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高频开关电源在电力系统的应用分析

作者:时间:2010-09-29来源:网络收藏

目前,我国正大力实施变电站的无人值班管理,因此,对设备的选择将会朝着小型化、无油化、少维护或免维护及自动化程度高的方向发展。高频开关直流电源正能适应这种要求,经过这几年的运行考验,这种产品的性能已逐步成熟、稳定。凭着优越的技术性能和良好的价格性能比,将成为直流电源更新换代的首选产品。

中,直流电源作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响信号及事故照明等电源之用,是发电厂和变电站比较重要的设备。因直流电源故障而引发的事故时有发生,所以,对直流电源的可靠性、稳定性具有很高要求。传统的直流电源多数采用可控硅整流型。近几年来,许多直流电源厂家推出智能化的,这种电源系统具有许多优点:安全、可靠、自动化程度高、具有更小的体积和重量、综合效率高以及噪音低等,适应电网发展的需要,值得推广使用。

目前,我国采用的直流电源也正由传统的相控电源逐步向转变。高频开关电源整流器的工作原理:交流电源接入整流模块,经滤波及三相全波整流器后变成直流,再接入高频逆变回路,将直流转换为高频交流,最后经高频变压器、整流桥、滤波器后输出平稳直流。这种高频开关电源主要由高频开关充电模块、集中监控器和蓄电池组等组成,其中充电模块和集中监控器具有内置微处理器,智能化程度高。高频开关电源系统正常运行时,充电机的输出与蓄电池组并联运行,给经常性负荷供电,同时对蓄电池进行浮充电,以补充蓄电池的自放电。当交流电源输入中断后,由蓄电池组给负荷供电,以保证对负荷连续不间断供电,当交流电源恢复正常后,系统自动对蓄电池进行均充电,对蓄电池大量放电后进行电能的快速补充。

智能型高频开关电源与传统的相控电源比较,主要技术指标均优于部标1~2个等级以上,具有以下特点。

(1)相控电源硅整流器采用1+1主从备份方式,而高频开关电源采用N+1模块冗余并联组合方式供电,即如果N个模块的输出电流能满足充电电流需要,则采用N+1模块平均分配,因此,可提高系统运行可靠性。个别模块故障时,可带电更换,不影响系统的正常运行,扩容维护方便。

(2)可控硅整流器运行于浮充电方式时,直流输出的纹波系数较大,曾发生中央信号装置误动作和高频继电保护误发信号等事故,按部颁要求纹波系数不大于2%。另外,可控硅整流器与蓄电池并联运行,纹波系数较大时,若浮充电压波动或偏低会出现蓄电池脉动充电放电现象,对蓄电池不利。高频开关电源的充电装置采用多个智能化模块并联组合供电,使得供电质量和技术参数明显提高。模块采用准谐振技术(或脉宽调制技术)和电流电压双环控制技术,提高开关工作频率,开通损耗小,输出电压的纹波系数很小,一般≤±0.1%额定电压,进而可防止蓄电池脉动充电放电,延长蓄电池的使用寿命,可靠性更高。

(3)高频开关电源整流模块具有内置微处理器,是提高设备管理水平的基础,在满足直流系统故障信号应尽量完善的前提下,使接线简单,安装调试快捷。除了能在面板上直接显示输出电流和电压及模块的各种运行状况外,还能通过监控模块与的自动化网或变电工区直流班监控系统通信,进行远程监视和对模块各项操作,实现四遥功能。传统的直流电源一般在屏柜上装设电流、电压表和其它专用装置对设备进行监视,且这些测量值不能经通信口实现远程监视(微机型除外)。即使有遥测,也是采用直流采样方式,采样点不多,对反映各种运行状况的信号也以接点方式接至光字牌或遥信屏,因此,接线繁琐,自动化程度低,实现遥控和遥调功能的难度较大。

(4)按部颁要求,充电时稳流精度误差≤±5%,浮充电时稳压精度误差≤±2%。而高频开关电源稳压、稳流精度更高,其误差一般≤±0.5%,可避免对蓄电池过充、欠充,保证蓄电池运行在最佳状态。阀控式电池容量大、维护量小、放电倍率低,适用于大容量的直流电源。从原理性能看,高频开关模块适合与阀控式电池配套使用。

(5)高频开关电源整流模块具有并联运行方式下自动均流功能。同时,设有过流、过压及瞬时短路保护,安全可靠的防雷措施,能有效地承受输出短路冲击。另外,采取多重有效措施,防止高频电源及谐波对交流电网侧的干扰。

(6)高频开关电源综合转换效率高,多数厂家的转换效率达到90%以上,而相控电源转换效率一般只有60%~80%。

由于这种电源系统装设有微机型集中监控器,可以支持多种通信协议,与调度中心或变电工区的直流班监控系统通信,对直流系统进行四遥监控,主要功能为:

(1)通过MODEM和电话网与监控中心通信,从通信口读取高频开关电源的信息;

(2)测量模块的输出电流和电压、直流母线电流和电压、电源的输出电流和电压、电池充放电电流和电压等;

(3)控制电源的输出电流和稳流,控制电源的开关机等;

(4)控制高频开关电源实现对蓄电池浮充、均充方式的自动转换;
 
(5)控制硅链的自动或手动投切,保证控制母线的稳压精度,进而保证微机和晶体管保护用电的可靠性,防止造成保护误动;
 
(6)调节充电限流值和总输出电流稳流值;

(7)具有本地和远程控制方式,采用密码允许或禁止方式操作,以增强系统运行可靠性。

同时,这种系统装设有专用微机绝缘监察装置,能实时显示母线电压和正、负母线对地绝缘电阻的大小及发出异常报警,对各回馈线的绝缘情况进行巡检,指示具体发生故障的回路,这种选线功能为查找直流接地带来极大方便。



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