直流电源

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直流电源范文第1篇

关键词:直流电源 直流屏 模块化 安装调试 故障处理

直流电源系统是保证各类变电站、水力、火力发电厂正常、安全运行的电源设备,也是其它使用直流设备用户的直流电源,是电力系统的重要组成部分,为信号设备、继电保护、自动装置、合闸操作提供直流电源,并在外部交流故障的情况下,继续提供直流电源,是继电保护、自动装置和断路器等设备正确动作的基本保证。直流电源系统的重要性不言而喻,它的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性,其稳定运行对防止系统破坏、事故扩大和设备严重损坏至关重要。

1.直流电源系统

由蓄电池组构成的变电所操作直流电源系统独立于交流动力电源系统之外,不受交流电源系统故障的影响,有很高的可靠性,因为整个蓄电池组故障而造成停止供电的可能性极小,就可靠性而言,还没有其他电源装置可以替代。直流屏整体结构主要由蓄电池部分、充电模块单元、监控部分等构成。按照输入输出的顺序,直流电源系统可以细分为如下几个部分:交流配电单元(包括交流输入、自动切换、C/D级防雷系统、交流信号检测)、AC/DC整流模块、蓄电池输入及其配电单元、电压调节单元、直流馈出配电单元、绝缘监测仪、电池巡检仪、监控单元、配电监控单元(包括交流配电、直流配电),此外还有部分特殊功能组件。

1.1交流配电单元。交流电源输入分为手动控制和自动控制两种输入方式。两路输入时基本上都是采用自动切换方式,使用交流自动切换控制盒并辅以部分元器件就可以组成实现自动切换电路,实现系统两路交流电源的自动切换输入。

1.2直流充电母线。交流电源通过各配电输出开关向相应的整流器供电,整流器输出直流电源与蓄电池并联输出形成充电母线。

1.3 直流馈出母线。直流馈出母线有单母线和单母线分段两种形式,具体设计和生产需要依据实际的技术要求进行详细设计。

2.直流电源系统模块

直流屏主要由以下三部分构成:

2.1蓄电池模块。蓄电池模块功能主要是在交流电源断电时能够实时地提供二次电路所需的直流供电。

2.1.1硅链调压。硅链调压装置原理是在合闸母线上串入硅堆,利用硅堆压降降低输出电压。

2.2充电模块。充电模块功能主要有两个:一是交流整流,即将交流电源转换成稳定的直流电源;二是稳压稳流,即实时地给蓄电池充电,以确保蓄电池随时处于可供电状态。

2.2.1一体化插座。充电模块采用输入输出一体化插座,可热插拔,因此模块安装维护极为方便。

2.3监控模块。监控系统包括充电模块内部的监控电路、监控模块、配电监控、绝缘监测仪、电池巡检仪等模块,该系统是直流屏的控制核心,其主要负责监控交流及电池状态等众多的物理量,并且控制充电模块部分智能的对电池进行充电。能够实时测量、处理、控制、存储和报告系统所有事件,同时对分布式电源系统及其组成设备进行遥测、遥信、遥控、遥调,能够实时监视系统和设备运行情况,记录和处理相关数据。

3.安装调试

系统接线完毕、调试通电前检查及绝缘测试完成后,就可以进行系统通电调试。为确保调试时,设备和人身的安全,必须细心谨慎,遵循“测量―操作―测量”的调试方法,严格按照调试步骤进行。

3.1交流配电部分。把柜内市电的三相交流空气开关、各个充电模块的空气开关都打在断开的位置,监控模块的开关(在监控模块背面)也打在“OFF”的位置,断开所有负载。合上外部的交流配电开关,将用户引入电源开关接通,测量对应交流输入空开的引入端,应该有正常的380V交流电压(线电压),且每相电压差值相对较小。正常则可将对应交流输入空开合闸。如果是两路交流输入自动切换的系统,应该作交流自动切换检查。

3.2充电模块。交流配电部分正常工作后,可作充电模块的通电调试:将模块1控制开关合上。检查模块的输出电压和输出电流。依次按顺序合上其它2个模块的控制开关。检查各个充电模块的输出电压是否一致,最大不应超过1V。

3.3直流配电。充电模块部分正常工作后,接着作直流配电部分的通电调试:依次合上控制回路的各个输出控制开关,检查相应的输出端子电压和对应指示灯。依次合上合闸回路的各个输出控制开关,检查相应的输出端子电压和对应指示灯。

3.4系统监控。直流配电部分正常工作后,可作系统监控部分(包括配电监控和监控模块)的通电调试。

3.5负载的接入。可适当地接入一些负载,让系统工作在轻载,或半载,或重载状态,进行均流调节。

3.6电池的接入。在上述调试步骤正确完成无故障或故障排除后,可以实行对电池的接入。

4.故障处理

在安装和调试过程中,监控模块发生告警的现象属于该过程中正常现象。掌握了通用的故障处理流程,就能根据故障现象查找故障根源,进行分析,从而排除故障。通用的故障处理流程如下:开始――读取监控模块告警信息――分析告警信息所在的单元类型――根据模块类型查找分析实际运行参数和监控参数,寻找问题根源――对故障根源逐级排查,直到找到故障根源部件――更换故障部件或者重新设置参数――结束。

直流电源系统是变电站的一个重要组成部分, 对变电站的正常运行起着重要的作用,安装调试的好坏直接影响着变电站的可靠性,所以在变电站设计和安装调试中,要根据变电站的实际情况进行选择, 选择最合理的方案并进行相应的暗转调试工作,才能保证直流电源发挥其应有的作用。

参考文献:

[1] 能源部西北电力设计院,电力工程电气设计手册

[2] 沈庆,浅析变电站直流系统馈电线路故障及解决方法,科技创新导报,2009.35

直流电源范文第2篇

关键词：晶闸管; 触发脉冲; 单片机控制; 直流电源

中图分类号：TN86-34文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)01-0157-03

DC Power Supply Control System of Multi MCU

XU Chun-yan1, DAI Ming-xin2, ZHANG Hu1

(1.Department of Automation, Wuchang Branch, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430064,China;

2.College of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074,China)

Abstract： A DC power supply control system is introduced, which takes the MCU-controlled thyristor trigger pulse as its core and realizes the synchronous trigger pulse signal, phase shift signal, drive signal and over-voltage/over-current protection. DC power supply output voltage and output current are adjusted through the keyboard controller, and the actual value is displayed by LED. The control segment realized determination of the phase sequence of the three-phase AC power supply, synchronization ofpulseformation, detection of open circuit, calculation of pulse code, sampling data, soft-start, proportional control，and so on.

Keywords： thyristor; trigger pulse; MCU control; DC power supply

0 引 言

多单片机直流电源控制板包括A/D采集与转换、测量、显示、同步、自动相序判定、移相触发、过流/过压保护、缺相检测等部分 ，与整流变压器，蓄电池，仪表等部件一起构成成套装置。装置有充电、稳流、稳压等工作方式，可供发电厂，变电站，医院，工厂等部门用作控制，操作或照明的直流电源。多单片机电源控制系统硬件电路简单清晰，数字触发脉冲精度高，系统调节速度快、性能指标和可靠性高。

1 系统结构

1.1 整流变压器及主电路

整流变压器及主电路的电路如图1所示。多单片机直流电源控制系统的变流主电路是三相桥式全控整流电路，整流变压器一次侧控制保护器件有继电器、控制开关、熔断器、电源指示灯等，一次侧接380 V交流电源。变压器二次侧作为三相桥式全控整流电路供电电源，主电路中有六个晶闸管，该电路中晶闸管的触发脉冲电路必须满足以下条件：

图1 整流变压器及主电路

(1) 触发脉冲必须与主回路电源同步并有一定的移相范围；

(2) 触发脉冲应有一定的宽度，以保证被触发的晶闸管可靠导通；

(3) 触发脉冲的前沿应尽量陡并具有足够的功率。

1.2 电源控制板硬件框图

直流电源控制板由四片51系列单片机组成，分别为GMS97C52,GMS97C51和两片AT89C2051。GMS97系列单片机由韩国LG公司生产，与TntelMCS-51系列单片机兼容，且具有低功耗、价格便宜、OTP(One Time Programmable)等特点。电源控制板硬件框图如图2所示。

图2 电源控制板硬件框图

四块单片机功能简介如下：

(1) U18((AT89C2051)用于接收交流电压，形成矩形同步脉冲，送U20转发移相脉冲；同时用于判别相序、检测断线功能。

(2) U20(GMS97C52)用于A/D采集测量，将采集到的测量值进行数字滤波后与整定值比较，根据偏差值修改控制量，从而达到调整电流电压的目的。同时将人机联系的输入值、修改电压、电流的整定值存储于E2PROM，显示参数和故障信息。

(3) U19(GMS97C51)是供远控或成组用，接收远方控制信息并传输给U20(GMS97C52)，同时处理由U20输入的报警信息。

(4) U23(AT89C2051), 接收移相脉冲，调整其宽度，输出双窄脉冲触发晶闸管。

2 硬件设计

2.1 同步脉冲形成电路

在三相桥式全控整流电路中，控制角是对应的线电压过零点，从全控桥整流电路4#，6#，2#晶闸管的K端子分别取得abc三相相电压接入电路K2-c,K6-b,K4-a端子，如图3所示。该电路将两相电压接入光电耦合器U32，U32的4脚输出信号的负跳变时刻即为各相晶闸管能触发导通的最早时刻，即在此时刻，配合中断，从而实现同步。另外，因为三相电源相位互差120°，可以分析出，无论电源进线接入的顺序如何，相序关系只有正序和负序两种，在软件中可对其进一步判别并对应发出正确的六路触发脉冲信号。

2.2 驱动电路

图4电路中RV6,RV12,C+12起分流作用，能提高触发电路的抗干扰能力，U6为输出级功放晶体管，对来自单片机的触发脉冲进行功率放大，T8是脉冲变压器，L7指示晶闸管工作情况，CF6和RL7能提高晶闸管抗干扰能力，降低门极输入阻抗。

图3 同步脉冲形成电路原理图

图4 脉冲控制单元与触发电路

2.3 电流电压采样电路

在图5电路中，模/数转换器选用的是TI公司12位逐次逼近式芯片TLC2543，其带有采样保持,串行┤态输出等功能，在仪器仪表中有较为广泛的应用。电流采样电路应用了真有效值转换芯片AD736，简化了软件设计。主电路输出的电流电压信号经A/D转换后送入单片机U20，单片机再根据偏差值修改控制量以及实现过压过流保护、故障判断等功能。

2.4 看门狗电路

控制板上设置了带有看门狗定时器的up监控电路，即采用了MAX813L芯片,如图6所示。监控电路工作时，若在1.6 s内未检测到其工作，它将持续发复位信号，直到程序恢复正常。

3 软件设计

3.1 同步配合的实现

首先根据三相同步电压信号向单片机提供中断信号，在单片机响应中断以后，根据三相全控桥整流电路对触发脉冲的要求来出触发脉冲。每当到a，b相的换相点时，如图3(a)所示，a相与b相之间的相电压比较会产生一下降沿信号给U18单片机的外部中断1引脚(INT1)，通过中断服务事件产生一个同步脉冲，同步脉冲送U20(AT89C52)，波形图如图7所示。

图5 电流电压采样电路

图6 看门狗电路

3.2 触发脉冲移相及脉宽控制

该系统是通过改变单片机片内定时/计数器的计数值达到改变触发角,从而改变直流电压和直流电流的大小。

图7 同步脉冲波形图

U18单片机产生的同步脉冲送到U20单片机，U20单片机通过将测量值与整定值进行比较，比例调节，使得测量值等于整定值，同时产生移相脉冲给U23的外部中断1(INT1)，响应外部中断1后，P1口就开始输出┑谝桓霆编码脉冲，同时定时，对应每60°发一个编码脉冲，一直到最后一个编码脉冲发送完成，再返回等待外部中断1(INT1)的下一中断请求，即上层机发送移相同步脉冲给U23单片机。脉冲编码中采用双脉冲编码，实现双脉冲触发。在此过程中，T0作计数器用，计数满N次则发触发脉冲。N的计算方法如下：

已知：电源频率f=50 Hz，晶振频率F=8 MHz，定时为60°，则：

N=1/f×1/61/F×12=F72f

根据N值以及定时/计数器的工作模式，可以计算出定时/计数器的初值。

3.3 比例控制调节程序

为使输出电压/电流值和整定值吻合，在软件控制中，使控制量正比于整定值与测量值之间的偏差，从而使实际输出值不断跟随整定值，最终达到一致。另外，在该子程序中，系统启动后，在5 s之内，调节子程序只允许控制量以一个单位为步长，步进增加，这样可以防止电压上升过快，从而实现软启动。

控制量正比于测量值与整定值的偏差，理论上采用PID算法，调节用离散差分方程表达式如下：

ΔU=KP［(en－en－1)+(T/TI)en+

(TD/T)(en－2*en－1+en－2)］

式中:en,en－1,en－2分别为第n次，n-1次和n-2次电压的偏差值；KP,TI,TD分别为比例系数、积分系数和微分系数，T为采用周期。

4 结 语

该直流电源控制板在设计中具有以下几大突出特点：

(1) 采用中断功能 ： 四片51系列单片机，每片有4个中断源，如同步、移相、相序判别及缺相等信号的传递均利用中断功能，从而明显提高了系统响应速度和可靠性 。

(2) A/D的分辨率为12位，定时器的最小计数间隔为1.5 μs，小扰动时电压电流精度可达5‰ 。

(3) 具有电源相序自动识别、缺相自动检测、故障报警及状态显示等功能。

(4) 多单片机控制设计，使单片机功能单一，提高了调节速度及系统性能的可靠性。

参 考 文 献

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［9］谢运祥,欧阳森.电力电子单片机控制技术［M］.北京:机械工业出版社,2007.

直流电源范文第3篇

关键词：智能变电站；优化设计；直流电源系统；可靠节能

中图分类号：S611文献标识码： A

引 言

伴随现阶段我国智能变电站的逐渐推广， 对于站用交直流电源系统的使用要求和标准也在逐步升高， 相较于原有比较独立、分散以及耗能的站用式交直流电源系统而言，其已经不能够满足智能变电站的发展要求。 与此同时，站用式的交直流电源系统已经逐渐发展成交直流一体化电源系统， 为智能变电站提供一个稳定、高质量、智能化、集成化的电源运行系统，其是变电站运行的安全、可靠保障，同时还是推动并坚强我国智能电网建设工程的基础。 智能变电站应用的一体化交直流电源中，直流电源部分是该系统的核心，目前智能化变电站的建设工程已大范围开展， 逐步优化智能变电站的直流电源系统非常重要。

1 直流电源系统概述

1.1 直流电源系统的主要特点

直流电源系统是变电站二次设备中最为重要的组成部分，其为继电保护、自动化设备、设备自动控制等提供了必要的工作能源，特别是在电力系统发生故障、交流电源不能可靠发挥作用时其可以提供临时的工作能源。 我国多数变电站中大多采用了这种直流电源系统的供电方式。 对于电力系统中的操作电源的根本要求，是具有确保电力系统的供电安全、可靠度， 具备一定程度的蓄电容量以确保电力系统的正常运行以及故障供电，同时确保其使用寿命达到设计寿命，组建与维护工作较为方便、经济，最为显著的优点是直流电源系统的占地面积比较小而结构紧凑。

1.2 直流系统改造的根本目的以及必要性

我国变电站内部的继电保护装置、 自动化设备、 信号设备、事故照明设备以及电气装置的远程操作，通常多采取直流电源系统的供电方式， 这种直流电源供电方式的输出质量以及可靠性均会直接地关系到后期变电站运行的安全性以及供电可靠性。 变电站内部的直流电源系统一般被人们称为变电站运行的“心脏”，显而易见其在变电站运行中是怎样的重要。伴随我国电力系统以及电力工业的快速发展， 为确保电网运行的安全性、经济性，并且最终还能够实现电力系统的全面自动化操作， 从而对其电力控制系统中的关键性设备―――直流电源系统的要求和标准也越来越高。

2 智能变电站中的直流电源系统

2.1 直流电源系统中蓄电池组的根本作用直流电源系统的负荷包括了变电站中运行二次设备的经常性负荷、故障性负荷以及冲击性负荷三种。 智能变电站交直流一体化电源系统中，继电保护、自动装置的所有操作电源，通信及其它用直流负荷正常情况下均由充电装置提供， 蓄电池处于热备用，当负荷的需求超过充电装置的额定输出时，将由蓄电池补给； 电力专用逆变电源后端的负荷由站用交流电源提供，逆变在热备用状态。 当站用交流全停时，蓄电池被继电保护、事故照明、自动装置、通信、监控等所有交直流负荷共享。 因此，蓄电池组是直流电源系统在非正常运行情况下能源供应的核心。 这种蓄电池组的基本要求：①蓄电池组由 108 只单体标称电压 2V 的阀控式密封铅酸蓄电池构成，蓄电池使用寿命不低于 10 年，宜采用进口安全阀；②蓄电池容量按不小于 2h 事故放电时间考虑，具体工程应根据变电站规模、直流负荷和直流系统运行方式， 对蓄电池容量以及充电装置容量进行计算确定； ③500kV 变电站每套蓄电池配置一套蓄电池巡检仪，220kV 及以下变电站宜配置一套蓄电池巡检仪。

2.2 变电站中直流供电系统的接线方式

（1）220kV 及以上变电站设置两套直流系统，采用两段单母线接线方式，两段直流母线之间设置联络设备。 110kV 及以下变电站设置一套直流系统，采用单母线接线方式。

（2）二次设备室或继电器小室的测控、保护、故障录波、自动装置等设备采用辐射式供电方式。 35kV 及以下开关柜顶直流网络采用母线分段方式供电。

（3）双重化配置的两套保护及其相关设备（电子式互感器、合并单元、智能终端、网络设备、跳闸线圈等）的直流电源应一一对应。

（4）用于提供断路器弹簧储能、隔离刀闸分合的动力电源，可以采用母线供电并设联络（分段）开关的方式。 在正常情况下，通过联络（分段）开关把电源母线完全按段分开，使每个分段母线能够形成一个独立的单元并且可以独立取电。

3 智能变电站的直流电源系统优化方案

3.1 直流电源系统的设备优化

3.1.1 对直流电源的蓄电池组进行优化

直流电源的蓄电池组，是直流电源系统的关键性组件。 智能变电站由于采用交直流一体化电源，相比常规变电站，除直流负荷外还要负担一部分逆变负荷， 蓄电池组在交流失电情

况下其承受的冲击负荷更大。 因此，在蓄电池选型时要重点考察其大电流放电能力，并从容量上考虑适当提高一个等级。 必要时蓄电池组按规定的事故放电电流放电 1h 后， 叠加 8I 10的冲击电流，进行 10 次冲击放电。 冲击放电时间为 500ms，两次之间间隔时间为 2s，在 10 次冲击放电的时间内，直流（动力）母线上的电压不得低于直流标称电压的 90%。对于设备较多的 110kV 变电站，应考虑按双电（蓄电池组）、双充（充电装置）配置。 通信蓄电池宜按单独配置。3.1.2 对直流电源蓄电池辅助设备进行优化目前蓄电池组配置的常规巡检装置能够监测每只蓄电池端电压，但对于发现蓄电池内阻增大无能为力，只能依靠人工对蓄电池检测内阻或进行整组充放电试验才能现。 应重视对蓄电池巡检装置的选型， 必须包含在线检测蓄电池内阻的功能。 这样，利用智能变电站丰富的数据交换和通信网络，维护人员在远程就能查看蓄电池内阻情况， 甚至于提供自动报警功能，有助于避免直流蓄电池开路事故发生，提高一体化交直流电源的智能化水平。

3.2 直流系统接线的优化改进

改进智能变电站的直流电源供电系统， 其中多数是对该蓄电池组首先进行供电，并且该蓄电池组通常为单套，因此在对蓄电池组进行维护工作时， 通常还将会影响电力系统的可靠性与安全性。 可考虑在站内直流电源系统设置外接备用蓄电池组接口，并增加蓄电池组并列隔离措施，在需对运行蓄电池组维护时临时接入备用蓄电池组替换其投入工作， 同时也可做为长时间事故状态下应急蓄电池组接入使用。

3.3 直流系统负载的优化

按照国网公司智能变电站设计规范，220kV 及以上站配置两组蓄电池，110kV 及以下站配置一组蓄电池。 在选择要由直流电源系统供电的设备时，要尽量限制其负荷需求，优先选

用低能耗设备，譬如事故照明灯具可选用 LED 灯具，减轻事故状态下直流蓄电池的负载，有效延长蓄电池组的供电时间，也满足了智能化变电站环保节能的要求。

4 结束语

智能变电站的交直流一体化电源运用， 对直流电源系统提出了更高的要求，应从优化设备配置、改进系统功能等方面提高直流电源系统后期运行的安全性、可靠性，提高维护便利

性，为智能变电站全面实现智能化的运行奠定坚实基础。

参考文献

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直流电源范文第4篇

关键词 后台电源；直流供电；应用

中图分类号 TD611 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)081-0180-01

吉安供电公司变电运行分公司所辖的变电站共有33座，其中220kV变电站有5座，为了保证后台监控供电的可靠，都加装了一套或二套逆变器电源。当系统220伏交流处于正常时，经过逆变器内的旁路开关连接，直接输出220伏交流电压、在系统220伏交流失电或故障时，逆变器早就将220伏直流逆变成了220伏交流电压，通过逆变器内的自动装置输到监控后台，后台监控始终得到的是220伏交流电压供电。按理来讲，后台监控电源应该是很可靠的，但是遇到过因逆变器电源本身运行不稳或本身故障损坏，引起后台监控无电失去监控、五防与后台监控无法对应操作现象。逆变器在日常运行过程中从安全上讲多了个故障点，从可靠性讲又不很稳定，从经济上讲增加了费用，同时给运行人员增加了维护工作量，还给检修人员增加了设备维护检修的工作，还因逆变器的运行增加了直流负载损耗。

1 计算机和显示器直接用220伏直流供电概述

计算机、液晶显示器直接用220伏直流供电，首先要了解计算机主机、液晶显示器供电电路，是怎样供电的。根据计算机主机、液晶显示器电路图看，首先是将市电（220 V交流电）进入电源，先由扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，经过桥式整流二极管整流和电容滤波得到300伏直流电压，然后进入电源开关管及开关管旁路激励电路并与铁氧化体磁芯高频变压器上的一次绕组线圈连接，开关管在开关管旁路激励电路激励下与铁氧化体磁芯高频变压器上的一次绕组线圈产生震荡，使铁氧化体磁芯高频变压器上的二次绕组线圈感应出频率较高交流电压，再由整流二极管整流经电容滤波和稳压电路稳压、经校正变压器校正后还由电容滤波，最后得到计算机所需的纯净的12伏、5伏、3.3伏低压直流电压，这就是开关电源的工作过程。从电脑主机和显示器开关电源电路中的电路看，直接接入220伏直流电源到电路中的桥式整流二极管后，桥式整流中的二极管不是起整流作用，而是发挥二极管正向导通、反向阻止的唯一特性来保护电路中的电器元件不被损坏；也就防止了输入220伏直流电压不被因正负极没接对，造成有正负极极性的电解电容过热爆炸，及其他电路元件损坏故障。所以利用开关电源电路中用红色框着中的桥式整流二极管，直接接入220伏直流电源就不需要核对正负极，左右可任意接。也就象接入220伏交流电压一样，不需打开计算机的机箱和显示器的外壳改动任何电路，不必增加任何东西，就这么简单、方便。

2 计算机和显示器直接用220伏直流供电的应用

首先简单按桥式整流接线图要求，做一个桥式整流接线一样的桥式整流实物接到220伏交流电压上，通过桥式整流堆整流，得到的220伏直流电压，直接接入计算机和显示器上，看是否能正常工作。现就用做好的桥式整流接线实物接入到220伏交流前，先测220伏交流电插座上的交流电压，测的当时220伏交流插座输出的交流电压为222.3伏。再用桥式整流接线实物插在222.3伏交流插座上，在桥式整流实物输出端测到的直流电压为212.9伏。现在将桥式整流实物输出端直流电压212.9伏分别接入计算机和显示器上开机运行都很正常。有人提出变电站保护动作最低动作电压是180伏，计算机在180伏的情况下是否能正常开机运行呢？我现就用半波整流接线原理再做一个半波整流接线实物就能得到100伏到110伏范围的直流电压。计算机和显示器接上102.5伏直流电压，计算机和显示器开机运行都运行正常。通过试验证明，全波桥式整流或半波整流输出的直流电压给计算机和显示器供电都能正常运行，这就足以说明计算机和显示器的开关电源电路用电范围之宽、还有交直流直接用电的双重特性。而变电站的直流母线电压都在220伏，电压质量稳定，不至于掉到180伏，而计算机及显示器输入电压范围为100-240伏间，可见计算机和显示器直接用直流供电没有一点问题。最后真正将计算机主机和显示器直接接在变电站220伏蓄电池与充电装置并列运行的直流电压输出端子上，也就是真正接到变电站直流母线电压系统上进行开机运行试验。按接在220伏蓄电池与充电装置并列运行的直流电压输出端子上，并测得直流电压输出端子上的直流电压是221.9伏，从而使得计算机和显示器都运行正常。

3 计算机和显示器使用两种不同电源供电的安全性

其一，监控后台电源使用逆变器装置供电来讲，站交流电压正常时，逆变器装置工作分别是交流—交流（交流旁路输出），站交流电压失压时，逆变器装置工作分别是直流—交流（直流逆变成交流输出）。这个中间环节存在着交流和直流共存现象，一但防雷措施不到位，就易发生交流过电压损坏现象，还因逆变器其容量不够和本身不稳定，又会导致监控后台电源失电、可靠性差，同时又是直流电压多出的一个负载消耗点。如果监控后台供电电源直接使用直流电压作为电源，也就是直流电压直接到监控后台主机和显示器，这样就省掉了逆变器装置给监控后台供电转换的这个中间环节，也就省掉了逆变器装置转换供电多出的故障点和节省了直流电压多出的负载消耗。监控后台供电方式由原逆变器装置供电改为直接用直流电源的供电方式，二者相比较，明显可以看出哪种电源供电方式，更简单、更方便、更安全、更可靠。其二，监控后台计算机和显示器使用直流母线上的电源，作为负荷也要通过空气开关去连接，再加上计算机和显示器的开关电路自身带有过流、过压、恒温等多种保护，就和直流其它负荷一样，不存在有影响直流母线电源安全运行的因素。其三，通过以上分析和试验，监控后台计算机和显示器可以直接使用220伏的直母线电压供电，安全稳定运行更有保障。

4 计算机和显示器使用两种不同电源供电的经济性

吉安供电公司变电运行分公司现有33座变是站，其中220kV变电站有5座，为了保证后台电源的可靠性，均使用一套或二套逆变器装置，这样一来，33座变电站就有48套逆变器装置，而这些逆变器装置的成本费及日常运行的维护费和故障下的检修费用，不是一笔小数目。而如今，监控后台直接使用直流来供电，不仅省去了逆变器装置的本成费，还省去了日常运行维护费及故障情况下的检修费用，同时还为运行人员减少了设备的运行维护工作，并没有了因逆变器工作时产生烦人的震荡噪音，净化了工作环境。

5 结束语

总之，在我公司万安110 kV变电站监控后台供电源的逆变器装置中，由于容量不够和本身不稳定，无法正常保证后台监控的可靠运行，同时又经常因逆变器装置散热和本身不稳的原因，导致监控后台中断无法监控（监屏）。现在监控后台电源直接使用直流母线电源供电后，几个月来，从未发生过因电源不稳而导致监控或五防等计算机运行不正常现象，监控后台供电电压非常稳定、监控后台运行也很正常。

参考文献

[1]高伟.直流电源远程综合管理系统的设计[J].科技资讯.

直流电源范文第5篇

关键词:直流电源系统 特性 级差配合

中图分类号:TM33 文献标识码:A

文章编号:1004-4914(2010)07-276-01

一、直流电源系统改造的目的和必要性

近年来,对直流电源设备的研究、探讨以及管理水平都有了很大提高,但对直流系统保护元件及其选择性没有引起足够的重视。由于直流电源故障引起或扩大的事故仍然不少,其中也包括直流回路保护元件选择不当,级差配合不合理,在故障情况下越级动作或不正确切除短路故障的原因引发或扩大的事故。而且在一个直流网络中往往有许多支路需要设置断路器或熔断器来进行保护,并往往分成三至四级串联,这就存在着保护元件如何正确选型及上、下级之间选择性保护的配合问题。因此,应对直流系统保护元件及其选择性保护予以足够的重视。

二、直流系统保护元件的特性

1.断路器:断路器能在不同的时间内将故障回路从直流电源系统中切除,其表现形式为以下三种保护动作方式:L过载(长延时)保护;S短路短延时保护;I短路(瞬时)保护。

当电路中发生过载短路和欠电压等不正常情况下,能自动分段电路的电器,也可用作不频繁的起动电动机或接通、分段电路。它是低压交、直流配电系统中的重要保护元件之一,具有过载反时限动作断开和短路快速切除的保护功能。

交流断路器和直流断路器灭弧原理不同,如将交流断路器用于直流回路中将不能有效、可靠地熄灭直流电弧,容易造成上下级越级动作。因此,直流系统中应使用直流专用断路器。

2.熔断器。当有过大的电流通过时,熔丝产生较多的热量,使它的温度迅速达到熔点,而熔丝的熔断性具有反时限特性,大于额定电流值越多,熔断时间就越短。由于熔断器切断直流电弧能力差和安秒特性不稳定等,从而易引起误动或越级熔断事故,故不能可靠地满足直流电源保护的要求。为此,广泛采用直流断路器做的保护元件,在特殊情况下才采用熔断器或与直流断路器合作保护元件。

三、直流系统分析

国标规定:直流空气断路器、熔断器应具有安―秒特性曲线,上、下级应大于2级的配合级差。但在实际中可操作性较差。这是由于直流系统级差配合问题的复杂性所致:

1.接线复杂。原则上应简化接线即蓄电池接单母线运行辐射供电。但是目前的控制合闸母线环形供电;硅降压、闪光母线不变的情况下,强制将熔断器改为直流断路器级差配合是十分复杂的,短路电流无法计算,控母合母馈线合用断路器(选用三极断路器),控母闪光合用断路器无法整定瞬动脱扣器等一系列问题没有得到很好的解决。

2.交流或交直流两用断路器应用在直流电源中,其降压能力、临界分断能力没有产品数据,试验证明交流断路器的分断能力仅为直流断路器的1/5~1/8,额定电流分断直流电流弧光引起烧坏触头现象经常发生,全分断时间的不确定性,也是级差配合中的难题。

3.熔断器保护由于特性的不稳定性(各厂家的产品有差异),温度和湿度影响较大,而且和接触松紧及熔片是否经受过大电流冲击损伤有关,必须定期更换合格产品。

4.熔断器和直流断路器混装且品牌不成系列,安秒特性的不完善也给级差配合带来困难。

5.直流电源负荷侧的成套继电保护和自动装置保护电器是由成套厂选用,往往是从供电可靠性出发,而不按满足最大负荷电流的选择原则,选用了较大额定电流的保护电器,并且有多路供电的要求(往往使系统产生环形供电)。这给直流电源馈线保护元件的选择和级差配合出了难题。

6.短路电流计算和实测的复杂性,蓄电池内阻是动态的,计算中无法取得准确值,回路电阻值包括断路器内阻以及限流性能(断路器分断时的电弧限流,熔断器承受冲击电流使熔片改变特性的限流等)都给短路电流计算带来困难,因此脱扣器的整定和灵敏度检验也十分困难。

7.不同保护元件有不同的保护特性和离散特性,例如,直流断路器瞬动脱扣电流按照制造标准规定:小型直流断路器为7~15In(C性脱扣),塑壳断路器为8~12In,短路电流大小也对断路器的全分断有一定分散性。

8.直流电源设备投运前的生产、安装调试中,也不进行任何保护级差配合的调试工作。

为满足级差配合的选择性要求,实现上级断路器不误动,或者即使上级误动,也不至于造成事故扩散,一种方法是直流系统中馈电屏上断路器与测控保护屏上断路器采用一对一的供电方式,弊端是:铺设电缆多,许多电缆捆在一起,经过多年的运行使用导线的绝缘下降;交织在一起的导线隐患着多路相互短路或电弧放电着火等危害,将会导致测控保护屏全面失电的重大隐患;另一种方式是盲目加大上级断路器的额定电流,通过加大上下级断路器瞬动整定值的差值来保证选择性要求,这样做不仅有可能会造成上级断路器灵敏度不够,导致断路器拒动,且经济实用性较差。

为提高级差配合的选择项要求,还有一种方式是为了跟上级主/分电屏上的C型脱扣特性的小型直流断路器实现选择项保护,测控保护屏选用B型脱扣特性的小型直流断路器,此种方式存在着误动的可能。标准GB10963.2规定,B型脱扣特性的短路瞬时动作范围是4~7In。如果测控保护屏中某一回路选用B2A小型断路器,那么回路中电流只要大于8A,比如8.5A,这个断路器瞬时脱扣器就可能动作(0.01S内)。而安装于测控保护屏中的各种装置,因为功能不同,特性不同,生产厂家不同,在启机、运行过程中,都有可能产生足够使B型脱扣特性断路器误动作的扰动电流。

四、建议方案

针对直流系统中级差配合中存在的问题可采用以下解决办法:

1.简化直流电源接线,从蓄电池到负荷2~3级最好,最多不应超过4级,取消控母合母分家,取消硅降压,闪光独立供电按规程取消保护,取消环形供电改辐射供电。

2.在直流电源系统的直流电路中应选用直流专用断路器,不允许用交流断路器代替直流断路器。

3.当上、下级断路器安装处较近,短路电流相差不大时,易引起短路瞬时脱扣器误动作,此时可选用三段保护的直流短路器,它利用时间选择性的原理比较好地解决了选择性问题,提高了直流系统的可靠性。短路短延时间按从负荷侧向电源侧逐级加大时限的方法,由于上级断路器的可返回时间大于下级断路器的全分断时间,且有一定的裕度,上级短延时时能够返回,可以达到不拒动和不误动,既能尽快地排除故障,又能满足级差配合的选择性保护要求。

4.采用限流型断路器。通过限流作用使实际的短流电流幅值和持续时间大大减少,因此上级断路器的脱扣器检测的短流电流值相应减少,由于限流作用,降低了短路电流在热、力、磁等方面的破坏或影响。同时提高了断路器的短路分断能力。断路器限流,不仅保护了本身,而且使断路器能使用在有更高预期短路电流的电路中。

五、结语

直流电源保护电器的选择,首先要分析、研究各种保护电器的性能特点,然后从系统上研究级差配合的问题,达到安全运行的目的,是一个应该重视和很好地解决的问题。改造后的直流系统性能更稳定、更安全,可靠性也强,收到了良好的效果,取得了明显的社会和经济效益,为电力生产及其它负荷提供了可靠的电力保障。

参考文献:

1.DL/T5044~2004《电力工程直流系统设计技术规程》

2.国网公司文件