储能技术在变电站测控系统故障保护和恢复中的作用研究

蒋文辉，李 远，王玉龙，孔祥伦

（南方电网数字电网研究院有限公司，广东 广州 510555）

储能技术在变电站测控系统故障保护和恢复中起到了至关重要的促进作用。储能技术可作为变电站测控系统的备用电源，用以确保系统出现故障时也可稳定运行，同时也可为数据储存及紧急通信提供动力，避免因突发故障导致数据丢失和通讯中断。另外储能技术在电网峰谷用电需求平衡中也具有重要的作用，电网处于峰值时，额外电力可利用储能技术加以提供。电网处于谷值时，过剩的电能可通过储能技术储存，为之后的电能使用提供保障。储能技术在变电站测控系统中的应用，能够充分提高电力系统的运行效率和稳定性，有助于保障电力系统的安全和可靠性。下面将重点分析储能技术在变电站测控系统故障保护和恢复中的作用及应用。

1 储能技术在变电站测控系统故障保护中的作用分析

在系统日常工作中，测控系统会不可避免地出现故障，导致电力系统异常运行，影响正常生产秩序。储能技术在变电站测控系统故障保护和恢复方面具有以下作用：①提供可靠的供电保障。要排除测控系统的故障，断电这个环节是必不可少的，但在断电时还应保障测控系统的正常运行。此时，储能设备可以通过控制回路实现在断电瞬间无缝切换，持续提供电源，保障测控系统可稳步运行，数据也可保持连续性。②保护电网稳定运行。在电网运行中，会出现突发电压和电流等不稳定因素，极易导致测控系统发生故障。储能技术可以通过电力电子设备对电网进行调控，吸收过剩的能量 缓解测控系统压力，为电网的运行提供有力保障。

2 变电站测控系统中的常见故障类型

变电站测控系统常见故障类型主要包括以下几种：①通讯故障。通讯故障是测控系统故障的最常见类型之一，引起该故障的因素一般是通信设备或通信线路出现问题。通讯故障容易导致丢失数据或数据无法及时传输等现象，继而给测控系统监控造成不利影响。②电源故障。测控系统需要稳定可靠的电源供应，电源故障容易造成系统电量供应不稳定或直接断电。电源故障一般是由于供电电源设备故障、电路故障或电源线路故障等因素引起的。③传感器故障。测控系统中的传感器负责各项参数实时监测，传感器一旦出现线路故障及损坏将导致整个系统无法正常使用，通常会导致大量监测数据失真。

3 储能技术在变电站测控系统故障保护和恢复中的应用

3.1 储能技术在变电站测控系统故障保护中的应用

储能技术在变电站测控系统故障保护中具有广泛应用，可以通过搭建微网、提升快速响应能力、提高电能利用率和保护电池寿命等策略，保护测控系统正常运行，提高电网稳定性。

3.1.1 搭建微网系统

变电站的微网系统是通过储能装置和分布式电源相连接而成的，若主电网出现故障，微网可借助自动控制性能连接可使用的电源至测控系统中，用以确保电力波动不会给设备运行产生影响，提供必要的电源促进设备的正常运行。储能系统可以将所收集到的多余电能储存在电池等设备中，当主网出现问题时，储能系统可以确保连续供电，同时通过与可再生能源设备的结合，满足当地的用电需要。在这个过程中，储能系统作为支持能源的储备库，可以实现电力的平衡和优化调度，保障电网稳定性和可靠性。

3.1.2 提升快速响应能力

在复杂的电网系统中，如果缺少颗粒化控制和精准调度，容易出现电网频率失调、电压波动等问题。储能技术的快速响应特性可以有效地解决这些问题。储能技术具有快速响应能力，在电网负荷瞬间增大或减小时，其可以迅速响应并为测控系统提供电源。在电力系统出现停电、瞬间过载、瞬间电压均衡等问题时，储能系统可为测控系统提供保护，使之不会受到大电流及大电压的影响，能够保持正常运行。

3.1.3 提高电能利用率

储能技术可以在电网负荷低谷时储存多余的电能，待电网负荷高峰时再释放电能，提高电能利用率。储能系统的大功率和大容量等特性，能够较好地防止电网瞬间负荷变化所带来的电压、电流、频率等突变现象。同时，储能技术通过储存可再生能源电能，也可以大幅提高可再生能源的利用效率，从而减少对传统化石燃料的依赖，降低温室气体排放。在实践过程中，储能设备可以根据用电需求，灵活地向变电站测控系统提供电源，提高了电能的利用率，减少了能源浪费。若是瞬间改变电网的负荷，储能设备可提供电能容量为测控系统的储能提供保障，由此有效促进电网负荷保持平衡。

3.1.4 保护电池寿命

在变电站测控系统中，可通过一系列电池管理策略来延长电池的使用寿命。这些策略包括防止过度放电、过度充电、电池过热等问题，也可以通过电池管理系统进行电池状态监控和维护，同时通过对电池的使用进行规划和调度，也能够很好地保护电池的寿命。此外，储能电池可通过有效管理充放电的周期，促进服务周期延长。测控系统在电池电量比阈值低的情况下，会自动打开备用电源，使得电池减少使用，有效延长使用寿命。

3.2 储能技术在变电站测控系统故障恢复中的应用

储能技术在变电站测控系统故障恢复中具有重要意义，在实践过程中通过提供备用电源、防止过电压或过电流、保障数据存储等方式，能够对变电站测控系统故障恢复起到关键作用。

3.2.1 提供备用电源

在变电站主电源出现故障的情况下，储能设备可为其提供备用电源。借助充电系统为储能设备进行充电，一旦主电源出现故障，储能系统会快速为其提供电能，保证测控系统运行稳定，电网也可快速恢复至正常状态。此外，储能系统还能够对不稳定的电力系统进行电力平衡。在电网负荷快速变化时，储能系统可以通过短时间充放电等方式调整电力输出，避免不稳定因素对电力系统的影响。如此，储能技术可以保障重要设备顺利运行，减少因突发事故而造成的损失。

3.2.2 辅助电源

在电力系统负荷快速上升或下降时，往往会出现电压或电流的不稳定状况。而储能技术可以通过充放电平衡电力系统的功率需求，在很大程度上避免了电力系统的不稳定性。由于储能技术通过调节储能系统的充放电速率，使得电力系统得以平衡电压和电流的不稳定状况，减少因不稳定状况而引起的故障。具体来说，储能作为辅助电源可以提供额外的电源容量，以支持变电站测控系统正常运行。储能技术的主要功能包括平滑电压和电流负荷、调节功率因数和振荡抑制等。电网在峰值负荷时，储能系统可为其提供电源容量，而在轻负载时，系统可将电能回馈给电网，促进电能的高效利用。对测控系统而言，储能辅助电源可促进系统提升稳定性，有效缩减成本。

3.2.3 防止过电压或过电流

当变电站测控系统出现过电压或过电流时，储能系统可以通过充电的方式，将多余的电能储存在电池中，调节电力系统的输出电压或输出电流，从而达到防止过电压或过电流的目的。在这种方式下，储能系统能够迅速响应和补偿，保护电力设备免受过载和损坏的风险，同时确保电力系统的安全稳定运行。

3.2.4 保障数据存储

测控系统中存储的数据非常重要，合理的数据有助于实现电力公司分析、电网系统各种参数计算。若其他电路出现故障或突然增加负载，很容易丢失部分数据。储能系统则可为测控系统提供短暂的电源，一旦测控系统电网有任何突发情况，在储能系统的电源供应之下可保障不会丢失数据。由于储能系统提供了备用电源，在电力系统出现故障时，数据存储设备可以继续正常工作，并将数据保存到储存器中。这使得数据的存储得到保障，当电力系统恢复正常时也能更加便捷地对系统进行故障分析。同时储能系统还可以通过提供稳定的电力，保障数据存储设备的稳定性，防止数据因系统故障而遭遇损失。