高頻開關(guān)電源的特點及在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

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(shè)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(guān)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(yīng)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(guān)電源轉(zhuǎn)變。高頻開關(guān)電源整流器的工作原理:交流電源接入整流模塊,,經(jīng)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(zhuǎn)換為高頻交流,,最后經(jīng)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(guān)電源主要由高頻開關(guān)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(nèi)置微處理器,智能化程度高,。高頻開關(guān)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(jīng)常性負(fù)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(dāng)交流電源輸入中斷后,,由蓄電池組給負(fù)荷供電,,以保證對負(fù)荷連續(xù)不間斷供電,當(dāng)交流電源恢復(fù)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(guān)電源與傳統(tǒng)的相控電源比較,,主要技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于部標(biāo)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(guān)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(guān)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(zhì)量和技術(shù)參數(shù)明顯提高。模塊采用準(zhǔn)諧振技術(shù)(或脈寬調(diào)制技術(shù))和電流電壓雙環(huán)控制技術(shù),,提高開關(guān)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(guān)電源整流模塊具有內(nèi)置微處理器,是提高設(shè)備管理水平的基礎(chǔ),,在滿足直流系統(tǒng)故障信號應(yīng)盡量完善的前提下,,使接線簡單,安裝調(diào)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(shè)電流、電壓表和其它專用裝置對設(shè)備進行監(jiān)視,,且這些測量值不能經(jīng)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(diào)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(guān)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,、維護量孝放電倍率低,,適用于大容量的直流電源。從原理性能看,,高頻開關(guān)模塊適合與閥控式電池配套使用,。
(5)高頻開關(guān)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(shè)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(cè)的干擾,。
(6)高頻開關(guān)電源綜合轉(zhuǎn)換效率高,多數(shù)廠家的轉(zhuǎn)換效率達到90%以上,,而相控電源轉(zhuǎn)換效率一般只有60%~80%,。

  由于這種電源系統(tǒng)裝設(shè)有微機型集中監(jiān)控器,可以支持多種通信協(xié)議,,與調(diào)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(guān)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(guān)機等;
(4)控制高頻開關(guān)電源實現(xiàn)對蓄電池浮充,、均充方式的自動轉(zhuǎn)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(diào)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(shè)有專用微機絕緣監(jiān)察裝置,能實時顯示母線電壓和正、負(fù)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,。

  目前,,我國正大力實施變電站的無人值班管理,因此,,對設(shè)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(guān)直流電源正能適應(yīng)這種要求,,經(jīng)過這幾年的運行考驗,這種產(chǎn)品的性能已逐步成熟,、穩(wěn)定,。憑著優(yōu)越的技術(shù)性能和良好的價格性能比,高頻開關(guān)電源將成為直流電源更新?lián)Q代的首選產(chǎn)品,。

高頻開關(guān)電源的特點及在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

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