高頻開關電源在電力系統的應用分析
2012-07-31
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、穩定。憑著優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換代的首選產品。
在電力系統中，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，是發電廠和變電站比較重要的設備。因直流電源故障而引發的事故時有發生，所以，對直流電源的可靠性、穩定性具有很高要求。傳統的直流電源多數采用可控硅整流型。近幾年來，許多直流電源廠家推出智能化的高頻開關電源，這種電源系統具有許多優點：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，適應電網發展的需要，值得推廣使用。
目前，我國電力系統采用的直流電源也正由傳統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、濾波器后輸出平穩直流。這種高頻開關電源主要由高頻開關充電模塊、集中監控器和蓄電池組等組成，其中充電模塊和集中監控器具有內置微處理器，智能化程度高。高頻開關電源系統正常運行時，充電機的輸出與蓄電池組并聯運行，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，以保證對負荷連續不間斷供電，當交流電源恢復正常后，系統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的相控電源比較，主要技術指標均優于部標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，可提高系統運行可靠性。個別模塊故障時，可帶電更換，不影響系統的正常運行，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較大，曾發生中央信號裝置誤動作和高頻繼電保護誤發信號等事故，按部頒要求紋波系數不大于2%。另外，可控硅整流器與蓄電池并聯運行，紋波系數較大時，若浮充電壓波動或偏低會出現蓄電池脈動充電放電現象，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組合供電，使得供電質量和技術參數明顯提高。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，還能通過監控模塊與電力系統的自動化網或變電工區直流班監控系統通信，進行遠程監視和對模塊各項操作，實現四遙功能。
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