操作電源

交流操作電源取自電壓互感器和電流互感器。它加大了電流互感器的負荷，有時誤差不能滿足要求，亦不能滿足複雜的繼電保護和自動裝置的要求。所以，交流操作電源適用於小型變電所，這種變電所一般採用手動合閘、電動脱扣。

隨着經濟和技術的快速發展,對電力供電提出了更高的要求,新型自動化配網設備逐步投入應用:儲能式電動分合閘、微機繼電保護、網絡化遠程監控等，這些設備的可靠供電是系統安全運行的前提條件。針對電力系統高可靠和高性能要求而設計的直流操作電源是新一代的直流電源設備，主要應用於小型開關站和用户終端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠的不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過程電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效的問題。同時還可為符合直流操作電源功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。

直流操作電源具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC24V至DC220V各種規格，可以滿足各種使用場合。直流操作電源最大輸出功率為600W，可以滿足不同負載的需求。

直流操作電源體積小。

直流操作電源採用高頻電源技術，使得直流操作電源運行更加安全可靠。

分佈式直流電源是一種新型的直流電源設備，主要應用於小型開關站和用户末端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效問題。同時還可為符合裝置功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。

分佈式直流電源具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC220V至DC24V各種規格，可以滿足各種使用場合。裝置最大輸出功率可達600W，可以滿足不同負載的需求。 　分佈式直流電源體積小，安裝接線方便，適合分散安裝於各種型號的開關設備內。使之比一般直流屏系統更可靠，更經濟（對小型用户終端更明顯），又節省佔地空間，降低線路損耗及安裝工程量，且維護方便，為電力系統供電可靠性提供新的選擇方案。

分佈式直流電源採用高頻電源技術，蓄電池採用自動充電管理模塊進行維護，大大延長蓄電池的使用壽命，使得裝置運行更加安全可靠。裝置具備通訊、報警功能，可以方便地實現無人值守的遠程自動化管理。 　應用範圍

分佈式直流電源主要應用於各種型號的開關設備內，為主開關（斷路器、負荷開關等）和二次保護裝置提供可靠的直流操作電源。

壁掛直流電源主要為直流操作機構的開關分、合閘，保護、控制迴路，事故跳閘，應急照明等提供直流電源。具有電池智能管理、系統參數設置、直流參數檢測、系統故障聲光告警、控母自動穩壓等功能。

產品特點　

◎ 壁掛式結構，體積小，節省空間，安裝方便，成本低。 　

◎ 整流模塊，監控模塊，降壓模塊緊固在機櫃內，結構緊湊。 　

◎ 模塊採用自冷散熱方式，無粉塵堆積。 　

◎ 整流模塊採用先進的軟開關變換技術和內置CPU技術，電壓失真度小、效率高、穩壓穩流精度高、紋波係數小、穩定可靠。 　

◎ 降壓模塊採用7級調壓方式，自動調壓，不需外接控制器和轉換開關。 　

◎ 所有元器件均採用國際或國內優質名牌產品，質量可靠，性能優異。 　

◎ 採用硬件低壓差自主均流技術，模塊間均流不平衡度≤±3% 。 　

◎ 系統具有先進的蓄電池智能化管理技術，實現電池充放電及維護自動管理和蓄電池在線温度監測，延長電池使用壽命，減少維護量。 　

◎ 獨特的屏櫃系統散熱技術，通過温度監測和智能散熱系統結合的方式，大大改善屏櫃內所有設備的運行環境温度。

微型直流操作電源採用科技合理的高效電源系統，可提高供電的可靠性和效能，降低運行維護工作量。 針對電力系統高可靠和高性能要求而設計的微型直流操作電源是新一代電源產品。應用於小型開關站、環網櫃、箱式變電站和用户終端，為一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、真空接觸器、電動負荷開關等）以及為二次控制線路、、保護和信號迴路、通訊光端機（如微機保護、負荷控制裝置、遠程控制單元RTU、指示燈、模擬指示器、智能儀表燈）提供直流電源。

1、體積小、重量輕

2、分散安裝，節省佔地面積分布式操作電源直接安裝在智能開關櫃的儀表門上，可節省直流屏的佔地面積。因電源在開關櫃內，可減少電纜的使用量，減少施工工作量。）

3、功能強、成本低

4、分佈式供電方式，可靠性極大提高

▼當某一回路發生故障時，其它迴路的電源裝置不受影響，避免出現一點故障全站無操作電源，與集中供電的直流屏相比，其總體可靠性得以極大提高。

5、多種輸入輸出方式，適用範圍廣。

▼可提供直流220V、110V、48V、24V輸出，交流輸入範圍為85～265V，靈活適用於PT及市電供電。

6、智能化電池管理。

▼內置蓄電池自動充電管理模塊，自動對電池進行智能化均浮充管理，大大延遲蓄電池的壽命，使運行更加可靠和安全。

7、智能化高頻電源技術，數碼管與指示燈配合顯示

▼自監測、自診斷可靠性高，電源工作狀態和工作參數一目瞭然

8、可實現智能化遠程通信，MODBUS通訊規約，可與自動化系統連接，實現無人值守。

9、在用户終端可直接代替直流屏，

10、該類產品良莠不齊。

變電所中為二次設備供電的電源，稱為操作電源。操作電源的供電應十分可靠，它應保證正常和故障情況下都不間斷供電。操作電源有直流和交流兩種，除一些小型變（配）電所採用交流操作電源外，一般變電所均採用直流操作電源。

隨着經濟和技術的快速發展,對電力供電提出了更高的要求,新型自動化配網設備逐步投入應用:儲能式電動分合閘、微機繼電保護、網絡化遠程監控等，這些設備的可靠供電是系統安全運行的前提條件。採用科技合理的高效電源系統，可提高供電的可靠性和效能，降低運行維護工作量，針對電力系統高可靠和高性能要求而設計的中穩重科直流操作電源是新一代的直流電源設備，主要應用於小型開關站和用户終端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠的不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過程電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效的問題。同時還可為符合 直流操作電源功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。

直流操作電源具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC24V至DC220V各種規格，可以滿足各種使用場合。 直流操作電源最大輸出功率為600W，可以滿足不同負載的需求。

直流操作電源體積小，安裝接線方便，適合分散安裝於各種型號的開關設備內。使之比一般直流屏系統更可靠，更經濟（對小型用户終端更明顯），又節省佔地空間，降低線路損耗及安裝工程量，且維護方便，為電力系統供電可靠性提供新的選擇方案。

直流操作電源採用高頻電源技術，蓄電池採用自動充電管理模塊進行維護，大大延長蓄電池的使用壽命，使得 直流操作電源運行更加安全可靠。

是發電廠、變電站中不可缺少的二次設備之一,它的可靠性直接影響發電廠和變電站設備的安全可靠運行。

就高頻開關直流操作電源系統的組成及高頻開關電源模塊的功率因數、均流方式、散熱防塵等問題進行描述,並對直流操作電源系統今後的發展趨勢進行討論。

關鍵詞：高頻開關電源直流操作電源

直流操作電源系統是發電廠、變電站中不可缺少的二次設備之一,它的可靠性直接影響發電廠和變電站設備的安全可靠運行。我國發電廠和變電站中正在運行的直流操作電源系統有很多仍是較落後的陳舊設備,存在較多的缺陷,引發了不少事故,而造成重大損失。隨着閥控密封鉛酸蓄電池的推廣普及，也對原有的直流操作電源系統提出了更高的要求,與防酸隔爆蓄電池及鎘鎳鹼性電池相比,閥控密封鉛酸蓄電池具有以下特點：無需添加水和調酸比重等維護工作,具有免維護功能；不漏液、無酸霧、不腐蝕設備,容易組成成套裝置；自放電電流小；電池壽命長，25℃的浮充壽命可達l0～15年；結構緊湊、密封性好、抗震動性能好;不存在鎘鎳鹼性電池的“記憶效應”。但閥控密封鉛酸蓄電池對温度的反映較靈敏,對充電裝置要求嚴格,不允許過充和欠充。如果仍採用陳舊落後的充電裝置,出於其穩壓、穩流精度低，紋波係數高,可能造成閥控密封蓄電池的壽命降低甚至本體漲裂損壞，而使整個直流系統癱瘓。

通信電源經過近幾年的發展,已普遍採用了閥控密封鉛酸蓄電池和高頻開關電源模塊組成的充電裝置。高頻開關電源模塊具有體積小、重量輕、噪聲低、穩壓精度高、紋波係數小、配置靈活的特點,與閥控密封鉛酸蓄電池配套使用,可以增加直流系統的可靠性和穩定性。當前，城鄉電網建設和改造工程中已開始部分採用高頻開關電源模塊和閥控密封鉛酸蓄電池組成的直流操作電源成套裝置，在保證直流系統可靠運行和電池壽命上都有較好的效果，受到設計和運行人員的好評。

東方電子信息產業股份有限公司自96年開始研製開發智能型高頻開關直流操作電源系統,至今已有百餘套直流電源在現場運行。

2直流操作電源系統組成

高頻開關電源模塊目前有5A、l0A和20A三種,根據負載要求和蓄電池容量的不同,可以由多台模塊按照N+l備份原則並聯組成幾十到幾百安的直流操作電源系統。圖l是直流操作電源系統的原理框圖，這是一種單母線接線方式,模塊輸出和直流母線、蓄電池組並聯,平時蓄電池處於全浮充狀態。對於控制、動力母線分別設置的直流操作電源系統,有兩種接線方式：一種是所有模塊的輸出與電池組和動力母線並聯，在動力母線和控制母線之間設置自動調壓裝置，控制母線的負荷由動力母線經自動調壓裝置提供,原理如圖2所示，該方式要求自動調壓裝置有較高的可靠性；另一種是將模塊分成兩組,一組輸出與動力母線、電池組並聯,另一組輸出與控制母線並聯,動力母線和控制母線之間設置自動調壓裝置,在正常情況下,控制母線負荷由模塊提供,自動調壓裝置由於承受反壓處於備用狀態,只有當交流停電或控制母線的所有模塊全部故障時,自動調壓裝置才投入運行，其原理框圖如圖3所示，這種接線方式要求兩組模塊均按照負荷進行N+l配置。

3高頻開關電源模塊的輸入功率因數

輸入功率因數低是早期高頻開關電源模塊普遍存在的問題,這主要與採用的電路形式有關。在早期的高頻開關電源中，交流輸入電壓經整流後直接加在濾波電容兩端,只有交流輸入電壓高於濾波電容兩端電壓時，整流二極管才開始導電,因此輸入電流波形為寬度很窄的脈衝,輸入電流諧波失真嚴重，功率因數通常只有0.6～0.7。這種開關電源模塊對電網造成諧波污染,形成電力公害,干擾其他用電設備,使測量儀表產生較大誤差。為降低電源裝置對電網的污染，EMI及EMC的有關標準對不同功率等級電源裝置的功率因數及諧波電流值有明確的規定,因此,需要對高頻開關電源模塊的功率因數進行校正。

功率因數校正的基本方法有兩種,無源功率因數校正（PFC）和有源功率因數校正（APFC）。無源功率因數校正方法是在輸入端加入電感量很大的低頻電感,並降低濾波電容的容量,以便減小濾波電容充電電流的尖峯,這種方法比較簡單。但校正效果不理想，只能達到0.9～0.92左右,一般用於三相輸入的高頻開關電源模塊。有源功率因數校正方法是在輸入端加入一個高頻電感、一個二極管、一個高頻開關管以及相應的控制器，組成升壓變換器，控制器通過採集交流輸入的電壓信號和電流信號，控制開關管的開通與關斷,從而使輸入電流波形始終跟隨輸入電壓波形，使高頻開關電源模塊的功率因數達到0.99以上，諧波失真小於5%。

4高頻開關電源模塊的均流

與相控充電裝置不同，高頻開關電源模塊組成的直流操作電源系統的充電裝置一般採用N+1冗餘備份方式，並聯模塊之間通過均流電路實現各模塊之間的功率分配，各模塊間功率分配的均衡程度主要取決於均流方式。直流系統中的負荷包括兩個部分：蓄電池組充電電流和控制母線負荷電流。蓄電池組長期處於浮充狀態,充電電流很小,對於鉛酸免維護電池,浮充電流只有額定容量的0.0l左右,加上控制負荷較小,整個充電裝置處於輕載狀態;當高壓斷路器合閘時,蓄電池組提供合閘衝擊電流,與蓄電池組並聯的充電裝置由於電流過大處於限流保護狀態,合閘衝擊電流結束之後,由充電裝置對蓄電池進行補充電,充電電流突增。因此均流電路需要保證充電裝置無論是在輕載還是在超載下,都保持良好的均流特性,即所謂的“全範圍均流”。如果在輕載下,均流特性不好,可能造成某些模塊無電流輸出,長期處於空載運行狀態,嚴重影響模塊的可靠性。

用於高頻開關電源模塊的均流方式比較多,比如：降壓法、主從控制法、外部控制法、平均電流自動均流法、最大電流自動均流法等。考慮到直流系統充電裝置的運行特性以及穩壓/穩流精度的要求,我們在高頻開關電源模塊中採用了平均電流自動均流方法,該方法的優點是不存在主模塊,而且並聯模塊數量不受限制,可以實現負載電流的精確分配和全負載範圍均流 ^[1]  。