操作电源（变电所中为二次设备供电的电源）

简介

交流操作电源取自电压互感器和电流互感器。它加大了电流互感器的负荷，有时误差不能满足要求，亦不能满足复杂的继电保护和自动装置的要求。所以，交流操作电源适用于小型变电所，这种变电所一般采用手动合闸、电动脱扣。

针对电力系统高可靠和高性能要求而设计的

直流操作电源

直流操作电源

直流操作电源

直流操作电源

直流操作电源

操作电源的分类

分布式直流电源是一种新型的直流电源设备，主要应用于小型开关站和用户末端，为二次控制线路（如微机保护等智能终端及指示灯、模拟指示器等）提供可靠不间断工作电源，避免交流失电时导致微机保护失去保护作用，解决因操作过电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效问题。

分布式直流电源具有市电输入和PT输入两种方式，输出方式从DC220V至DC24V各种规格，可以满足各种使用场合。装置最大输出功率可达600W，可以满足不同负载的需求。分布式直流电源体积小，安装接线方便，适合分散安装于各种型号的开关设备内。

分布式直流电源采用高频电源技术，蓄电池采用自动充电管理模块进行维护，大大延长蓄电池的使用寿命，使得装置运行更加安全可靠。装置具备通讯、报警功能，可以方便地实现无人值守的远程自动化管理。

应用范围

分布式直流电源主要应用于各种型号的开关设备内，为主开关（断路器、负荷开关等）和二次保护装置提供可靠的直流操作电源。

壁挂直流电源主要为直流操作机构的开关分、合闸，保护、控制回路，事故跳闸，应急照明等提供直流电源。具有电池智能管理、系统参数设置、直流参数检测、系统故障声光告警、控母自动稳压等功能。

产品特点

◎ 壁挂式结构，体积小，节省空间，安装方便，成本低。

◎ 整流模块，监控模块，降压模块紧固在机柜内，结构紧凑。

◎ 模块采用自冷散热方式，无粉尘堆积。

◎ 整流模块采用先进的软开关变换技术和内置CPU技术，电压失真度小、效率高、稳压稳流精度高、纹波系数小、稳定可靠。

◎ 降压模块采用7级调压方式，自动调压，不需外接控制器和转换开关。

◎ 所有元器件均采用国际或国内优质名牌产品，质量可靠，性能优异。

◎ 采用硬件低压差自主均流技术，模块间均流不平衡度≤±3% 。

◎ 系统具有先进的蓄电池智能化管理技术，实现电池充放电及维护自动管理和蓄电池在线温度监测，延长电池使用寿命，减少维护量。

◎ 独特的屏柜系统散热技术，通过温度监测和智能散热系统结合的方式，大大改善屏柜内所有设备的运行环境温度。

微型直流操作电源采用科技合理的高效电源系统，可提高供电的可靠性和效能，降低运行维护工作量。针对电力系统高可靠和高性能要求而设计的微型直流操作电源是新一代电源产品。应用于小型开关站、环网柜、箱式变电站和用户终端，为一次开关设备（弹簧机构真空断路器、真空接触器、电动负荷开关等）以及为二次控制线路、、保护和信号回路、通讯光端机（如微机保护、负荷控制装置、远程控制单元RTU、指示灯、模拟指示器、智能仪表灯）提供直流电源。

产品特点

1、体积小、重量轻。

2、分散安装，节省占地面积分布式操作电源直接安装在智能开关柜的仪表门上，可节省直流屏的占地面积。因电源在开关柜内，可减少电缆的使用量，减少施工工作量。）

3、功能强、成本低。

4、分布式供电方式，可靠性极大提高。

▼当某一回路发生故障时，其它回路的电源装置不受影响，避免出现一点故障全站无操作电源，与集中供电的直流屏相比，其总体可靠性得以极大提高。

5、多种输入输出方式，适用范围广。

▼可提供直流220V、110V、48V、24V输出，交流输入范围为85～265V，灵活适用于PT及市电供电。

6、智能化电池管理。

▼内置蓄电池自动充电管理模块，自动对电池进行智能化均浮充管理，大大延迟蓄电池的寿命，使运行更加可靠和安全。

7、智能化高频电源技术，数码管与指示灯配合显示。

▼自监测、自诊断可靠性高，电源工作状态和工作参数一目了然

8、可实现智能化远程通信，MODBUS通讯规约，可与自动化系统连接，实现无人值守。

9、在用户终端可直接代替直流屏。

10、该类产品良莠不齐。

直流操作电源

随着经济和技术的快速发展，对电力供电提出了更高的要求，新型自动化配网设备逐步投入应用：储能式电动分合闸、微机继电保护、网络化远程监控等，这些设备的可靠供电是系统安全运行的前提条件。采用科技合理的高效电源系统，可提高供电的可靠性和效能，降低运行维护工作量，针对电力系统高可靠和高性能要求而设计的中稳重科直流操作电源是新一代的直流电源设备，主要应用于小型开关站和用户终端，为二次控制线路（如微机保护等智能终端及指示灯、模拟指示器等）提供可靠的不间断工作电源，避免交流失电时导致微机保护失去保护作用，解决因操作过程电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效的问题。

直流操作电源具有市电输入和PT输入两种方式，输出方式从DC24V至DC220V各种规格，可以满足各种使用场合。直流操作电源最大输出功率为600W，可以满足不同负载的需求。

直流操作电源体积小，安装接线方便，适合分散安装于各种型号的开关设备内。使之比一般直流屏系统更可靠，更经济（对小型用户终端更明显），又节省占地空间，降低线路损耗及安装工程量，且维护方便，为电力系统供电可靠性提供新的选择方案。

直流操作电源采用高频电源技术，蓄电池采用自动充电管理模块进行维护，大大延长蓄电池的使用寿命，使得 直流操作电源运行更加安全可靠。

操作电源系统

是发电厂、变电站中不可缺少的二次设备之一，它的可靠性直接影响发电厂和变电站设备的安全可靠运行。

摘要

就高频开关直流操作电源系统的组成及高频开关电源模块的功率因数、均流方式、散热防尘等问题进行描述,并对直流操作电源系统今后的发展趋势进行讨论。

关键词：高频开关电源直流操作电源

引言

直流操作电源系统是发电厂、变电站中不可缺少的二次设备之一，它的可靠性直接影响发电厂和变电站设备的安全可靠运行。我国发电厂和变电站中正在运行的直流操作电源系统有很多仍是较落后的陈旧设备，存在较多的缺陷，引发了不少事故，而造成重大损失。随着阀控密封铅酸蓄电池的推广普及，也对原有的直流操作电源系统提出了更高的要求，与防酸隔爆蓄电池及镉镍碱性电池相比，阀控密封铅酸蓄电池具有以下特点：无需添加水和调酸比重等维护工作，具有免维护功能；不漏液、无酸雾、不腐蚀设备，容易组成成套装置；自放电电流小；电池寿命长，25℃的浮充寿命可达l0～15年；结构紧凑、密封性好、抗震动性能好；不存在镉镍碱性电池的“记忆效应”。但阀控密封铅酸蓄电池对温度的反映较灵敏，对充电装置要求严格，不允许过充和欠充。如果仍采用陈旧落后的充电装置，出于其稳压、稳流精度低，纹波系数高，可能造成阀控密封蓄电池的寿命降低甚至本体涨裂损坏，而使整个直流系统瘫痪。

通信电源经过近几年的发展，已普遍采用了阀控密封铅酸蓄电池和高频开关电源模块组成的充电装置。高频开关电源模块具有体积小、重量轻、噪声低、稳压精度高、纹波系数小、配置灵活的特点，与阀控密封铅酸蓄电池配套使用，可以增加直流系统的可靠性和稳定性。当前，城乡电网建设和改造工程中已开始部分采用高频开关电源模块和阀控密封铅酸蓄电池组成的直流操作电源成套装置，在保证直流系统可靠运行和电池寿命上都有较好的效果，受到设计和运行人员的好评。

东方电子信息产业股份有限公司自96年开始研制开发智能型高频开关直流操作电源系统，至今已有百余套直流电源在现场运行。

2直流操作电源系统组成

高频开关电源模块目前有5A、l0A和20A三种，根据负载要求和蓄电池容量的不同，可以由多台模块按照N+l备份原则并联组成几十到几百安的直流操作电源系统。图l是直流操作电源系统的原理框图，这是一种单母线接线方式，模块输出和直流母线、蓄电池组并联，平时蓄电池处于全浮充状态。对于控制、动力母线分别设置的直流操作电源系统，有两种接线方式：一种是所有模块的输出与电池组和动力母线并联，在动力母线和控制母线之间设置自动调压装置，控制母线的负荷由动力母线经自动调压装置提供，原理如图2所示，该方式要求自动调压装置有较高的可靠性；另一种是将模块分成两组，一组输出与动力母线、电池组并联，另一组输出与控制母线并联，动力母线和控制母线之间设置自动调压装置，在正常情况下，控制母线负荷由模块提供，自动调压装置由于承受反压处于备用状态，只有当交流停电或控制母线的所有模块全部故障时，自动调压装置才投入运行，其原理框图如图3所示，这种接线方式要求两组模块均按照负荷进行N+l配置。

3高频开关电源模块的输入功率因数

输入功率因数低是早期高频开关电源模块普遍存在的问题，这主要与采用的电路形式有关。在早期的高频开关电源中，交流输入电压经整流后直接加在滤波电容两端，只有交流输入电压高于滤波电容两端电压时，整流二极管才开始导电，因此输入电流波形为宽度很窄的脉冲，输入电流谐波失真严重，功率因数通常只有0.6～0.7。这种开关电源模块对电网造成谐波污染，形成电力公害，干扰其他用电设备，使测量仪表产生较大误差。为降低电源装置对电网的污染，EMI及EMC的有关标准对不同功率等级电源装置的功率因数及谐波电流值有明确的规定，因此，需要对高频开关电源模块的功率因数进行校正。

功率因数校正的基本方法有两种，无源功率因数校正（PFC）和有源功率因数校正（APFC）。无源功率因数校正方法是在输入端加入电感量很大的低频电感，并降低滤波电容的容量，以便减小滤波电容充电电流的尖峰，这种方法比较简单。但校正效果不理想，只能达到0.9～0.92左右，一般用于三相输入的高频开关电源模块。有源功率因数校正方法是在输入端加入一个高频电感、一个二极管、一个高频开关管以及相应的控制器，组成升压变换器，控制器通过采集交流输入的电压信号和电流信号，控制开关管的开通与关断，从而使输入电流波形始终跟随输入电压波形，使高频开关电源模块的功率因数达到0.99以上，谐波失真小于5%。

4高频开关电源模块的均流

与相控充电装置不同，高频开关电源模块组成的直流操作电源系统的充电装置一般采用N+1冗余备份方式，并联模块之间通过均流电路实现各模块之间的功率分配，各模块间功率分配的均衡程度主要取决于均流方式。直流系统中的负荷包括两个部分：蓄电池组充电电流和控制母线负荷电流。蓄电池组长期处于浮充状态，充电电流很小，对于铅酸免维护电池，浮充电流只有额定容量的0.0l左右，加上控制负荷较小，整个充电装置处于轻载状态；当高压断路器合闸时，蓄电池组提供合闸冲击电流，与蓄电池组并联的充电装置由于电流过大处于限流保护状态，合闸冲击电流结束之后，由充电装置对蓄电池进行补充电，充电电流突增。因此均流电路需要保证充电装置无论是在轻载还是在超载下，都保持良好的均流特性，即所谓的“全范围均流”。如果在轻载下，均流特性不好，可能造成某些模块无电流输出，长期处于空载运行状态，严重影响模块的可靠性。

用于高频开关电源模块的均流方式比较多，比如：降压法、主从控制法、外部控制法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法等。考虑到直流系统充电装置的运行特性以及稳压/稳流精度的要求，我们在高频开关电源模块中采用了平均电流自动均流方法，该方法的优点是不存在主模块，而且并联模块数量不受限制，可以实现负载电流的精确分配和全负载范围均流。