高頻開關電源在電力系統(tǒng)的應用分析

目前,我國正大力實施變電站的無人值班管理,因此,對設備的選擇將會朝著小型化、無油化、少維護或免維護及自動化程度高的方向發(fā)展。高頻開關直流電源正能適應這種要求,經過這幾年的運行考驗,這種產品的性能已逐步成熟、穩(wěn)定。憑著優(yōu)越的技術性能和良好的價格性能比,高頻開關電源將成為直流電源更新?lián)Q代的首選產品。點擊查看更多精彩資訊 

    在電力系統(tǒng)中,直流電源作為繼電保護、自動裝置、控制操作回路、燈光音響信號及事故照明等電源之用,是發(fā)電廠和變電站比較重要的設備。因直流電源故障而引發(fā)的事故時有發(fā)生,所以,對直流電源的可靠性、穩(wěn)定性具有很高要求。傳統(tǒng)的直流電源多數(shù)采用可控硅整流型。近幾年來,許多直流電源廠家推出智能化的高頻開關電源,這種電源系統(tǒng)具有許多優(yōu)點:安全、可靠、自動化程度高、具有更小的體積和重量、綜合效率高以及噪音低等,適應電網(wǎng)發(fā)展的需要,值得推廣使用。

    目前,我國電力系統(tǒng)采用的直流電源也正由傳統(tǒng)的相控電源逐步向模塊化的高頻開關電源轉變。高頻開關電源整流器的工作原理:交流電源接入整流模塊,經濾波及三相全波整流器后變成直流,再接入高頻逆變回路,將直流轉換為高頻交流,最后經高頻變壓器、整流橋、濾波器后輸出平穩(wěn)直流。這種高頻開關電源主要由高頻開關充電模塊、集中監(jiān)控器和蓄電池組等組成,其中充電模塊和集中監(jiān)控器具有內置微處理器,智能化程度高。高頻開關電源系統(tǒng)正常運行時,充電機的輸出與蓄電池組并聯(lián)運行,給經常性負荷供電,同時對蓄電池進行浮充電,以補充蓄電池的自放電。當交流電源輸入中斷后,由蓄電池組給負荷供電,以保證對負荷連續(xù)不間斷供電,當交流電源恢復正常后,系統(tǒng)自動對蓄電池進行均充電,對蓄電池大量放電后進行電能的快速補充。

    智能型高頻開關電源與傳統(tǒng)的相控電源比較,主要技術指標均優(yōu)于部標1~2個等級以上,具有以下特點。

    (1)相控電源硅整流器采用1+1主從備份方式,而高頻開關電源采用N+1模塊冗余并聯(lián)組合方式供電,即如果N個模塊的輸出電流能滿足充電電流需要,則采用N+1模塊平均分配,因此,可提高系統(tǒng)運行可靠性。個別模塊故障時,可帶電更換,不影響系統(tǒng)的正常運行,擴容維護方便。

    (2)可控硅整流器運行于浮充電方式時,直流輸出的紋波系數(shù)較大,曾發(fā)生中央信號裝置誤動作和高頻繼電保護誤發(fā)信號等事故,按部頒要求紋波系數(shù)不大于2%。另外,可控硅整流器與蓄電池并聯(lián)運行,紋波系數(shù)較大時,若浮充電壓波動或偏低會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電現(xiàn)象,對蓄電池不利。高頻開關電源的充電裝置采用多個智能化模塊并聯(lián)組合供電,使得供電質量和技術參數(shù)明顯提高。模塊采用準諧振技術(或脈寬調制技術)和電流電壓雙環(huán)控制技術,提高開關工作頻率,開通損耗小,輸出電壓的紋波系數(shù)很小,一般≤±0.1%額定電壓,進而可防止蓄電池脈動充電放電,延長蓄電池的使用壽命,可靠性更高。

    (3)高頻開關電源整流模塊具有內置微處理器,是提高設備管理水平的基礎,在滿足直流系統(tǒng)故障信號應盡量完善的前提下,使接線簡單,安裝調試快捷。除了能在面板上直接顯示輸出電流和電壓及模塊的各種運行狀況外,還能通過監(jiān)控模塊與電力系統(tǒng)的自動化網(wǎng)或變電工區(qū)直流班監(jiān)控系統(tǒng)通信,進行遠程監(jiān)視和對模塊各項操作,實現(xiàn)四遙功能。

傳統(tǒng)的直流電源一般在屏柜上裝設電流、電壓表和其它專用裝置對設備進行監(jiān)視,且這些測量值不能經通信口實現(xiàn)遠程監(jiān)視(微機型除外)。即使有遙測,也是采用直流采樣方式,采樣點不多,對反映各種運行狀況的信號也以接點方式接至光字牌或遙信屏,因此,接線繁瑣,自動化程度低,實現(xiàn)遙控和遙調功能的難度較大。
    (4)按部頒要求,充電時穩(wěn)流精度誤差≤±5%,浮充電時穩(wěn)壓精度誤差≤±2%。而高頻開關電源穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度更高,其誤差一般≤±0.5%,可避免對蓄電池過充、欠充,保證蓄電池運行在最佳狀態(tài)。閥控式電池容量大、維護量小、放電倍率低,適用于大容量的直流電源。從原理性能看,高頻開關模塊適合與閥控式電池配套使用。

    (5)高頻開關電源整流模塊具有并聯(lián)運行方式下自動均流功能。同時,設有過流、過壓及瞬時短路保護,安全可靠的防雷措施,能有效地承受輸出短路沖擊。另外,采取多重有效措施,防止高頻電源及諧波對交流電網(wǎng)側的干擾。

    (6)高頻開關電源綜合轉換效率高,多數(shù)廠家的轉換效率達到90%以上,而相控電源轉換效率一般只有60%~80%。

    由于這種電源系統(tǒng)裝設有微機型集中監(jiān)控器,可以支持多種通信協(xié)議,與調度中心或變電工區(qū)的直流班監(jiān)控系統(tǒng)通信,對直流系統(tǒng)進行四遙監(jiān)控,主要功能為:

    (1)通過MODEM和電話網(wǎng)與監(jiān)控中心通信,從通信口讀取高頻開關電源的信息;

    (2)測量模塊的輸出電流和電壓、直流母線電流和電壓、電源的輸出電流和電壓、電池充放電電流和電壓等;

    (3)控制電源的輸出電流和穩(wěn)流,控制電源的開關機等;

    (4)控制高頻開關電源實現(xiàn)對蓄電池浮充、均充方式的自動轉換;

    (5)控制硅鏈的自動或手動投切,保證控制母線的穩(wěn)壓精度,進而保證微機和晶體管保護用電的可靠性,防止造成保護誤動;

    (6)調節(jié)充電限流值和總輸出電流穩(wěn)流值;

    (7)具有本地和遠程控制方式,采用密碼允許或禁止方式操作,以增強系統(tǒng)運行可靠性。

    同時,這種系統(tǒng)裝設有專用微機絕緣監(jiān)察裝置,能實時顯示母線電壓和正、負母線對地絕緣電阻的大小及發(fā)出異常報警,對各回饋線的絕緣情況進行巡檢,指示具體發(fā)生故障的回路,這種選線功能為查找直流接地帶來極大方便。


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