淺談PowerMaster智能高頻開關電力操作電源系統在供電系統中的應用

孔慶莉，王振斌

（太原供電分公司，山西 太原 030012）

1 系統運用的背景

直流電源是電力系統的重要設備之一，作為發電網自動控制、保護、開關操作、事故照明等的重要電源，其性能的穩定和質量的好壞與電力系統的穩定運行息息相關。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化程度要求更高、功能更加完善。所以在電力系統中正確選用配置直流系統對電力系統的穩定運行是至關重要的。隨著對電網可靠性要求的不斷提高同時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、模塊化縮小體積等特點。隨著計算機技術的不斷突破和完善，將成熟的計算機技術應用到直流電源系統中對于改善直流操作系統的可靠性和穩定性滿足實際生產要求具有十分重要的意義。

2 PowerMaster智能高頻開關電力操作電源系統的工作原理

2.1 PowerMaster智能高頻開關電力操作電源系統的特點

表1

2.2 電力操作電源的工作原理及結構

PowerMaster智能高頻開關電力操作電源系統有分屏柜系統和一體柜系統兩種，主要由自動切換控制盒、充電模塊、監控模塊、配電監控、降壓單元、蓄電池檢測儀、絕緣監測儀等7大部分組成不同規格的電力操作電源系統，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，經交流切換電路任選其中一路，另一路作為熱備用，同時由交流配電單元向6個充電模塊供電。

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

監控單元：監控單元作用是對整個系統進行監測和控制。監控單元主要用充電控制器、電池監控器、配電監控器和絕緣監控器等4部分來完成對系統的充電過程、系統電池、系統配電過程和系統絕緣監測的監測和控制。

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，通常利用多個大功率硅整流管的PN結串聯而成。它利用PN結正向壓降基本恒定的原理來調整電壓，電壓需要調節時可以通過改變串入線路的PN結的數量來獲得適當的壓降，達到改變電壓的目的。運行實踐表明，這種降壓方式安全、可靠、抗電流沖擊性好、且易于維護。電力操作電源系統根據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，系統結構原理見圖1。

圖1 系統結構原理框圖

3 電源監控系統的工作原理

監控系統是整個直流系統控制管理核心，其主要任務是對系統中各功能單元和蓄電池進行長期自動監測，獲取系取中的各種運行參數和狀態、根據測量數據及運行狀態實時進行處理，并以此為依據對系統進行控制，實現電源的全自動精確管理，從而提高電源系統的可靠性，保證其工作的可靠性、安全性和連續性。

電源監控系統采用集散方式對整個系統進行監測和控制，電源監控后臺通過串行通訊口或數據接口等多種方式接收監控模塊的傳輸信號，并統一管理作為最高一級；下一級由監控模塊構成，收集各充電模塊內的監控板、充、饋電柜監控單元檢測到的信號，并對其進行控制。

充電模塊在接收接收監控模塊發來的各種控制命令的同時測量充電模塊的運行數值并通過RS-485接口傳送給電源系統的監控模塊，成為智能化充電模塊的監控核心。工作原理見圖2。

充電模塊、充電柜、饋電柜、電池監測儀、絕緣監測儀等下級智能設備在實施數據采集后通過RS-485通訊口傳送到電源監控模塊，并加以顯示的同時對傳輸數據進行判斷處理，異常數據發出告警。

直流系統作為電網二次設備的重要組成部分，他的可靠性和穩定性直接影響電網的安全生產運行。而PowerMaster系列智能高頻開關電力操作電源系統PSM-A監控系統因為具有界面友好、直觀方便的特點，較大程度地滿足了電網對直流系統的要求，減少了誤操作，提高工作效率。因此，繼續開展提高操作電源系統的可靠、穩定性研究具有十分重要而現實的意義。

圖2 工作原理圖

[1] 李立偉，孫輝，鄒積巖.直流系統故障監測的理論及應用研究，大連理工大學.

[2] 朱莉，趙莉華，黃念慈.新型電站直流屏幕監控系統[A]中國電工技術學會電力電子學會第八屆學術年會論文集[C]，2002.

[3] 王正風.電力系統穩定分析的若干問題研究[D].東南大學，2006.