直流屏电源案例：国网张家口风光储示范电站-220kV金阳变电站

项目名称：国网张家口风光储示范电站
模组型号：48V165V
项目类型：纯超级电容器直流屏电源系统

安装方式：电气柜安装

一、项目介绍：
项目名称：爱国网张家口风光储示范电站

工程内容：超容系统安装；运行安装调试

二、设计原则
GB/T34870.1-2017 超级电容器 第一部分：总则
GB/T10963.3-2016 家用及类似场所用过电流保护断路器第三
部分：
用于直流的断路器
DL/T5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规程
DL/T459-2017 电力用直流电源设备

DL/T1392-2014 直流电源系统绝缘监测装置技术条件

三、客户问题概述
风光储示范电站冬天温度达到-20℃以下，对于常规的铅酸电池类直流屏产品，在低温环境中，使用性能大幅的下降，无法满足现场的应用需求，同时铅酸电池直流屏存在寿命短、现场维护成本较高等问题；为解决上述问题，我公司提出使用超级电容器直流屏电源系统，为客户解决低温性能差、寿命短、维护成本高的问题。

四、方案设计

4.1装置方案设计
直流电源系统由超级电容器组，AC/DC模块、DC/DC电源模块和先进的CMS管理系统构成。系统具有本地操作界面和远程通讯接口，可以实现本地和远程监控。每一组电容和每一台变流器均具有独立的保护，确保系统安全可靠，可以为用电系统提供稳定的220V直流电源。
系统可接入两交流电，经切换装置后为充电模块供电，再由DC/DC变换器为超级电容器模组充电。系统中各模块都具有监控保护，且各监控单元受主监控的管理和控制：通过RS485通讯线将各监控单元采集的信息送给主监控统一管理。主监控可显示系统中各种信息，用户也可通过触摸操作在主监控显示屏上查询系统信息。系统除综合测量基础单元外，还配有绝缘监测、开关量监测等功能单元，用来对直流系统进行全面监控。
4.4三维图片

4.3装置参数

4.4三维图片

4.5应用效果

现场使用超级电容器直流屏后，在冬天运行时各类参数运行正常，装置能够正常的输入输出，满足现场应用的需求。

图2

创新型变电站直流电源的特点和优势
a)彻底解决现有变电站直流系统，主要由于阀控密封铅酸蓄电池组配置所造成的固有缺陷：
 •钠镍蓄电池组采用单体并联N+1冗余接线方式运行，
彻底解决蓄电池单体串接造成的严重问题：单只故障造成整租故障！

每只蓄电池内部出厂时，都配有完善、严谨的电池管理系统（BMS）：具备欠充、过充电预防措施，具备过压、欠压、过放电保护；蓄电池单体内部电芯如果出现故障，可自动退出，这不影响这只蓄电池单体运行。

图3

•具备完善的SOC（蓄电池实时保有容量）测记功能！可实时显示SOC，这项功能非常重要，蓄电池组运行中，不需要对其进行核对性容量试验！可通过蓄电池单体前面板显示SOC，避免了繁重的容量试验所需工作！具备14天蓄电池单体运行参数（电压、电流、SOC、温度、报警状态）记录表（以EXCEL文本格式输出）具备干接点输出。
蓄电池运行环境温度为-25~55℃，安装点不用空调和通风措施。

由于蓄电池单体采用全封闭结构，上述参数不受环境温度变化影响。

图4

b)创新型直流电源装置对直流母线电压支撑作用
利用超级电容器组功率型储能作用，可提供快速、瞬间大功率输出：
例：当变电站大规模倒操作或站内交流电源故障、或者如失灵保护动作时，对直流母线有大功率供电需求：
500kV变电站500kV母线3/2接线，同时跳母线某侧断路器，计算需求DC230V、150A的冲击容量，创新型直流电源可无缝衔接，毫秒级时段内满足需求。
c)创新型直流电源运行接线方式：
1）参见图一，与虚线左侧原有直流电源并列运行，创新型直流电源处于热备用方式，当虚线左侧系统出现异常时，（母线电压过低、或该系统故障全失电）创新型直流电源无延时自动投入。

2）替代原有直流电源，带一段直流母线负荷，独立运行。

图5