孔慶莉，王振斌

（太原供電分公司，山西 太原 030012）

1 系統(tǒng)運(yùn)用的背景

直流電源是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，作為發(fā)電網(wǎng)自動(dòng)控制、保護(hù)、開關(guān)操作、事故照明等的重要電源，其性能的穩(wěn)定和質(zhì)量的好壞與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)。特別是在無人值班大量推廣后，對直流電源的可靠性及自動(dòng)化程度要求更高、功能更加完善。所以在電力系統(tǒng)中正確選用配置直流系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。隨著對電網(wǎng)可靠性要求的不斷提高同時(shí)也要求直流操作電源具有可靠性高、能耗低、噪聲小、抗干擾能力強(qiáng)、模塊化縮小體積等特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷突破和完善，將成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到直流電源系統(tǒng)中對于改善直流操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性滿足實(shí)際生產(chǎn)要求具有十分重要的意義。

2 PowerMaster智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)的工作原理

2.1 PowerMaster智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)的特點(diǎn)

表1

2.2 電力操作電源的工作原理及結(jié)構(gòu)

PowerMaster智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)有分屏柜系統(tǒng)和一體柜系統(tǒng)兩種，主要由自動(dòng)切換控制盒、充電模塊、監(jiān)控模塊、配電監(jiān)控、降壓單元、蓄電池檢測儀、絕緣監(jiān)測儀等7大部分組成不同規(guī)格的電力操作電源系統(tǒng)，但總體布局基本一致。

交流配電單元：分I、II兩路共同向交流配電單元供電，經(jīng)交流切換電路任選其中一路，另一路作為熱備用，同時(shí)由交流配電單元向6個(gè)充電模塊供電。

充電模塊：充電主電路將三相交流電轉(zhuǎn)換成220 V或110 V的直流電，經(jīng)隔離后輸出，起到給電池充電和通過變流器給負(fù)載供電兩個(gè)作用。為了提供高效的充電模式，充電主電路采用DC/DC變換器（高頻開關(guān)電源）。

監(jiān)控單元：監(jiān)控單元作用是對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。監(jiān)控單元主要用充電控制器、電池監(jiān)控器、配電監(jiān)控器和絕緣監(jiān)控器等4部分來完成對系統(tǒng)的充電過程、系統(tǒng)電池、系統(tǒng)配電過程和系統(tǒng)絕緣監(jiān)測的監(jiān)測和控制。

降壓單元：降壓單元串接在合閘母線和控制母線之間，以保證控制母線的電壓輸出值保持在正常范圍，降壓單元又稱降壓硅堆，通常利用多個(gè)大功率硅整流管的PN結(jié)串聯(lián)而成。它利用PN結(jié)正向壓降基本恒定的原理來調(diào)整電壓，電壓需要調(diào)節(jié)時(shí)可以通過改變串入線路的PN結(jié)的數(shù)量來獲得適當(dāng)?shù)膲航担_(dá)到改變電壓的目的。運(yùn)行實(shí)踐表明，這種降壓方式安全、可靠、抗電流沖擊性好、且易于維護(hù)。電力操作電源系統(tǒng)根據(jù)不同的接線方式采用不同的饋電輸出，但基本原理是一致的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理見圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖

3 電源監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)控制管理核心，其主要任務(wù)是對系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長期自動(dòng)監(jiān)測，獲取系取中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)、根據(jù)測量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，并以此為依據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電源的全自動(dòng)精確管理，從而提高電源系統(tǒng)的可靠性，保證其工作的可靠性、安全性和連續(xù)性。

電源監(jiān)控系統(tǒng)采用集散方式對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制，電源監(jiān)控后臺(tái)通過串行通訊口或數(shù)據(jù)接口等多種方式接收監(jiān)控模塊的傳輸信號，并統(tǒng)一管理作為最高一級；下一級由監(jiān)控模塊構(gòu)成，收集各充電模塊內(nèi)的監(jiān)控板、充、饋電柜監(jiān)控單元檢測到的信號，并對其進(jìn)行控制。

充電模塊在接收接收監(jiān)控模塊發(fā)來的各種控制命令的同時(shí)測量充電模塊的運(yùn)行數(shù)值并通過RS-485接口傳送給電源系統(tǒng)的監(jiān)控模塊，成為智能化充電模塊的監(jiān)控核心。工作原理見圖2。

充電模塊、充電柜、饋電柜、電池監(jiān)測儀、絕緣監(jiān)測儀等下級智能設(shè)備在實(shí)施數(shù)據(jù)采集后通過RS-485通訊口傳送到電源監(jiān)控模塊，并加以顯示的同時(shí)對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理，異常數(shù)據(jù)發(fā)出告警。

直流系統(tǒng)作為電網(wǎng)二次設(shè)備的重要組成部分，他的可靠性和穩(wěn)定性直接影響電網(wǎng)的安全生產(chǎn)運(yùn)行。而PowerMaster系列智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)PSM-A監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榫哂薪缑嬗押?、直觀方便的特點(diǎn)，較大程度地滿足了電網(wǎng)對直流系統(tǒng)的要求，減少了誤操作，提高工作效率。因此，繼續(xù)開展提高操作電源系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定性研究具有十分重要而現(xiàn)實(shí)的意義。

圖2 工作原理圖

[1] 李立偉，孫輝，鄒積巖.直流系統(tǒng)故障監(jiān)測的理論及應(yīng)用研究，大連理工大學(xué).

[2] 朱莉，趙莉華，黃念慈.新型電站直流屏幕監(jiān)控系統(tǒng)[A]中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]，2002.

[3] 王正風(fēng).電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的若干問題研究[D].東南大學(xué)，2006.