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摘要：高频开关电源在变电站直流系统中应用以来，性能稳定，精度高，安全、可靠性更强，收到了良好的效果，取得了明显的社会和经济效益，为变电站二次设备的安全稳定运行提供了可靠保障。高频开关电源逐步取代相控电源或磁饱和式电源是大势所趋，同时也为变电站实现自动化奠定了基础。在将来变电站直流系统的安装及使用中必将会越来越广泛的应用。
关键词：变电站；直流系统；改造；开关电源
1.高频开关电源的优势
目前我国各地的发电厂、水电站及各电压等级老式变电站所使用的直流电源设备有不少采用的是相控电源或者磁饱和式电源，利用直流发电机及硅整流充电装置输出直流，由于受工艺水平和期间特性的限制，上述几种类型的电源长期以来处于技术指标低、基层维护保养难的状况。由于受变压器或可控硅自身参数的限制，上述电源存在很多不足之处，诸如：初充电流浮充电流不稳，系统纹波电压过大，控制特性不佳，不便于通计算机系统配接实现监控等。同时，充电设备与蓄电池并联运行，当电源纹波系数较大时，浮充电压波动或者偏低时，会出现蓄电池脉冲波动充放电现象，对昂贵的蓄电池组极其不利，造成蓄电池组或单体的过早损坏。除了很多技术指标方面的缺陷外，上述电源还存在体积庞大、效率不高1+1冗余投资大等其他不足之处，应该说已远远不能满足飞速发展的电力工业的需要。智能高频开关电源以体积小、重量轻、效率高、输出波纹极低、动态相应快、控制精度高、模块可叠加输出、N+1冗余等优势逐步取代相控电源或磁饱和式电源，特别是近十年来电力电子技术的迅猛发展以及功率器件制造工艺技术提高，更使高频开关电源的可靠性及适用面已大大优于相控电源和磁饱和式电源。
2.高频开关电源的特点
专为电力系统开发和研制的高频开关电源系统，装置本身功能比较强，采用软开关技术，以模块化设计为主，输出电压为DC220V，根据标准通讯接口进行调整，通常情况下，需要对系统自动化进行掌握，将其应用到控制各类变电站、发电厂和水电站中。
2.1标准化模式
高频开关电源的功能比较全面，兼容性比较高。
2.2交流范围广
在实践过程中需要提前对交流电压输入范围进行掌握，通常情况下范围比较宽，偏差大约在±10%左右。
2.3监控系统
对自动化系统进行分析和评估的阶段需要进行自动化接入，自动化控制是监控管理的基础，要掌握通讯接口，实现自动化维护和管理。此外对两端电压进行调整后，能实现有序控制，定期进行维护。
2.4补偿功能明显
在对模块功能进行分析可知，为了实现单节有效控制，要发挥补偿功能，以开关调压作为基础，摒弃原有的降压方式，对电压强度和精度进行分析，实现动态积极响应。
3.高频开关电源系统组成及原理
系统主要有电源切换模块、充电模块、防雷模块、电源管理模块、电池巡检模块、接地选线模块、自动调压模块、配电监控模块，监控模块组成。存在两种电源的系统交流，交流切换控制电路选用一路进行输入，借助交流配电单元为一系列充电模块供电，充电模块转换三相交流点成220V/110V直流，通过隔离二极管进行隔离之后输出，一是为电池充电，二是为负载带来运行电源，监控位置借助集散形式控制与监控系统，模块监控电路与配电监控电路采集处理充电模块工作参数和馈电柜、充电柜的工作参数并且能够借助人机交互操作方式对来控制与设计系统。
在交流输入异常或者是停电的时候，充电模块不再运行，通过电池为负载供电，监控模块对电池的放电时间和电压进行监控，在电池放电至设计欠压点的时候，监控模块发出警告，交流输入正常运行之后，充电模块对电池进行充电。借助移相谐振高频软开关电源技术模块的充电模块，能够实现94%以上的效率。模块借助一体化的通讯、输出、输入端口，能够带电进行拔插。应用低差自主均流技术的模块间均流，一系列模块同时进行工作，有着很好的均流技术。电源系统的控制管理中心是电源监控系统，实施控制集中管理与分散测量的集散模式，涵盖配电监控与充电模块监控。充电模块通过监控板测量充电模块的运行参数，为监控模块传送数据，并且对监控模块发出的控制命令进行接收，对充电模块启/停、限流点变化、充电模块均/浮充控制进行控制，以及对充电模块电压进行调节。借助通讯口的配电监控系统监控模块对充电模块绝缘检测仪、电池检测仪、馈电柜、充电柜等下级智能装置进行数据上的采集，进行报警处理，历史数据管理。最后监控模块通过接口与后台计算机通讯对模块汇集电源系统一系列数据进行监控，借助整理分析运行情况，以全自动地管理电池充电和电源系统。
4.高频开关电源在变电站直流系统中的应用
4.1实现改造评估和控制
改造后的直流系统设备经过多年的运行和发展后，对技术指标有了更高的要求，需要提前对各项参数进行调整和分析，保证操作方便、直观、此外在自动化控制和管理过程中，涉及到的养护工作比较多，设备保护功能齐全，要及时反映出故障类型，对电池进行自动化管理，如果存在管理维护不到位或者运行不稳定的现象，则直接影响正常供电，因此要提前对系统功能进行评估，掌握功能框架，保证其运行的稳定和可靠。
4.2满足直流系统应用要求
改造后的直流系统比较稳定，性能比较好，精准度高，安全可行。在连续化生产过程中，必须对噪音类型进行掌握，以连续化生产作为基础，最大程度降低噪音。此外需要改善值班人员的工作环境，对变电系统和设备的运行情况进行掌握，保证变电设备安全运行。由于实践阶段产生经济效益和社会效益，做好系统评估后对其进行控制和管理。原有控制系统系数比较的大，其中含有的交流成分高，尤其是变电所运行管理过程中，对成分和含量指标有严格的要求。
5.智能高频开关电源系统
为了深入了解智能高频开关电源系统的质量，笔者曾对多个生产厂家进行了考察，了解厂家的生产工艺、规模和实验测试手段等情况，其中技术较为先进的是GZDW—200/220型开关电源。它是专为电力系统研制开发的新型“四遥”高频开关电源，采取高频软开关技术，模块化设计，输出标称电压为220V，配有标准RS-232接口，易于与自动化系统对接，适用于各类变电站、发电厂和水电站使用。此设备有下列性能特点：第一模块化设计，N+1热备，可平滑扩容。第二监控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶汉字显示，声光告警。第三监控系统配有标准RS-232接口，方便接入自动化系统，实施“四遥”及无人值守。第四对蓄电池自动管理及自动维护保养，实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。
6.结语
智能高频开关电源系统比较稳定，对性能有严格的要求，为了对精准度和可靠性进行评估，要从实际情况入手，以实现自动化控制作为基础，对直流系统进行评估，按照变电流程要求进行，进而提升工作效率，达到理想的应用优势。智能高频开关电源逐步取代相控电源或磁饱和式电源已是大势所趋，同时也为变电站实现自动化奠定了基础。
参考文献：
[1]任春明，刘峰.智能高频开关电源在变电站直流系统改造中应用[J].山西电子技术，2014.
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