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智能变电站中高频开关电源技术应用

来源:万方期刊网  时间:2015-11-25 13:44:03  点击:

作者:胡晶霞
 
  【摘要】高频开关电源具有较高的效率、较小的体积以及可靠的性能等一系列优点,因此在智能变电站直流系统中得到了十分广泛的应用,有效保障了变电站的安全可靠运行。本文对交直流一体化电源系统进行了简单介绍,然后详细的分析了其中的几个模块,对智能变电站中均流技术和N+1冗余技术这两种高频开关电源技术进行了探究。研究表明,应用均流技术和N+1冗余技术两种技术能够使高频开关电源模块的可靠性得以显著提升。
  【关键词】智能变电站;直流系统;高频开关电源
 
  作为坚强智能电网中非常关键的一个环节,智能变电站的可靠稳定运行具有十分重要的作用。作为保证智能变电站运行的一项重要的系统组成,直流电源系统的主要任务就是将可靠的动力提供给事故照明、开关分合闸、自动控制以及继电保护等,因此其必须要具备高效、可靠及稳定的特点。利用均流技术以及N+1冗余技术高频开关电源模块就能够确保大功率直流电源实现可靠运行。
 
  1.交直流一体化电源系统在智能变电站中的应用
  1.1交直流一体化电源系统的直流充电模块
  直流充电模块主要包括蓄电池组、绝缘监测、单元集中监控、单元直流馈电、单元充电模块、交流配电单元等共同组成。由于受到了开关器件性能的影响,因此每个开关电源模块只有几千瓦的最大输出功率,然而在实践中直流系统供电需要几百千瓦。为此,必须要选择并联多个高频开关电源模块的方式确保充电机完成大功率的输出,隔离变压器由于高频化因此具有更小的质量和体积,这样对模块化的实现非常有利。除此之外,选择软开关技术可以使开关损耗得以大幅度减少,并且使变换效率得以提升。在直流系统中绝缘监测可以对正负母线对地的绝缘情况进行时刻监视,如果正母线接地就有可能会导致出现保护的误动作,如果系统在负母线接地的时候出现一点接地的现象,就会导致断路器拒动[1]。
  1.2交直流一体化电源系统的通信电源模块
  在常规变电站中通信电源往往都是独立设置,从而将稳定可靠的电源提供给运动装置和融信设备。然而这种方式具有较高的设备投资、较大的占用空间等不足,而且其具有与站内直流系统相类似的一些功能,无法使智能变电站网络化、经济化以及简约化的要求得到满足。
  根据我国电网公司的最新规定,一些变电站必须要选择使用交直流一体化电源系统,不再单独配置通信电源,也就是经过DC/DC变换之后由直流系统向通信设备供电。在直流充电模块中选择冗余技术、均流技术、软开关技术、模块化小型化等高频开关电源技术在通信电源DC/DC变换器中同样适用。
  1.3交直流一体化电源系统的UPS电源模块
  在站用变压器发生供电故障之后,UPS可以将可靠的电能提供给交换机、五防闭锁机以及后台监控机等重要的负荷。在具体的运行过程中UPS存在着2路输入电源,其在正常的时候经整流、逆变将由交流输入的电能提供给负载。如果中断交流输入,那么在经过逆变后,将由直流输入的电能提供给负载。在UPS中的逆变部分和整流部分仍然对高频开关电源技术进行了应用。除此之外,UPS的非常重要的发展方向就是冗余技术和模块化[2]。
 
  2.交直流一体化电源系统均流技术和N+1冗余技术
  UPS电源、通信电源和直流充电电源都选择了冗余供电方式并联N+1模块化,N+1冗余技术由于高频开关电源的模块化、小型化和高频化而得到了较快的发展。N+1冗余主要指的是选择N个电源模块并联供电从而使全部负荷的电能需要得到充分的满足,而要想使供电可靠性得以进一步提升,就需要再将一个电源模块并联进来,这样剩下的N个模块在其中的一个模块发生故障之后人仍然可以使供电的要求得到满足。相对于采用单台电源供电的方式而言,采用这种方式具有更高的可靠性。同时,选择热插拨方式能够在系统中随时将故障电源模块退出,这样就确保维护检修工作的方便性[3]。
  常用的高频并联电源模块均流技术为:以输出阻抗的大小为根据选择均流技术,采用这种方法具有较低的均流准确性,主从均流技术一般需要将一个主模块人为的确定下来,然后与其他的从模块之间开展通信。而民主均流技术并联运行的各个电源模块中并非是人为事先设定主模块,而是以哪个模块具有最大的输出电流为根据来确定,如果某模块而具有最大的输出电流那么其就属于主模块,而从模块就是剩余的模块,采用这种自动设定主模块的方法就可以确保冗余设计的实现。
 
  结语:目前新投用的变电站中大部分都属于智能变电站,因此其具有更高的可靠性要求,本文立足于UPS、通信电源和直流充电电源中应用高频开关电源技术的角度,对高频开关电源的小型化以及模块化等优点进行了分析,对提升直流电源可靠性的并联高频开关电源模块的均流技术和N+1冗余技术进行了重点研究。
  
【参考文献】
  [1]刘娜,冷淼.通信电源在智能变电站的改进[J].电力系统通信.2011(08)
  [2]周志勇,孙中尉,张凡,林华.智能变电站交换机选型[J].中国电力.2011(07)
  [3]高玉峰,胡旭杰,陈涛,范艳成.开关电源模块并联均流系统的研究[J].电源技术.2011(02)
 

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