摘要：講述了變電站直流操作電源的種類、基本要求，詳細介紹了使用220RS智慧型高頻開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)、特點、主要功能、選用，提出了變電站智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)日常維護及注意事項。
關(guān)鍵詞：變電站；智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)；維護

1. 概述

　　供給變電站二次電路的電源稱為操作電源。操作電源主要向控制、保護、信號、自動裝置電路供電，同時還作為事故照明電源。

　　傳統(tǒng)的操作電源有交流操作電源、硅整流型直流操作電源、蓄電池直流操作電源、。交流操作電源因執(zhí)行交流操作的繼電器，以及斷路器交流合閘的操動機構(gòu)可靠性低于直流電源，一般僅用于小型配電房。硅整流型直流操作電源因不能解決事故照明和事故緊急處理的問題，只能在不重要的小型變電站中應(yīng)用。蓄電池直流操作電源的可靠性高，在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，但其充電設(shè)備存在效率不高、功率因素低、紋波大，以及電池保持容量低、壽命短等問題。目前我國許多變電站所使用的直流電源設(shè)備，由于受變壓器或晶閘管自身參數(shù)的限制，直流操作電源存在很多不足之處，例如：初充電流、浮充電流不穩(wěn)，系統(tǒng)紋波電壓過高，控制特性不佳，不便于同計算機系統(tǒng)配接實現(xiàn)監(jiān)控等；充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運行，當浮充電電源紋波系數(shù)較大，浮充電壓波動或偏低時，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電、放電現(xiàn)象，造成蓄電池組或單體的過早損壞；還存在體積龐大，效率不高，1＋1冗余投資大等不足，應(yīng)該說已遠遠不能滿足飛速發(fā)展的電力工業(yè)的需要，逐步將被具有體積小、重量輕、效率高、紋波系數(shù)小、動態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、模塊可疊加輸出、N＋1冗余等特點的智能型高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)所替代。后者將整流器、調(diào)壓裝置、饋出電路、保護告警電路及監(jiān)控系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，通過計算機管理，有效地解決了以往直流操作電源的缺陷。220RS智慧型高頻開關(guān)直流電源裝置是一種比較先進，功能比較齊全的智能型直流電源裝置。｀ 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息

2 . 高頻開關(guān)直流電源裝置的基本要求

　　為保證變電站直流電源系統(tǒng)的可靠性，有條件的應(yīng)盡量從兩個不同的地方引入交流輸入電源，并且兩路交流電源具有自動倒換的功能；要選用可靠性高的智能化、標準化高頻開關(guān)整流設(shè)備，在實施過程中，要以可靠性、實用性為基本原則，宜簡勿繁；采用模塊化、熱插拔式結(jié)構(gòu)以便于更換；實施集中監(jiān)控管理，并合理配置備份設(shè)備。任何新技術(shù)、新設(shè)備未經(jīng)充分驗證和試運行，絕不得進入供電系統(tǒng)。要不斷提高維護技術(shù)水平，采用集中維護、遠程遙信、遙測維護等手段；要經(jīng)常分析運行參數(shù)，預(yù)測故障發(fā)生的時間和部位，作好事故預(yù)想，發(fā)現(xiàn)缺陷及時排除。

3 、高頻開關(guān)直流電源裝置的結(jié)構(gòu)、特點和主要功能

3.1、高頻開關(guān)直流電源裝置的結(jié)構(gòu)

　　220RS智慧型高頻開關(guān)直流電源裝置是一種比較先進，功能比較齊全的智能型直流電源裝置，它主要由Power，sun —M4監(jiān)控系統(tǒng)（集中監(jiān)控模塊）和高頻開關(guān)整流模塊K1B10兩大部分構(gòu)成，220RS智能型直流電源系統(tǒng)原理框圖見圖（1）。Power，sun —M4監(jiān)控系統(tǒng)是整個直流系統(tǒng)的控制、管理中心，它的主要任務(wù)是對系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進行長期自動監(jiān)測、獲取系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)和狀態(tài)、根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)實時進行處理，并以此為根據(jù)對系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動精確管理，從而提高電源系統(tǒng)的可靠性，保證其工作的連續(xù)性、安全性、可靠性。Power，sun —M4主監(jiān)控系統(tǒng)具有：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”功能，能夠滿足電力系統(tǒng)無人值守變電站的要求，配有標準的RS232/485接口，方便納入變電站綜合自動化系統(tǒng)。

　　Power，sun —M4監(jiān)控系統(tǒng)（集中監(jiān)控模塊）包括主監(jiān)控器和基礎(chǔ)監(jiān)控單元兩部分，主監(jiān)控器提供人機接口，通過大屏幕LCD液晶顯示屏和觸摸屏，實現(xiàn)系統(tǒng)運行參數(shù)顯示、系統(tǒng)控制操作好人和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置?；A(chǔ)監(jiān)控單元包括PM4A1交流監(jiān)控單元、PM4D1直流監(jiān)控單元、PM4K1開關(guān)量I/O監(jiān)控單元、PM4B1電池巡檢單元、絕緣監(jiān)控單元、標準的RS232/485接口和系統(tǒng)故障輸出七部分。

3.2、Power，sun —M4主監(jiān)控系統(tǒng)的特點

　　⑴.系統(tǒng)以微處理器為核心的集散式監(jiān)控系統(tǒng)，模塊化設(shè)計，對交流配電、直流饋電、整流模塊、電池組和系統(tǒng)支路絕緣實施全方位的監(jiān)測和控制。

　?、? 采用大屏幕LCD液晶顯示屏和觸摸屏，實現(xiàn)全漢化顯示，除完成常規(guī)數(shù)據(jù)測量，電源系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時顯示外，還提供各種菜單、信息提示，屏幕觸摸操作，因而輕松地完成人、機間對話操作。

　?、?通過顯示屏，信號燈及聲光報警提供各種工作狀態(tài)、故障類型、故障部位提示，系統(tǒng)故障可準確定位，使系統(tǒng)維護變的簡單有效。

　?、?監(jiān)控系統(tǒng)的軟件、硬件采用開放式設(shè)計，根據(jù)用戶不同需要可隨時增加、修改監(jiān)控系統(tǒng)的測量及控制參數(shù)。

　?、?一套監(jiān)控系統(tǒng)支持雙電池組、母線分段模式的監(jiān)測，可實現(xiàn)雙電池組自動充電管理，兩組電池完全獨立管理，確保電池安全。

　　⑹. 監(jiān)控系統(tǒng)模塊根據(jù)用戶設(shè)定的充電參數(shù)，調(diào)整整流模塊的充電方式、充電電流，自動地完成電池的精確管理及保養(yǎng)維護。

　　⑺. 電池溫度補償功能，免維護電池的充電電壓需要隨環(huán)境穩(wěn)定的變化做相應(yīng)的調(diào)整，才能保障電池處于最佳工作狀態(tài)，延長電池使用壽命。

3.2、Power，sun —M4主監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

　?、?若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則屏幕左下角系統(tǒng)狀態(tài)顯示為“系統(tǒng)故障”，并不停地閃爍，同時配有聲音告警。 直接點觸“故障”處可查詢到當前故障信息。在主窗信息頁點觸菜單選項可進入主菜單頁面。

　?、?主菜單下，點觸相應(yīng)的菜單可分別進入“信息查詢”、“系統(tǒng)配置” 、“系統(tǒng)設(shè)置” 、“系統(tǒng)操作” 、“放電計量”五個窗口。

　?、?在信息查詢頁可查詢系統(tǒng)的工作參數(shù)和系統(tǒng)的設(shè)置數(shù)據(jù)。有“當前信息”、“當前故障” 、“設(shè)置信息” 、“操作信息” 、“電池巡檢” 、“絕緣檢測” 、“配置信息” 、“歷史故障”八個查詢選項供用戶查詢，直接在相應(yīng)的選項上點觸即可查詢到相應(yīng)的內(nèi)容。 來源:http://tede.cn

　?、?當前故障。顯示系統(tǒng)當前所存在的故障信息，最多可顯示12條故障信息，如交流二路停電、直流監(jiān)控通訊故障等各類故障。

　?、?設(shè)置信息參數(shù)、操作信息參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)控制內(nèi)容一樣，但只供班組查詢，不可改變各參數(shù)的內(nèi)容。

　　⑹.絕緣檢測。顯示合母正對地、控母正對地、母線負對地的電壓值。電阻值為正表示正接地，為負表示負接地。

　　⑺.系統(tǒng)設(shè)置。完成系統(tǒng)自動管理所必須的參數(shù)設(shè)定，是系統(tǒng)自動管理的基礎(chǔ)，非法更改是可能造成嚴重損害，因此必須進行操作權(quán)限管理，即輸入正確的密碼方可進行設(shè)置，嚴禁班組私自進行密碼修改。

　?、? 放電計量，可以時實監(jiān)測兩組電池的放電情況，包括放電電壓、放電容量以及放電時間?？梢渣c觸“清除”按鈕來清除放電電量和放電時間，電池處于充電狀態(tài)時，系統(tǒng)自動暫停計時、計數(shù)。

4、高頻開關(guān)直流電源裝置的選用技術(shù)要求：

　　220RS智慧型高頻開關(guān)直流電源裝置采用深圳市康必達控制技術(shù)有限公司產(chǎn)品，該裝置由充電屏、饋電屏和電池屏組成。

4.1、充電部分、饋電部分選用技術(shù)要求

　　220RS智慧型高頻開關(guān)直流電源采用K1B10整流模塊組成充電裝置。采用雙回路交流電源供電。當一路掉電，電網(wǎng)電壓過低、過高，三相不平衡時，自動將供電切換到另一路電源并發(fā)出聲光報警。裝有閃光裝置；電壓監(jiān)察裝置；單只電池電壓及容量在線檢測裝置，具備自動巡檢和報警功能；微機直流絕緣監(jiān)察裝置應(yīng)能在線自動尋找接地故障，并具有可區(qū)分母線或線路接地及各支路接地選線功能；可分別判斷系統(tǒng)故障、絕緣下降（平衡電阻地）；過、欠電壓故障，裝置失電后信息不丟失。能顯示接地電壓，在選擇開關(guān)上標明接地極性。單獨設(shè)置蓄電池放電開關(guān)，并引自端子排上。電池組，充電機， 整流，直流裝置和控制電路應(yīng)安裝在冷軋鋼板制造機柜中。機柜為戶內(nèi) 落地 安 裝，采用PK-10型，柜前操作和柜前、后維護。直流控制屏端子排應(yīng)設(shè)有下列接線端子：閃光信號，直流控制輸出，合閘輸出。直流監(jiān)察和閃光信號均通過上述端子與外部電氣中央信號屏聯(lián)系，以便中央信號屏發(fā)出報警信號，外部閃光回路接本屏閃光電源。直流系統(tǒng)設(shè)有絕緣在線監(jiān)測（具有手動試驗，絕緣聲光顯示報警功能并可以查詢、追溯）及接地故障定位裝置，電池監(jiān)測裝置，集中監(jiān)控裝置，并能通過統(tǒng)一接口與計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信，達到遠方監(jiān)控目的。直流系統(tǒng)電壓為DC 220V，采用單母線接線，兩電兩充，充電裝置采用高頻開關(guān)電源（模塊按N＋1配置，N個高頻充電模塊運行于硅鏈上端，1個充電模塊接于硅鏈下端的母線），模塊電流為2＊10+10A。所提供設(shè)備應(yīng)能夠在下列電源波動范圍內(nèi)正常運行，不得出現(xiàn)不利影響 ，交流電源電壓±10% ，頻率50Hz±2% ，在過渡 電壓達到額定電壓的80%、諧波電壓達到10% 時，設(shè)備性能應(yīng)不受影響 。  

4.2、蓄電池部分選用技術(shù)要求

　　蓄電池采用德國“陽光”牌（A412/100A）全封閉閥控式免維護鉛酸蓄電池，單只蓄電池額定電壓：12V/只，單只蓄電池最高工作電壓：13.62V/只；蓄電池組容量：100Ah；蓄電池總數(shù)：共18只（每組蓄電池的數(shù)量暫按每只浮充電壓13.62V計算取18只）。經(jīng)常性負荷按2h計算；事故照明按1h計算；兩路DC48V系統(tǒng)通信電源由DC/DC變換器供電，變電所不另設(shè)通信電源。選用德國陽光牌蓄電池，德國陽光A400系列12V　100AH電池36節(jié)，每組18節(jié)串聯(lián)運行，使用年限10年，使用年限內(nèi)如發(fā)生質(zhì)量問題，免費更換整組電池。安裝方式為水平放置，且具有單只電池的電壓巡檢功能及電池組溫度補償功能（－3ｍｖ/℃）。所有電池的接線端子都應(yīng)具備足夠的載流能力。電池接線柱應(yīng)帶有接線螺栓。接線柱、螺栓和相關(guān)的部件應(yīng)采用耐電解液的材料。

5. 高頻開關(guān)直流電源維護

　　當智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)先查明原因，分清是負載部分還是電源系統(tǒng)，是主機還是電池組。雖說開關(guān)電源系統(tǒng)主機有故障自檢功能，但它對面而不對點，更換配件很方便，但要維修故障點，仍須做大量的分析、檢測工作。如果自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容也可能有誤。

5.1 高頻開關(guān)電源部分

　　高頻開關(guān)電源在正常使用情況下，主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機內(nèi)（主要在整流模塊內(nèi)）沉積，當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，另外大量灰塵也會造成器件散熱不好。

　　一般每季度應(yīng)徹底清潔一次，同時在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不良的情況。

　　定期核實智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的參數(shù)有無變化，防止人為或無意中改變所設(shè)置的參數(shù)。

　　每半年應(yīng)對智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的運行方式進行實驗檢查，以防止均充狀態(tài)與浮充狀態(tài)不能及時轉(zhuǎn)換而造成對蓄電池的損壞。

　　檢查主機設(shè)備是否正常，保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；

　　對主機出現(xiàn)擊穿、熔斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會造成更嚴重的故障。

5.2 免維護蓄電池部分

　　因整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。蓄電池除有存儲直流電能的功能外，其等效電容量的大小與蓄電池容量大小成正比。因此，維護檢修蓄電池的工作是非常重要的，雖說蓄電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比重、配制電解液、添加蒸餾水的工作。所以電源系統(tǒng)維護工作的重點還在蓄電池部分。

　　蓄電池工作在浮充狀態(tài)，至少每年進行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進行均衡充電，以達到整組蓄電池性能的均衡。放電過程中如有一只達到放電終止電壓時，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電須先排除落后電池后再放。

　　核對性放電不是追求放出容量的多少，而是發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，通過對落后電池的處理再作核對性放電實驗，這樣可防止事故和出現(xiàn)反極性蓄電池。

　　日常維護中也可在一組電池中選用8～10只蓄電池作為標示電池，對其進行定期測量并做好記錄，作為了解整組蓄電池工作情況的參考依據(jù)。

　　蓄電池日常維護還需經(jīng)常檢查的項目有：清潔并檢測端電壓、溫度；連接處有無松動腐蝕現(xiàn)象，檢測連接條壓降；外觀是否完好，有無鼓肚變形和滲漏現(xiàn)象；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；當發(fā)現(xiàn)電壓反極性、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時，應(yīng)及時處理，對不能恢復(fù)的蓄電池要及時更換；不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組蓄電池帶來不利影響。對壽命已到的電池組要及時更換，以免影響到電源系統(tǒng)和設(shè)備主機。

　　智能型高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常使用情況下，主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵?？諝庵械膲m粒較多，當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，另外大量灰塵也會造成器件散熱不好。所以有條件的應(yīng)盡可能使用自冷式整流模塊。

　　定期核實智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的參數(shù)有無變化，防止人為或無意中改變所設(shè)置的參數(shù)。

　　每季度應(yīng)對智能高頻開關(guān)電源設(shè)備徹底清潔一次，在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

　　每半年應(yīng)對智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的運行方式進行試驗檢查，以防止均充狀態(tài)與浮充狀態(tài)不能及時轉(zhuǎn)換而造成對蓄電池的損壞。

6、維護注意事項

　　智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)備，其智能化程度高，電池采用免維護蓄電池，雖然給我們帶來了許多便利，但在使用過程中要注意以下幾個方面，以確保使用安全。

　　高頻開關(guān)電源系統(tǒng)對環(huán)境溫度要求不高，在－5～＋40℃都能正常工作，但要求室內(nèi)清潔、少塵，否則，灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，建議溫度范圍＋15～＋30℃。若溫度太低，會使蓄電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％；蓄電池放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低，如果在高溫下長期使用，溫度每增高10℃，電池壽命約降低一半。

　　高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中設(shè)置的參數(shù)必須控制在規(guī)定指標內(nèi)，在使用中不能隨意改變。

　　直流電源系統(tǒng)在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備（負載），也不允許在滿負載狀態(tài)下長期運行。因為，工作性質(zhì)決定了直流操作電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的，增加大功率負載或在基本滿載狀態(tài)下工作，都會造成整流模塊出故障，嚴重時將損壞變換器。

　　由于蓄電池組輸出電流很大，存在電擊危險，因此裝卸、改接導(dǎo)電連接條（線）、輸出線時應(yīng)特別注意安全，使用的工具應(yīng)采取絕緣措施，以保證人身和設(shè)備安全。

　　不論是在浮充工作狀態(tài)還是在放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。電壓或電流過高可能會造成電池的熱失控或失水，電壓或電流過小會造成電池虧電，這都會影響電池的使用壽命，尤其是前者的影響更大。

　　在任何情況下都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在容量試驗或放電檢修中，通常放電達到容量的30％～50％就可以了。

　　蓄電池應(yīng)避免大電流充放電，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大并且溫度升高，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。

7、結(jié)語

　　再好的設(shè)備都有壽命期，也會出現(xiàn)各類故障，但維護工作做得好可以延長壽命并減少故障的發(fā)生，不要因為高智能、免維護而忽略了本應(yīng)進行的維護工作，預(yù)防在任何時候都是安全運行的重要保障。