高頻開關(guān)電源技術(shù)在智能變電站中的運(yùn)用

肖 霄

（共青科技職業(yè)學(xué)院，江西 九江 332020）

0 引言

構(gòu)建智能變電站的一個重點(diǎn)就是要努力促使智能變電站相對穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。高頻開關(guān)電源技術(shù)是智能變電站系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分，直流電源系統(tǒng)承擔(dān)的主要任務(wù)是將相對可靠的電能動力提供給繼電保護(hù)、自動控制、開關(guān)分合閘等，并擔(dān)負(fù)事故照明的任務(wù)等[1]。所以，這就需要智能變電站中的直流電源系統(tǒng)必須具有相對的可靠性、高效性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。運(yùn)用均流技術(shù)或N+1冗余技術(shù)形成的高頻開關(guān)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(shí)現(xiàn)智能變電站基本的可靠性運(yùn)行。

1 交流和直流一體化電源系統(tǒng)在智能變電站的應(yīng)用

1.1 交流和直流一體化電源系統(tǒng)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(jiān)控、絕緣監(jiān)測和蓄電池組等。因?yàn)橄嚓P(guān)開關(guān)器件的質(zhì)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(guān)電源模塊的最大輸出功率能達(dá)到幾千瓦。但在智能變電站建設(shè)的實(shí)踐中，依靠直流系統(tǒng)，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(lián)相對多個高頻開關(guān)電源模塊，用來保證充電機(jī)能夠完成一定大功率電能的輸出。針對隔離變壓器而言，因?yàn)樗哂邢鄳?yīng)的高頻化特點(diǎn)，需要具有相對較小的體積和質(zhì)量，才能體現(xiàn)它的有利性。另外，如果選擇運(yùn)用一定的軟開關(guān)技術(shù)，還可在一定程度上大幅度減少對開關(guān)的相關(guān)損耗，并能相應(yīng)提高它們的變換效率。在智能變電站的直流供電系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)測技術(shù)同樣必不可少，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)施對正負(fù)母線的接地絕緣，并能對正母線接地可能出現(xiàn)的失誤操作、對負(fù)母線接地出現(xiàn)的單點(diǎn)接地等問題實(shí)施必要的實(shí)時監(jiān)測，以防出現(xiàn)斷路器的拒動問題[2]。

1.2 交流和直流一體化電源系統(tǒng)的通信電源模塊

在通常情況下，常規(guī)智能變電站中的通信電源一般均為相對獨(dú)立的設(shè)置，用以將相對可靠而穩(wěn)定的電源輸送給相關(guān)的運(yùn)動裝置或者是融信設(shè)備。但是，這種方式存在較多的不足，既有相對較高設(shè)備投資劣勢，也有占據(jù)較大空間的缺點(diǎn)，同時還有與智能變電站中已經(jīng)設(shè)立的直流供電系統(tǒng)類似的功能，不能較好地實(shí)現(xiàn)智能變電站的經(jīng)濟(jì)化、網(wǎng)絡(luò)化或簡約化。按照我國國家電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)范性的規(guī)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(tǒng)，已經(jīng)不允許單獨(dú)配置智能變電站相關(guān)的通信電源。運(yùn)用交流和直流一體化電源系統(tǒng)，需要經(jīng)過DC/DC的變換，由設(shè)定的相關(guān)直流電源系統(tǒng)直接向通信設(shè)備供電。但在智能變電站的直流充電模塊當(dāng)中，模塊小型化、軟開關(guān)技術(shù)、均流技術(shù)或冗余技術(shù)等高頻開關(guān)電源技術(shù)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(tǒng)中的UPS電源模塊

當(dāng)智能變電站中的站用變壓器發(fā)生了相應(yīng)的故障，利用UPS技術(shù)可以及時將相對穩(wěn)定而可靠的電能提供給五防閉鎖機(jī)、交換機(jī)或后臺監(jiān)控機(jī)等，以滿足它們的用電負(fù)荷。在具體運(yùn)行中，UPS技術(shù)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(jīng)過相應(yīng)的逆變或整流，把由原來直流輸入的電能提供給相應(yīng)的供電電能負(fù)載。假如交流電能的輸入已經(jīng)中斷，這時就可以通過UPS技術(shù)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(yīng)的供電電能負(fù)載。在UPS技術(shù)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(guān)電源技術(shù)加以應(yīng)用。不僅如此，UPS技術(shù)未來的發(fā)展趨向還要更多地應(yīng)用模塊化技術(shù)或者冗余技術(shù)等，用以確保智能變電站中的高頻開關(guān)電源技術(shù)獲得不斷發(fā)展[3]。

2 交流和直流一體化電源系統(tǒng)中的N+1冗余技術(shù)與均流技術(shù)

在交流和直流一體化電源系統(tǒng)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(lián)N+1模塊化技術(shù)，這就在很大程度上促進(jìn)了冗余技術(shù)在智能變電站高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中的應(yīng)用，促使智能變電站高頻開關(guān)電源系統(tǒng)較好實(shí)現(xiàn)小型化、模塊化以及高頻化。

N+1冗余技術(shù)主要是指需要選擇N個電源模塊并聯(lián)性供電，進(jìn)而滿足全部負(fù)荷電能所需。想要實(shí)現(xiàn)供電具有的穩(wěn)定可靠性，并提高相應(yīng)的供電能力，需要并聯(lián)多個電源模塊，這樣能較好保證當(dāng)其中一塊電源模塊發(fā)生故障時，可有并聯(lián)的其他電源模塊繼續(xù)實(shí)施供電，以滿足供電負(fù)荷需求。相較于運(yùn)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(wěn)定性和可靠性。同時還有利于對供電電源模塊系統(tǒng)的維修，可以運(yùn)用熱插拔的形式將已經(jīng)出現(xiàn)運(yùn)行故障的電源模塊退出，再更換上已經(jīng)維修好的或新的供電電源模塊，有效提高了維護(hù)或檢修工作的效率[4]。

均流技術(shù)在高頻開關(guān)電源系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，需要根據(jù)輸出阻抗的大小作為一種選擇依據(jù)。運(yùn)用均流技術(shù)，具有相對較低的均流準(zhǔn)確性，主要是以主從均流技術(shù)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(shù)的并聯(lián)運(yùn)行，其中的各個電源模塊并不需要人為事先設(shè)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(jù)，再加以進(jìn)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(dāng)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(yùn)用這樣自動式設(shè)定電源主模塊的方式方法，就能夠較好地推進(jìn)冗余技術(shù)在高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中的良好應(yīng)用[5]。

3 結(jié)語

目前，我國絕大多數(shù)新建投入使用的變電站都在利用相對先進(jìn)的智能變電站技術(shù)，促使變電站具有更高的穩(wěn)定可靠性。智能變電站所選擇利用的技術(shù)，一般有通信電源技術(shù)、UPS技術(shù)和直流與交流充電電源技術(shù)等，并將它們主要應(yīng)用于高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中，促使高頻開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)了模塊化與小型化。同時，在應(yīng)用N+1冗余技術(shù)和均流技術(shù)時，通過并聯(lián)高頻開關(guān)電源模塊，促進(jìn)了直流電源的供電穩(wěn)定可靠性?？梢?，構(gòu)建智能變電站中的高頻開關(guān)電源，需要應(yīng)用多種電源供電技術(shù)，才能保證智能變電站處在常態(tài)化的正常運(yùn)行中。