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分析新型開關電源模塊該如何應用于電力系統

 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,*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模塊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,而高頻開關電源模塊采用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。傳統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視,且這些測量值不能經通信口實現遠程監視(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,實現遙控和遙調功能的難度較大。

  (4) 按部頒要求,充電時穩流精度誤差≤±5%,浮充電時穩壓精度誤差≤±2%。而高頻開關電源穩壓、穩流精度更高,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*佳狀態。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) 高頻開關電源模塊整流模塊具有并聯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側的干擾。

  (6) 高頻開關電源綜合轉換效率高,多數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%。

  由于這種電源系統裝設有微機型集中監控器,可以支持多種通信協議,與調度中心或變電工區的直流班監控系統通信,對直流系統進行四遙監控,主要功能為:

  (1) 通過MODEM和電話網與監控中心通信,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流,控制電源的開關機等;

  (4) 控制高頻開關電源實現對蓄電池浮充、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) 調節充電限流值和總輸出電流穩流值;

  (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,以增強系統運行可靠性。

  同時,這種系統裝設有專用微機絕緣監察裝置,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出異常報警,對各回饋線的絕緣情況進行巡檢,指示具體發生故障的回路,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優選產品。
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