为保证供电装置和变电所的正常工作和安全操作与运行，需要大量辅助电气设备和控制设施的低压直流、交流自用电负荷，这些负荷与一次设备协同工作（如主变压器的通风冷却等），甚至在高压电源切断的情况下，都要保证某些自用电装置不间断地供电（如操作控制电源和照明等）。为此，要设置能满足不同要求、供电可靠的操作电源。
操作电源是为了给控制、信号、继电保护与自动装置、事故照明和计算机系统等供电所设立的独立电源。操作电源根据供电设备的不同有直流和交流之分。直流操作电源主要给整流器组通风冷却、地下变电所（室）内通风设备供电。交流操作电源主要给主变压器的冷却通风、蓄电池组硅整流设备、油处理设备、检修机具、消防水泵和室内外照明等设备供电。
直流操作电源可分为由蓄电池组供电的直流操作电源、由硅整流器电容储能供电的直流操作电源和复式整流直流操作电源三种。直流操作电源电压为220V、110V及24V，多采用220V。
4.4.1 蓄电池组直流电源
变电所的蓄电池有铅酸蓄电池、铬镍蓄电池和镍氢蓄电池等。图4.4.1所示是目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源，大多数为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。
图4.4.1 铅酸蓄电池高频开关电源成套装置
1—蓄电池室；2—充电模块；3—绝缘监测模块；4—监控模块；5—交流配电单元
由蓄电池供电的直流操作电源，其优点是蓄电池的电压与被保护的网络电压无关，但需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电设备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，加上直流系统接地故障多，可靠性低，因此，现在已逐步被整流电源所代替。
4.4.2 硅整流电容储能直流电源
硅整流型直流操作电源由于取消了蓄电池，大大节省了投资，使直流供电系统简化，建造安装速度快，运行维护方便。但当一次系统发生故障时，交流电压可能会大大降低甚至消失，使整流器不能正常供电，整流后的直流电压很低甚至消失，这对继电保护和断路器跳闸回路是不允许的。为此，可采用硅整流电容储能装置或复式整流装置的直流操作电源。
图4.4.2 硅整流电容储能式直流系统接线
硅整流电容储能式直流操作电源主要由交流电源、硅整流器和补偿电容器组成，如图4.4.2所示，为了保证直流操作电源的可靠性，通常采用两组硅整流装置，其交流电源取自低压母线。硅整流器U1主要用做断路器的合闸电源，兼向控制回路供电，由于断路器电磁操作机构的合闸功率较大，所以采用三相桥式整流。隔离变压器T1除了起隔离交、直流侧的作用外，还可通过调节器二次侧的抽头来保证直流母线电压为220V。硅整流器U2容量较小，仅用于向控制回路供电，所以采用单相桥式整流。这样，不仅简化了接线，还可以使电容器有较高的充电电压。两组整流装置之间用限流电阻R1和逆止元件VD3隔开，使直流合闸母线仅能向控制母线供电，以防止断路器合闸或合闸母线侧故障时硅整流器U2向合闸母线供电。R1用来限制控制系统短路时流过VD3的电流，保护VD3不被烧坏。位于硅整流器U1、U2前面的电阻、电容串联电路是过电压保护回路，快速熔断器FU用做硅整流器的过电流保护。硅整流器U2输出端串联的电阻R0用来限制U2的输出电流，使之不致过大。储能电容器C1供电给高压线路的保护和跳闸回路，储能电容器C2供电给其他元件的保护和跳闸回路。在保护回路中装设逆止元件VD1和VD2的目的，是为了当直流电源电压降低时，使电容器所储能量仅用来补偿本保护回路，而不向其他元件放电。
正常运行时，两台硅整流器同时运行。当电力系统发生短路故障时，直流电压因交流电源电压下降也相应下降，此时利用并联在保护回路中的电容器C1和C2的储能使断路器跳闸。当故障被切除后，交、直流电压恢复正常，电容器又会充足电能，以供断路器下一次跳闸使用。
储能电容器多采用电解电容器，由于电解电容器容易损坏，电容器组的总容量会逐渐下降，致使整个保护回路失去电压补偿作用，因此，应装设检查装置，以便定期进行检查。
4.4.3 复式整流直流电源
复式整流是指整流装置不仅由所用变压器或电压互感器供电（称为“电压源”），还可由反映短路故障的电流互感器供电（称为“电流源”），这样就能保证在正常和事故情况下不间断地向直流系统供电。电流互感器的输出容量，首先必须保证保护回路及断路器跳闸回路的电源，能使断路器可靠地跳闸。与电容储能比较，复式整流装置能输出较大的功率，电压能保持相对稳定。
图4.4.3所示的是复式整流装置系统接线示意图。
4.4.4 交流操作电源
对采用交流操作的断路器，应采用交流操作电源，全部继电器、控制与信号装置均采用交流形式。此种电源分“电流源”和“电压源”两种。“电流源”取自电流互感器，主要供电给继电保护和跳闸回路；“电压源”取自变电所的变压器或电压互感器，通常所用变压器作为正常工作电源，而电压互感器由于容量较小，其电压因故障发生时会降低。因此，只有在故障或异常运行状态、母线电压无显著变化时，保护装置的操作电源才取自电压互感器，例如，中性点不接地系统的单相接地保护、油浸式变压器内部故障的瓦斯保护等。
图4.4.3 复式整流装置系统接线示意图
目前，普遍采用的交流操作继电保护接线方式有以下几种。
（1）直接动作式。图4.4.4（a）所示的保护接线图，其特点是利用操作机构内的过电流脱扣器（跳闸线圈）YR直接动作于跳闸，不需另外装设继电器，其设备少，接线简单，一般仅用于由带瞬时过电流脱扣器的油断路器所构成的电流速断保护。
（2）利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式。图4.4.4（b）所示的保护接线图中，正常运行时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈YR短接，断路器QF不会跳闸。当一次电路发生短路时，继电器动作，其常闭触点断开，于是电流互感器的二次侧短路电流全部流入跳闸线圈而使断路器跳闸。这种接线方式简单、经济，但继电器触点的容量要足够大，因为要用它来断开反映到电流互感器二次侧的短路电流。
（3）利用速饱和变流器的接线方式。图4.4.4（c）所示保护接线图中，正常运行时电流继电器KA不动作，其常开触点是断开的，速饱和变流器TAM的二次侧处于开路状态（速饱和变流器和电流互感器有所不同，电流互感器的二次侧不允许开路，而速饱和变流器可以在开路下使用，因为速饱和变流器的二次线圈匝数较少，铁芯也较小，所以不会感应出很高的感应电压而影响安全），断路器的跳闸回路没有操作电源，断路器不会跳闸。当一次电路发生短路时，电流继电器动作，其常开触点闭合，接通操作电源回路，使断路器跳闸。
图4.4.4 电流式交流操作电源继电保护方式接线
（a）直接动作式的交流操作保护接线图；（b）去分流跳闸方式的交流操作保护接线图；（c）利用速饱和变流器的交流操作保护接线图
采用速饱和变流器的目的在于：①当短路时限制流入跳闸线圈的电流；②减小电流互感器的二次负荷阻抗（因饱和后阻抗变小）。但这种接线较复杂，所用的电器较多，一般只有当继电器容量不够时才采用。
交流操作电源具有投资小、接线简单可靠、运行维护方便等优点，但它不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路等，因此，限制了它的使用范围。交流操作电源广泛用于中小型变电所中采用手动操作或弹簧储能操作及继电保护采用交流操作的场合。
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