直流电源是变电站的控制电源，也是实现电力系统自动化的重要设备。安徽新力电气设备有限责任公司的研究人员程正年、赵小军、何炳愚，在2020年第9期《电气技术》杂志上撰文，阐述了直流电源系统的运行现状和系统优化的必要性，重点介绍了一种将电力操作电源和通信电源融为一体、蓄电池采用混联方式的直流电源系统解决方案。
在各类发电厂、变电站中，为控制、信号、保护、自动装置以及某些操作执行机构供电的电源系统，通常称为控制电源。控制电源分为两类：①直流电源；②交流电源。直流电源由于独立于交流动力电源系统，不受交流电源系统事故的影响，具有安全可靠、运行维护方便等特点，得到了广泛应用。特别是对于高电压和可靠性要求较高的电力设备，直流电源几乎是惟一可选择的控制电源，正因为如此，人们对直流电源十分重视。

1 直流电源系统的现状
目前，变电站的直流电源分为电力操作电源和通信电源。通信电源一般采用48V电源系统，电力操作电源一般采用220V/110V电源系统。这两种电源设备都是由系统监控装置、充电装置、串联蓄电池组和馈电回路4部分构成。其中，串联电池组是由单体电压为2V或12V的蓄电池经串接而成，作为变电站交流事故停电后直流电源系统的后备电源。
由于操作电源和通信电源通常独立配备蓄电池，这样就需要维护两套直流电源设备，运维管理成本很高。特别是电力操作电源，蓄电池串联的数量很多，更容易出现单体电池电压不均衡的现象，进而导致有的电池长期过充电，有的电池长期过放电，严重影响整个蓄电池组的使用寿命。一旦某一只电池出现故障，整个电池组就发挥不了应有的作用，甚至有时需要把整组电池更换掉，造成不必要的浪费。
为了保障直流供电的可靠性，国网公司要求定期对蓄电池做核对性放电测试，把电压落后的电池换掉，这时就需要把电池组脱开直流母线来进行。对于110kV及以下变电站，大多只配置一组电池，电池组脱离直流母线会给电力系统的运行安全带来巨大隐患。
由于直流系统标称电压为220V/110V，而蓄电池的单体电压多为2V或12V，这就需要把大量电池串联起来才能满足要求。另外铅酸蓄电池的充放电特性使得电池在充电过程中，整组电池电压会升高，系统需要通过调压装置来维持直流母线电压的稳定。电力操作电源系统典型设计方案如图1所示。
为解决单套直流电源中因单体蓄电池异常后整组蓄电池无法带载的问题，提及的一种并联型直流电源由若干个并联电池模块的高压输出端并联连接组成。其中，每个电池模块均独立地配置12V蓄电池；使用时，电池模块同时接入AC 220V交流电源和12V蓄电池，当交流失电时，电池模块将蓄电池的12V电压提升至DC 220V/110V。
这种并联型直流电源虽可解决因单节蓄电池损坏造成整组蓄电池功能异常的问题，却也存在着不足之处：
①因蓄电池的数量仍与传统的方案一样，并未减少，而带有智能监控和充电功能的电池模块的数量却需与蓄电池的数量相匹配，由于单只电池模块的价格远高于单节蓄电池的价格，使得整个直流电源的制造成本上升很多，不具有经济性；
②兼有充电和升压功能的电池模块是一种需将12V提升到220V/110V的大功率器件，如此数量众多的电池模块也会给组屏安装带来新的难题。
近十几年来，随着智能一体化电源设备的推广应用，在传统直流屏的基础上，配置DC/DC转换模块，输出48V通信电源。但这种方案没有改变传统直流屏的蓄电池串联数量，也不能改善原有设备的运行工况。随着高压开关的技术进步，操作电源的冲击电流大大减小。220kV及以下变电站的常规负荷一般不会超过20A，通信电源的常规负荷也不超过30A。
目前变电站的直流电源设备配置大容量的蓄电池，不是因为负荷需要大电流，而是为了延长应急供电时间。因此，在交流正常情况下，蓄电池组是处于备用状态，并不需要对外输出电能。