光），且分電柜間光貓相互串接后引致主電源柜處光貓（光CAN）接入一體化電源通訊網。系統的主要配置如下： （1）一體化主監控1臺一體化電源主監控。 （2）交流系統交流電源子監控：交流電源及每組分電柜配置1臺交流子監控，共6臺，便于就地查看數據；