高頻開關電源技術在智能變電站中的運用

肖 霄

（共青科技職業學院，江西 九江 332020）

0 引言

構建智能變電站的一個重點就是要努力促使智能變電站相對穩定可靠地運行。高頻開關電源技術是智能變電站系統正常運行的重要組成部分，直流電源系統承擔的主要任務是將相對可靠的電能動力提供給繼電保護、自動控制、開關分合閘等，并擔負事故照明的任務等[1]。所以，這就需要智能變電站中的直流電源系統必須具有相對的可靠性、高效性、穩定性等特點。運用均流技術或N+1冗余技術形成的高頻開關電源模塊，能在一定程度上較好地保證大功率的直流電源，實現智能變電站基本的可靠性運行。

1 交流和直流一體化電源系統在智能變電站的應用

1.1 交流和直流一體化電源系統中的直流充電模塊

組成直流充電模塊的主要元素有交流配電單元、單元充電模塊、單元直流饋電、單元集中監控、絕緣監測和蓄電池組等。因為相關開關器件的質量有所不同，它們的性能同樣不同。受這方面因素影響，往往每個開關電源模塊的最大輸出功率能達到幾千瓦。但在智能變電站建設的實踐中，依靠直流系統，僅僅需要幾百千瓦的供電電能。因此，這就需要遴選并且并聯相對多個高頻開關電源模塊，用來保證充電機能夠完成一定大功率電能的輸出。針對隔離變壓器而言，因為它具有相應的高頻化特點，需要具有相對較小的體積和質量，才能體現它的有利性。另外，如果選擇運用一定的軟開關技術，還可在一定程度上大幅度減少對開關的相關損耗，并能相應提高它們的變換效率。在智能變電站的直流供電系統中，絕緣監測技術同樣必不可少，因為這項技術可以實施對正負母線的接地絕緣，并能對正母線接地可能出現的失誤操作、對負母線接地出現的單點接地等問題實施必要的實時監測，以防出現斷路器的拒動問題[2]。

1.2 交流和直流一體化電源系統的通信電源模塊

在通常情況下，常規智能變電站中的通信電源一般均為相對獨立的設置，用以將相對可靠而穩定的電源輸送給相關的運動裝置或者是融信設備。但是，這種方式存在較多的不足，既有相對較高設備投資劣勢，也有占據較大空間的缺點，同時還有與智能變電站中已經設立的直流供電系統類似的功能，不能較好地實現智能變電站的經濟化、網絡化或簡約化。按照我國國家電網的相關規范性的規定，智能變電站必須要遴選使用交流和直流一體化電源系統，已經不允許單獨配置智能變電站相關的通信電源。運用交流和直流一體化電源系統，需要經過DC/DC的變換，由設定的相關直流電源系統直接向通信設備供電。但在智能變電站的直流充電模塊當中，模塊小型化、軟開關技術、均流技術或冗余技術等高頻開關電源技術均可選擇性適用，只要能保證通信電源DC/DC正常的變換即可。

1.3 交流和直流一體化電源系統中的UPS電源模塊

當智能變電站中的站用變壓器發生了相應的故障，利用UPS技術可以及時將相對穩定而可靠的電能提供給五防閉鎖機、交換機或后臺監控機等，以滿足它們的用電負荷。在具體運行中，UPS技術具有兩條輸入電源的電路，可以使其在相對正常的情況下，經過相應的逆變或整流，把由原來直流輸入的電能提供給相應的供電電能負載。假如交流電能的輸入已經中斷，這時就可以通過UPS技術的逆變功能將那些直流輸入的電能及時的輸入，提供給相應的供電電能負載。在UPS技術中，不管是逆變部分還是整流部分，仍可以對智能變電站的高頻開關電源技術加以應用。不僅如此，UPS技術未來的發展趨向還要更多地應用模塊化技術或者冗余技術等，用以確保智能變電站中的高頻開關電源技術獲得不斷發展[3]。

2 交流和直流一體化電源系統中的N+1冗余技術與均流技術

在交流和直流一體化電源系統中，比如像通信電源、UPS電源和直流充電電源等，基本上都選擇采用了冗余供電方式并聯N+1模塊化技術，這就在很大程度上促進了冗余技術在智能變電站高頻開關電源系統中的應用，促使智能變電站高頻開關電源系統較好實現小型化、模塊化以及高頻化。

N+1冗余技術主要是指需要選擇N個電源模塊并聯性供電，進而滿足全部負荷電能所需。想要實現供電具有的穩定可靠性，并提高相應的供電能力，需要并聯多個電源模塊，這樣能較好保證當其中一塊電源模塊發生故障時，可有并聯的其他電源模塊繼續實施供電，以滿足供電負荷需求。相較于運用單塊供電模塊的供電方式，自然在供電的保障性上具有了相對的穩定性和可靠性。同時還有利于對供電電源模塊系統的維修，可以運用熱插拔的形式將已經出現運行故障的電源模塊退出，再更換上已經維修好的或新的供電電源模塊，有效提高了維護或檢修工作的效率[4]。

均流技術在高頻開關電源系統當中的應用，需要根據輸出阻抗的大小作為一種選擇依據。運用均流技術，具有相對較低的均流準確性，主要是以主從均流技術的一般性需要，將一個主模塊以人為方式確定，然后再與其他電源模塊通信。作為主均流技術的并聯運行，其中的各個電源模塊并不需要人為事先設定，而是需要判定哪個電源模塊更具有相對較大的輸出電流，作為一種選擇依據，再加以進一步的確定。假如能夠判定哪個電源模塊的輸出電流最大，那么就將其當作一個主電源模塊使用，這樣，其他電源模塊就暫時屬于從模塊位置。運用這樣自動式設定電源主模塊的方式方法，就能夠較好地推進冗余技術在高頻開關電源系統中的良好應用[5]。

3 結語

目前，我國絕大多數新建投入使用的變電站都在利用相對先進的智能變電站技術，促使變電站具有更高的穩定可靠性。智能變電站所選擇利用的技術，一般有通信電源技術、UPS技術和直流與交流充電電源技術等，并將它們主要應用于高頻開關電源系統中，促使高頻開關電源實現了模塊化與小型化。同時，在應用N+1冗余技術和均流技術時，通過并聯高頻開關電源模塊，促進了直流電源的供電穩定可靠性。可見，構建智能變電站中的高頻開關電源，需要應用多種電源供電技術，才能保證智能變電站處在常態化的正常運行中。