李 東

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

西藏林芝波密縣110 kV通麥變是西藏林芝“三區(qū)三州”電網工程之一，意在解決當地線路老舊、線徑小、單電源輻射，用電可靠性差，線樹矛盾突出，35 kV變電站布點不足等問題。國家電網有限公司印發(fā)的2020年重點工作任務通知(國家電網辦〔2020〕74號文)中明確指出，要將全力推進電力物聯網高質量發(fā)展作為本年度國家電網的重點工作之一。常規(guī)的不停電電源系統(tǒng)容量已不滿足電力物聯網通信電源的要求，通過西藏林芝波密縣110 kV通麥變不停電電源系統(tǒng)設計方案論述及探討，分析了常規(guī)110 kV變電站不停電電源系統(tǒng)設計的不足后，提出了一種適用于泛物聯網的不停電電源系統(tǒng)配置方案，可供相關類似工程參考設計。

1 常規(guī)110 kV變電站不停電電源系統(tǒng)設計

根據西藏電網110～500 kV變電站分冊(2015年版)通用設計XZ—110—A3—2設計方案，變電站本站配置1套交流不停電電源系統(tǒng)，為變電站內計算機監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置及通信設備、電能計費系統(tǒng)、火災監(jiān)視系統(tǒng)(顯示器和通訊設備)等重要二次設備提供不停電電源。交流不停電電源系統(tǒng)不配單獨的蓄電池，直流電源由站內 220 V直流系統(tǒng)取1路電源提供，經1臺逆變器逆變后輸出AC 220 V電源，該逆變器采用單母線方式(見圖1)。不停電電源系統(tǒng)交流饋線 16 A，20 回；20 A，10回；32 A，4回；饋線采用輻射狀供電方式。

圖1 常規(guī)站不停電電源系統(tǒng)配置方案

不停電電源系統(tǒng)負荷統(tǒng)計如下所示(見表1)。

表1 不停電電源系統(tǒng)負荷統(tǒng)計

常規(guī)變電站不停電電源系統(tǒng)根據計算負荷，可按照標準公式[1]：

式中，S為不停電電源系統(tǒng)計算容量；Sc為計算容量；Kk為可靠系數，取1.25；Kf為功率校正系數，取0.8；Kd為降容系數，海拔2 500 m，取0.86。

根據計算容量S=6.8 kVA，選擇容量為7.5 kVA。

2 本工程不停電電源系統(tǒng)設計

2.1 泛在電力物聯網

根據國家電網指導文件的要求，國家電網提出的“三型兩網”戰(zhàn)略中的第二張網即泛在電力物聯網分為：感知層、網絡層、平臺層和應用層(見圖2)。其感知層通過各種感知傳感器 (視頻監(jiān)控、紅外檢測、氣體成分檢測、濕度檢測、水侵檢測)、智能檢測設備(智能機器人、巡檢無人機) 等智能采集設備收集數據；網絡層通過ZigBee/5G/電力內部網等通信技術與感知傳感器進行數據交互，將數據傳輸至平臺層；平臺層通過一體化國網云平臺利用大數據、云計算和邊緣計算等技術對數據進行管理、分析、挖掘和共享；應用層是泛在電力物聯網在變電站中的應用，如初步實現故障診斷、智能運維、安防監(jiān)控、設備管理等。

圖2 泛在電力物聯網的構架

2.2 泛在電力物聯網應用下不停電電源設備新增功能應用

電力網聯網下，無人值守變電站的在線監(jiān)測系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)在原有功能的基礎上加入了智能檢測、網絡物聯等功能，又加入了智能巡檢系統(tǒng)等系統(tǒng)。泛在電力網聯網火災報警消防系統(tǒng)主要使用物聯網式探測器、滅火器替換傳統(tǒng)離線式探測器、滅火器，并通過站內的物聯網終端將相關數據上傳至電力物聯網智能監(jiān)管平臺，實現數據實時的采樣。利用開發(fā)的電力物聯網智能火災報警監(jiān)控管理平臺對數據分析計算，智能的判斷火災等級區(qū)域等，并作出相應的報警滅火等智能聯動指令[2]。

泛在電力物聯網的變電站設備在線監(jiān)測系統(tǒng)利用采用物聯網局部放電超聲波檢測、紅外檢測、水侵檢測、六氟化硫氣體檢測、泄漏電流檢測及環(huán)境環(huán)境溫濕度、雨量、氣壓、風向監(jiān)測等，傳感器定時自動收集檢測數據并上傳至智能監(jiān)控平臺，分析數據并發(fā)出自動報警信號[3]。在巡檢維護上主要應用智能機器人或者電網無人機巡檢，將采集信息上傳電力物聯網智能監(jiān)管平臺，節(jié)約人工，提高工作效率[4]。

2.3 電力物聯網應用下不停電電源系統(tǒng)負荷統(tǒng)計及計算

在電力物聯網的應用前期下，UPS電源容量既要滿足變電站內計算機監(jiān)控系統(tǒng)、電能計費系統(tǒng)、智能輔助系統(tǒng)、火災監(jiān)視系統(tǒng)原有負荷需求，還要滿足各系統(tǒng)擴展功能負荷需求。由于泛電力網聯網發(fā)展高速，應用越來越廣，本站設計時按照滿足現有容量需求的情況下，對容量的遠景發(fā)展作了適當規(guī)劃(見表2)。

表2 電力物聯網下的不停電電源系統(tǒng)負荷統(tǒng)計

電力物聯網下變電站不停電電源系統(tǒng)根據計算負荷，可按照標準公式：

式中，S為不停電電源系統(tǒng)計算容量；Sc為計算容量；Kk為可靠系數，取1.25；Kf為功率校正系數，取0.8；Kd為降容系數，海拔2 500 m，取0.86。

根據計算容量S=9.2 kVA，選擇容量為10 kVA。

3 結 語

不停電電源系統(tǒng)是電力物聯網設備運行的基礎，隨著技術不斷的革新，產業(yè)集成度越來越高，加上跨行業(yè)的技術更多地應用于電力物聯網，相關新設備也在不停的優(yōu)化、完善，其功耗不斷優(yōu)化降低；因此仍需要相關設計經驗的積累和檢驗，以優(yōu)化相關設計。