變電站直流電源系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

1.蓄電池

變電站的直流電源系統(tǒng)是一個(gè)不間斷的直流電源，要求配置蓄電池系統(tǒng)。其功能主要是在交流電源斷電時(shí)能夠?qū)崟r(shí)地提供二次回路所需要的直流供電。蓄電池可作為傳動、保護(hù)、控制、通信等裝置的獨(dú)立直流電源，穩(wěn)定、可靠、安全的保護(hù)操作電源是電網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。在直流電源系統(tǒng)中，蓄電池在正常狀態(tài)下處于浮充電狀態(tài)，直流負(fù)荷由交流部分提供，只有在交流失電的情況下，蓄電池才被投人系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)直流的供應(yīng)，因此蓄電池在平時(shí)的維護(hù)尤其重要。在維護(hù)中，浮充電電壓和電流應(yīng)該隨蓄電池的狀態(tài)變化而變化，盡力讓蓄電池工作在狀態(tài)。在沒有監(jiān)控系統(tǒng)的情況下，直流電源系統(tǒng)完全按照人為的設(shè)定值機(jī)械地運(yùn)行，也就無法合理地維護(hù)好蓄電池。電池技術(shù)近年來有了很大發(fā)展，以前變電站主要應(yīng)用防酸隔爆鉛酸蓄電池，自20世紀(jì)80年代以來推廣使用了福鎳堿性蓄電池?，F(xiàn)在則廣泛應(yīng)用閥控式密封鉛酸蓄電池。

防酸隔爆鉛酸蓄電池具有容量大、壽命長、易浮充電等特點(diǎn)，既適合長時(shí)間小電流放電使用，又適合大電流瞬時(shí)放電使用，性能可靠，維護(hù)方便。但它由于有酸霧排出和少量氫釋放杯需要有專用的具有通風(fēng)條件的蓄電池室，不可與成套直流電源柜一起安裝，現(xiàn)在一般都不選用這種蓄電池。

鎘鎳堿性蓄電池有開口板式和開口燒結(jié)式兩大類，其主要特點(diǎn)是電池內(nèi)阻低、可靠牢固、溫度特性好、運(yùn)行維護(hù)方便、壽命長、放電倍率高，但該類蓄電池有爬堿和漏液現(xiàn)象，且維護(hù)比較麻煩，目前也很少使用。

閥控式密封鉛酸蓄電池是近年來發(fā)展起來的新型蓄電池。該類蓄電池多采用鉛鈣板柵合金極板、超細(xì)玻璃纖維做隔板和貧電液結(jié)構(gòu)。也有采用管式正極板，專用隔板膠體電解液的富電液結(jié)構(gòu)的，其基本原理都是氣體在極板間轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了再化合反應(yīng)，同時(shí)利用減壓閥保持電池內(nèi)部有一定壓力。這類蓄電池具有防酸式鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)，而且基本上屬于免維護(hù)即免除補(bǔ)加水維護(hù)，同時(shí)由于沒有酸霧和氫體排出，可以與成套直流電源柜一起安裝在主控室，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各類變電站中，為無人值班變電站的蓄電池。

變電站蓄電池容量的選擇：

選擇蓄電池容量***先要進(jìn)行直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。直流負(fù)荷按性質(zhì)可分為：經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷、沖擊負(fù)荷。經(jīng)常負(fù)荷主要包括變電站內(nèi)的保護(hù)、控制、自動化和通信設(shè)備等。事故負(fù)荷是指變電站在全站停電后，須由直流電源供電的負(fù)荷。在變電站內(nèi)主要是指事故照明、不間斷電源系統(tǒng)（UPS）、通信備用電源等負(fù)荷。沖擊負(fù)荷是指極短的時(shí)間內(nèi)施加的很大的負(fù)荷電流。在35-220 kV變電站中這類負(fù)荷主要是指電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器分合閘電流。

2.高頻開關(guān)電源整流模塊

以前我國電力系統(tǒng)所使用的直流分合閘電源大部分采用可控硅整流充電裝置，但這種相控電源在紋波、效率、體積等方面不盡如人意，監(jiān)控系統(tǒng)不完善，主從各分，用戶使用不便，達(dá)不到電力系統(tǒng)新的要求。另外，由于充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)紋波系數(shù)較大、浮充電壓波動或偏低時(shí)，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電，對電池不利。20世紀(jì)90年代以來，美國、德國等西方國家新建電廠和變電站已全部采用開關(guān)電源，高頻開關(guān)電源以其體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小、模塊疊加、N+l熱備份設(shè)計(jì)及便于計(jì)算機(jī)管理等優(yōu)點(diǎn)，迎合了現(xiàn)代電源的潮流。近年來、國內(nèi)用的電源已逐步由開關(guān)電源取代相控電源。

高頻開關(guān)電源整流模塊的主要功能：一是交流整流，即將交流電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源;二是穩(wěn)壓整流，即適時(shí)地給蓄電池充電，以確保蓄電池處于隨時(shí)可供電的狀態(tài)。

高頻開關(guān)電源整流模塊的特點(diǎn)：

（1） 可控硅整流充電裝置紋波、高次諧波干擾較大，效率較低，體積龐大，監(jiān)控系統(tǒng)不完善，難以滿足綜合自動化及無人值班變電站的要求。另外，由于閥控式密封鉛酸蓄電池內(nèi)阻較小，可控硅整流充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行使用時(shí)紋波系數(shù)較大，引起蓄電池脈動充放電，從而加快了蓄電池老化的過程，影響蓄電池的使用壽命，因此這種傳統(tǒng)的可控硅整流充電裝置已逐步被高頻開關(guān)電源取代。高頻開關(guān)電源模塊具有穩(wěn)壓穩(wěn)流、精度高、體積小、重量輕、效率高、輸出紋波及諧波失真小的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已被廣泛使用。

（2） 可控硅整流直流電源系統(tǒng)的充電裝置的連線方式采用主從備份方式，當(dāng)一臺充電、浮充電裝置發(fā)生故障時(shí)，一般通過手動方式將備用充電/浮充電裝置投人使用，這種備用方式的可靠性差、運(yùn)行和維護(hù)工作量大、充電柜數(shù)量多、占地面積大。高頻開關(guān)電源充電裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。備份方式為N+1熱備份，即包括備份模塊在內(nèi)的所有電源模塊同時(shí)工作，當(dāng)系統(tǒng)中某一電源模塊故障時(shí)，該模塊自動退出工作而其他模塊仍系統(tǒng)正常工作，這種備份方式的優(yōu)點(diǎn)在干可靠性高、系統(tǒng)占地面積小、配置靈活、擴(kuò)容方便、運(yùn)行與維護(hù)工作量小。

3.微機(jī)監(jiān)控單元

微機(jī)監(jiān)控單元是直流電源系統(tǒng)的控制核心，其主要負(fù)責(zé)監(jiān)控交流及電池狀態(tài)等眾多的物理量，并且控制充電模塊部分智能地對電池進(jìn)行充電，監(jiān)控器性能的優(yōu)劣往往決定直流電源系統(tǒng)性能的好壞。

電力系統(tǒng)內(nèi)的直流電源集中控制系統(tǒng)由監(jiān)控調(diào)度中心主站及安裝在各個(gè)變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)上的電源監(jiān)控單元組成。監(jiān)控調(diào)度中心可通過MODEM及電話網(wǎng)（或綜合自動化系統(tǒng)），經(jīng)變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)的監(jiān)控單元對直流電源系統(tǒng)進(jìn)行遙測、遙信、遙控和遙調(diào)。維護(hù)人員可在監(jiān)控調(diào)度中心監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場的直流電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)變電站直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)告警，則可以直接訪問該系統(tǒng)的監(jiān)控單元，獲取必要的詳細(xì)信息，實(shí)施一些應(yīng)急操作。然后根據(jù)需要做好準(zhǔn)備，再赴現(xiàn)場進(jìn)行故障處理，實(shí)現(xiàn)無人值班，提高工作效率。監(jiān)控單元是智能型直流電源系統(tǒng)的核心控制器，負(fù)責(zé)直流電源系統(tǒng)各組成部分的集中管理，通過串行的RS232/RS485接口，與變電站內(nèi)的綜合自動化系統(tǒng)或地區(qū)調(diào)度聯(lián)系。

4.絕緣監(jiān)測裝置和自動調(diào)壓模塊

絕緣監(jiān)測裝置：變電站直流電源系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，當(dāng)直流電源系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)會引起繼電保護(hù)的誤動或拒動以及直流電動機(jī)的異常甚至損壞。直流操作電源需要配置絕緣監(jiān)察裝置，監(jiān)測直流電源系統(tǒng)的接地故障與絕緣水平。過去，往往使用絕緣監(jiān)測繼電器來完成對直流母線絕緣狀況的在線監(jiān)測，這種繼電器具有體積小、安裝方便的特點(diǎn)，但只能反映整個(gè)直流電源系統(tǒng)的絕緣水平，不能確定具體的故障回路，需要逐個(gè)拉開回路來確定接地故障點(diǎn)，查找故障十分困難?，F(xiàn)在變電站內(nèi)使用的微機(jī)直流電源系統(tǒng)接地巡檢儀，除可監(jiān)視母線電壓與絕緣外，還可對各直流接地支路進(jìn)行判斷，直流電源系統(tǒng)的接地信息可通過串行口傳送至本地監(jiān)控或后臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)。正常情況下，系統(tǒng)各支路對地絕緣電阻相近且較高，大于允許絕緣電阻值，裝置報(bào)警回路不動作，僅進(jìn)行常規(guī)工作，如正、負(fù)母線電壓，正、負(fù)母線絕緣電阻的巡回檢測、顯示。在支路或母線接地時(shí)或絕緣電阻降低超過允許值時(shí)，裝置報(bào)警并顯示相應(yīng)回路絕緣電阻值，查找接地故障非常方便。

自動調(diào)壓模塊：電力操作電源的額定輸出電壓一般選擇為110 V或220 V，如果考慮蓄電池均充電運(yùn)行的需要，輸出電壓高則可達(dá)到額定輸出電壓的145%，220V系統(tǒng)，高輸出電壓可達(dá)到330 V。因?yàn)樾铍姵氐亩穗妷鹤兓秶艽?，所以在電力系統(tǒng)中，除了合閘等沖擊性負(fù)載直接接在蓄電池的輸出端（合閘母線）之外，控制類負(fù)載都通過調(diào)壓裝置間接與蓄電池相連接（調(diào)壓裝置的輸出母線被稱為控制母線），以獲得比較穩(wěn)定的工作電壓。