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智能型高频开关电力直流电源系统应用研究


智能型高频开关电力直流电源系统应用研究
雷炎斌
(广东电网韶关供电局,广东韶关512026)
摘要:文章分析了高频开关电源在变电站的应用需求,介绍了wATT智能模块化高频开关电源系统的构成及其优 点和特点,在此基础上,探讨了高频开关电源在220kV翁江变电站直流操作系统上的应用及存在问题处理。 关键词:智能型:高频开关:直流电源系统
中图分

类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:1006—8937(2009)16—0128—02

直流操作电源系统作为变电站不可或缺的二次配置 设备,它为控制装置、自动化装置、继电保护装置、高压断 路器分合闸机构、事故照明等提供直流用电,它的稳定可 靠运行及电压质量对变电站设备的正常运作起着至关重 要的作用。 近几年由于阀控密封铅酸蓄电池的优越性促使其得 到普遍应用,与镉镍碱性蓄电池相比,阀控密封铅酸蓄电 池具备免维护的重要特点,该电池容易组成成套装置,在 正确使用的情况下,温度为25℃的浮充电使用寿命达到 lo—15年,电池寿命有明显增长;电池自放电的电流小, 25℃下每天的自放电率仅为2%;不存在“记忆效应”,工 作时电池容量损失少;密封及抗震性能好,结构紧凑。但 是虽然具有上述良好性能,阀控密封铅酸蓄电池对温度、 充电装置的要求也是更为严格,过充和欠充电都容易造 成蓄电池损坏乃至直流系统瘫痪,因而势必要采用更好 的直流电源操作系统,智能型高频开关整流系统很好地 满足了阀控电池的要求,得到了广泛应用。 目前220kV翁江变电站使用的wAlll智能型高频 开关直流电源系统主要由高频开关电源模块和分布式监 控系统组成,系统采用分布式微机监控技术和国际先进 的i电平桥式软开关技术,并率先在直流系统上应用了 现场总线技术,使得各模块以信息交互的方式协同工作。 系统采用容错方式设计,数据本地采集,数字信号远传, 任一模块均可带电插拔,实现了系统的在线维护,可以直 接与变电站综合自动化等智能化设备连接,满足日益增 多的无人值班变电站要求。


组成分布式监控系统,就地采集数据,数字信号传输,抗 干扰能力强,便于安装、检修; ⑦采用小母线硬接线布线技术,母线采用国际标准 色标识,易于识别; ⑧系统采用IEC(国际电工委员会)国际标准,可靠 性和安全性有充分保证。 系统智能化程度高,对系统的每个部分能够通过监 控模块进行参数配置;实现全数字控制技术,充电模块、 微机监控模块、绝缘监测仪、电池巡检等采用数字化控制 技术,充电模块采用i电平桥式高频软开关技术,主拓扑 电路应力小,充电模块可靠性高,特别适用于电力直流电 源三相整流高输入电压条件下的高可靠性要求;监控系 统与现代电力电子、网络技术相结合,对直流电源系统提 供“四遥”功能的支持,为无人值班工作提供了前提条件; 具有输出电流和电压平滑调节的功能,能够实现蓄电池 充电温度自动补偿功能;对蓄电池组进行自动保护和管 理,能够对蓄电池的均充、浮充电进行智能化控制,实时 监控蓄电池的充放电电流和整组、单个电池端电压,设有 电池过压、欠压声光提示和充电限流功能;通过设有的多 个扩展通讯接口,通常在变电站会接入如电池监测仪、绝 缘监测装置等外部智能设备。


WATT智能型高频开关电力直流电源系统在变
电站的应用
220

kV翁江变电站直流系统主要由两路交流输入、

WATT智能型高频开关电力直流电源系统特点

交流测控模块、充电模块、防雷模块、整流模块、降压模 块、集中监控单元、绝缘监测单元、电池数据采集模块和 蓄电池等部分组成: 两路交流电源均正常输入时,运行人员通过交流测 控模块设置其中一路输入系统,为各个充电模块提供电 源。充电模块将外部输入的三相交流电进行转换,整流为 110 V或220 V的直流电源,经二极管隔离后输出,一方 面给二次回路及直流装置(如直流交换机等设备)供电。 另一方面给蓄电池浮充电。系统通过监控模块对系统进 行监控和管理,每一组蓄电池组均配备有信号采集模块, 信号发生后由采集模块进行采集,再汇总到监控模块统 一处理,有故障时可以发信号至变电站后台监控系统并 发出声光提示。系统的绝缘监测仪是其中一个重要部分, 当母线绝缘或支路绝缘被检测到降低获接地时,同样会 发送信号至变电站后台监控机通知运行人员处理;当其 中一路交流电源发生故障时,通过选择自动切换开关实

①采用三电平桥式软开关电源模块化设计,N+I热 备份; ②任一功能模块(如监控模块、充电模块)均可带电 热插拔,便于系统的安装和维护,大幅度减少了平时维护 工作量; ③采用抢总线式的自主均流技术,各模块之间输出 电流的最大不平衡度小于5%; ④控制母线和合闸母线可以实现由充电模块单独直 接供电,也可以通过降压装置进行热备份; ⑤可靠的电气绝缘和防雷措施,利用绝缘监测装置 实时监测系统的绝缘状态,保证了系统和人身的安全; ⑥分布式控制技术,信号采集模块与微机监控模块
作者简介:雷炎斌(1981一),男,助理工程师。

万方数据  128



第28卷

雷炎斌:智能型高频开关直流操作电源系统应用研究

机械机电t

现系统自动切换至另一路外部交流电源。
当两路交流电源同时发生故障或停电时,充电模块 因失去输入电源停止工作,由蓄电池供电带起全部负荷,

监控模块的软件在运行中死机,关掉监控模块上的电源 开关,重新上电。 ②按键无响应、显示屏黑屏、花屏。可能监控模块的 软件在运行中死机,关掉监控模块上的电源开关,重新上
电。

监控模块发出故障告警信号至变电站监控机,通知运行
人员尽快恢复交流电源供电。交流停电期间,运行人员需 要通过监控模块密切监控蓄电池电压,当电池放电超过

③监控模块无故障告警显示、光字牌报警。此现象一 般是后台的遥信信号使用告警干接点连接,在系统曾有 过告警又恢复的情况下,与监控模块配套的系统测控模 块的告警干接点相应继电器触点不能释放所致,关掉监 控模块上的电源开关,重新上电后即可消除。
3.2交流输入故障i

规定单节电池容量(如2 v)时,监控模块会发出告警声 响,此时应自动或手动停止放电。外部交流电源输入正常 以后,充电模块自动恢复对蓄电池的充电(严格按充电曲 线进行充电:主充、均充、浮充电)。 系统采用单母线分段接线,交流电源由站用变系统 分别由#2、群5柜引出,经整流后由#l、#2馈线柜引 出至各保护屏及测控屏。母线电压110 V,翁江站装置设
有交流互投回路,能够自动切换事故照明单元,蓄电池正

①充电模块对应的交流输入开关跳闸。需要检查直 流回路是否有短路现象,如果经检查直流输出回路有短 路现象,应判断是有直流屏外故障引起的还是屏内设备
原因引起的,如果屏内设备引起的则需要厂家进行处理;

常时在浮充电状态,每组容量400 Ah,调压装置置“自
动”位置,微机绝缘监测仪对正负直流母线的绝缘电阻和

对地电压进行实时监测,集中监控器实时采集直流系统 内信号,与本站监控系统保持通信,实现对直流系统的四 遥功能。正常时两段直流母线开环运行,负荷按两段分配 平衡为原则,不存在环路或寄生。
系统正常工作时,充电模块对蓄电池的均/浮充电

如果和上充电模块对应的交流输入开关,如果开关立刻 自动断开,则可能是该充电模块故障或交流开关不良。 ②交流接触器不吸合。测量交流输入的线电压和相
电压是否正常,是否有缺相,如电压过高、过低或者有缺

相,可能交流测控模块保护动作断开了交流接触器;经测
量交流电源正常,可以拔出交流测控模块电源接口的插

压与控制母线允许的波动电压范围相比,往往会高出一
些,在翁江站采用多级硅调压装置串联接在充电模块输 出与控制母线之间,使得调压装置的最终输出电压能够 满足控制母线的电压规定。 翁江站调压装置每档可调5 V,共五档,通常打在 “自动”档位。蓄电池通常在浮充电状态,当系统连续浮充

头,如能正常吸合则可能是交流测控模块故障,如果不能 吸合则可能是交流接触器的故障。

4结语
智能型高频开关是传统硅整流器、可控硅整流器的

运行超过设定的时间(可通过监控器键盘设置,出厂设置 为3个月)或交流电源故障后,蓄电池放电超过十分钟
时,系统自动进行均充。自动均充过程:以监控模块设定 的均充电流进行稳流充电,当电压逐渐接近均充电压设 定值时转为稳压充电。充电电流小于0.01C10 A后延时 lh,自动转为浮充运行,当手动定时均充时,可通过监控 器键盘预先设置的均充电压、均充时间,按“均充”按钮即 可,过程与自动均充过程相同。

替代产品,其性能稳定,可靠性程度高,电池采用免维护 蓄电池,以体积小、节能、高效等特点,有效地解决了以往 直流操作电源系统的不足,为保障电力系统安全稳定运 行提供了可靠的保障。
参考文献:

【1】王家庆.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护【M】. 北京:人民邮电出版社,2000. 【2】梁如成.高频开关电源的应用【J】.the/电子技术,2002,(3). 【3】林晓东.高频开关电源的特点及在电力系统的应用【J】.电 力自动化设备,1999,(6).

3直流系统存在问题及处理
3.1监控模块故障

①监控一直处于开机启动状态,无法正常工作。可能

万   方数据

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智能型高频开关电力直流电源系统应用研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 雷炎斌 广东电网韶关供电局,广东,韶关,512026 企业技术开发(下半月) TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 2009,28(8)

参考文献(3条) 1.林晓东 高频开关电源的特点及在电力系统的应用[期刊论文]-电力自动化设备 1999(06) 2.梁如成 高频开关电源的应用[期刊论文]-山西电子技术 2002(03) 3.王家庆 智能型高频开关电源系统的原理使用与维护 2000

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