摘要：講述了變電站直流操作電源的種類(lèi)、基本要求，詳細介紹了使用220RS智慧型高頻開(kāi)關(guān)電源的結構、特點(diǎn)、主要功能、選用，提出了變電站智能型高頻開(kāi)關(guān)電源系統日常維護及注意事項。
關(guān)鍵詞：變電站；智能型高頻開(kāi)關(guān)電源系統；維護

　　1. 概述

　　供給變電站二次電路的電源稱(chēng)為操作電源。操作電源主要向控制、保護、信號、自動(dòng)裝置電路供電，同時(shí)還作為事故照明電源。

　　傳統的操作電源有交流操作電源、硅整流型直流操作電源、蓄電池直流操作電源、。交流操作電源因執行交流操作的繼電器，以及斷路器交流合閘的操動(dòng)機構可靠性低于直流電源，一般僅用于小型配電房。硅整流型直流操作電源因不能解決事故照明和事故緊急處理的問(wèn)題，只能在不重要的小型變電站中應用。蓄電池直流操作電源的可靠性高，在電力系統中被廣泛應用，但其充電設備存在效率不高、功率因素低、紋波大，以及電池保持容量低、壽命短等問(wèn)題。目前我國許多變電站所使用的直流電源設備，由于受變壓器或晶閘管自身參數的限制，直流操作電源存在很多不足之處，例如：初充電流、浮充電流不穩，系統紋波電壓過(guò)高，控制特性不佳，不便于同計算機系統配接實(shí)現監控等；充電設備與蓄電池并聯(lián)運行，當浮充電電源紋波系數較大，浮充電壓波動(dòng)或偏低時(shí)，會(huì )出現蓄電池脈動(dòng)充電、放電現象，造成蓄電池組或單體的過(guò)早損壞；還存在體積龐大，效率不高，1＋1冗余投資大等不足，應該說(shuō)已遠遠不能滿(mǎn)足飛速發(fā)展的電力工業(yè)的需要，逐步將被具有體積小、重量輕、效率高、紋波系數小、動(dòng)態(tài)響應快、控制精度高、模塊可疊加輸出、N＋1冗余等特點(diǎn)的智能型高頻開(kāi)關(guān)直流電源系統所替代。后者將整流器、調壓裝置、饋出電路、保護告警電路及監控系統有機地結合在一起，通過(guò)計算機管理，有效地解決了以往直流操作電源的缺陷。220RS智慧型高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置是一種比較先進(jìn)，功能比較齊全的智能型直流電源裝置。

　　2 . 高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置的基本要求

　　為保證變電站直流電源系統的可靠性，有條件的應盡量從兩個(gè)不同的地方引入交流輸入電源，并且兩路交流電源具有自動(dòng)倒換的功能；要選用可靠性高的智能化、標準化高頻開(kāi)關(guān)整流設備，在實(shí)施過(guò)程中，要以可靠性、實(shí)用性為基本原則，宜簡(jiǎn)勿繁；采用模塊化、熱插拔式結構以便于更換；實(shí)施集中監控管理，并合理配置備份設備。任何新技術(shù)、新設備未經(jīng)充分驗證和試運行，絕不得進(jìn)入供電系統。要不斷提高維護技術(shù)水平，采用集中維護、遠程遙信、遙測維護等手段；要經(jīng)常分析運行參數，預測故障發(fā)生的時(shí)間和部位，作好事故預想，發(fā)現缺陷及時(shí)排除。

　　3 、高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置的結構、特點(diǎn)和主要功能

　　3.1、高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置的結構

　　220RS智慧型高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置是一種比較先進(jìn)，功能比較齊全的智能型直流電源裝置，它主要由Power，sun —M4監控系統（集中監控模塊）和高頻開(kāi)關(guān)整流模塊K1B10兩大部分構成，220RS智能型直流電源系統原理框圖見(jiàn)圖（1）。Power，sun —M4監控系統是整個(gè)直流系統的控制、管理中心，它的主要任務(wù)是對系統中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長(cháng)期自動(dòng)監測、獲取系統中的各種運行參數和狀態(tài)、根據測量數據及運行狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，并以此為根據對系統進(jìn)行控制，實(shí)現電源系統的全自動(dòng)精確管理，從而提高電源系統的可靠性，保證其工作的連續性、安全性、可靠性。Power，sun —M4主監控系統具有：遙測、遙信、遙控、遙調“四遙”功能，能夠滿(mǎn)足電力系統無(wú)人值守變電站的要求，配有標準的RS232/485接口，方便納入變電站綜合自動(dòng)化系統。

　　Power，sun —M4監控系統（集中監控模塊）包括主監控器和基礎監控單元兩部分，主監控器提供人機接口，通過(guò)大屏幕LCD液晶顯示屏和觸摸屏，實(shí)現系統運行參數顯示、系統控制操作好人和系統參數設置?；A監控單元包括PM4A1交流監控單元、PM4D1直流監控單元、PM4K1開(kāi)關(guān)量I/O監控單元、PM4B1電池巡檢單元、絕緣監控單元、標準的RS232/485接口和系統故障輸出七部分。

　　3.2、Power，sun —M4主監控系統的特點(diǎn)

　?、?系統以微處理器為核心的集散式監控系統，模塊化設計，對交流配電、直流饋電、整流模塊、電池組和系統支路絕緣實(shí)施全方位的監測和控制。

　?、? 采用大屏幕LCD液晶顯示屏和觸摸屏，實(shí)現全漢化顯示，除完成常規數據測量，電源系統運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示外，還提供各種菜單、信息提示，屏幕觸摸操作，因而輕松地完成人、機間對話(huà)操作。

　?、?通過(guò)顯示屏，信號燈及聲光報警提供各種工作狀態(tài)、故障類(lèi)型、故障部位提示，系統故障可準確定位，使系統維護變的簡(jiǎn)單有效。

　?、?監控系統的軟件、硬件采用開(kāi)放式設計，根據用戶(hù)不同需要可隨時(shí)增加、修改監控系統的測量及控制參數。

　?、?一套監控系統支持雙電池組、母線(xiàn)分段模式的監測，可實(shí)現雙電池組自動(dòng)充電管理，兩組電池完全獨立管理，確保電池安全。

　?、? 監控系統模塊根據用戶(hù)設定的充電參數，調整整流模塊的充電方式、充電電流，自動(dòng)地完成電池的精確管理及保養維護。

　?、? 電池溫度補償功能，免維護電池的充電電壓需要隨環(huán)境穩定的變化做相應的調整，才能保障電池處于最佳工作狀態(tài)，延長(cháng)電池使用壽命。

　　3.2、Power，sun —M4主監控系統的主要功能

　?、?若系統出現故障，則屏幕左下角系統狀態(tài)顯示為“系統故障”，并不停地閃爍，同時(shí)配有聲音告警。 直接點(diǎn)觸“故障”處可查詢(xún)到當前故障信息。在主窗信息頁(yè)點(diǎn)觸菜單選項可進(jìn)入主菜單頁(yè)面。

　?、?主菜單下，點(diǎn)觸相應的菜單可分別進(jìn)入“信息查詢(xún)”、“系統配置” 、“系統設置” 、“系統操作” 、“放電計量”五個(gè)窗口。

　?、?在信息查詢(xún)頁(yè)可查詢(xún)系統的工作參數和系統的設置數據。有“當前信息”、“當前故障” 、“設置信息” 、“操作信息” 、“電池巡檢” 、“絕緣檢測” 、“配置信息” 、“歷史故障”八個(gè)查詢(xún)選項供用戶(hù)查詢(xún)，直接在相應的選項上點(diǎn)觸即可查詢(xún)到相應的內容。 來(lái)源:http://tede.cn

　?、?當前故障。顯示系統當前所存在的故障信息，最多可顯示12條故障信息，如交流二路停電、直流監控通訊故障等各類(lèi)故障。

　?、?設置信息參數、操作信息參數與系統設置、系統控制內容一樣，但只供班組查詢(xún)，不可改變各參數的內容。

　?、?絕緣檢測。顯示合母正對地、控母正對地、母線(xiàn)負對地的電壓值。電阻值為正表示正接地，為負表示負接地。

　?、?系統設置。完成系統自動(dòng)管理所必須的參數設定，是系統自動(dòng)管理的基礎，非法更改是可能造成嚴重損害，因此必須進(jìn)行操作權限管理，即輸入正確的密碼方可進(jìn)行設置，嚴禁班組私自進(jìn)行密碼修改。

　?、? 放電計量，可以時(shí)實(shí)監測兩組電池的放電情況，包括放電電壓、放電容量以及放電時(shí)間?？梢渣c(diǎn)觸“清除”按鈕來(lái)清除放電電量和放電時(shí)間，電池處于充電狀態(tài)時(shí)，系統自動(dòng)暫停計時(shí)、計數。

　　4、高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置的選用技術(shù)要求：

　　220RS智慧型高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置采用深圳市康必達控制技術(shù)有限公司產(chǎn)品，該裝置由充電屏、饋電屏和電池屏組成。

　　4.1、充電部分、饋電部分選用技術(shù)要求

　　220RS智慧型高頻開(kāi)關(guān)直流電源采用K1B10整流模塊組成充電裝置。采用雙回路交流電源供電。當一路掉電，電網(wǎng)電壓過(guò)低、過(guò)高，三相不平衡時(shí)，自動(dòng)將供電切換到另一路電源并發(fā)出聲光報警。裝有閃光裝置；電壓監察裝置；單只電池電壓及容量在線(xiàn)檢測裝置，具備自動(dòng)巡檢和報警功能；微機直流絕緣監察裝置應能在線(xiàn)自動(dòng)尋找接地故障，并具有可區分母線(xiàn)或線(xiàn)路接地及各支路接地選線(xiàn)功能；可分別判斷系統故障、絕緣下降（平衡電阻地）；過(guò)、欠電壓故障，裝置失電后信息不丟失。能顯示接地電壓，在選擇開(kāi)關(guān)上標明接地極性。單獨設置蓄電池放電開(kāi)關(guān)，并引自端子排上。電池組，充電機， 整流，直流裝置和控制電路應安裝在冷軋鋼板制造機柜中。機柜為戶(hù)內 落地 安 裝，采用PK-10型，柜前操作和柜前、后維護。直流控制屏端子排應設有下列接線(xiàn)端子：閃光信號，直流控制輸出，合閘輸出。直流監察和閃光信號均通過(guò)上述端子與外部電氣中央信號屏聯(lián)系，以便中央信號屏發(fā)出報警信號，外部閃光回路接本屏閃光電源。直流系統設有絕緣在線(xiàn)監測（具有手動(dòng)試驗，絕緣聲光顯示報警功能并可以查詢(xún)、追溯）及接地故障定位裝置，電池監測裝置，集中監控裝置，并能通過(guò)統一接口與計算機監控系統通信，達到遠方監控目的。直流系統電壓為DC 220V，采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，兩電兩充，充電裝置采用高頻開(kāi)關(guān)電源（模塊按N＋1配置，N個(gè)高頻充電模塊運行于硅鏈上端，1個(gè)充電模塊接于硅鏈下端的母線(xiàn)），模塊電流為2＊10+10A。所提供設備應能夠在下列電源波動(dòng)范圍內正常運行，不得出現不利影響 ，交流電源電壓±10% ，頻率50Hz±2% ，在過(guò)渡 電壓達到額定電壓的80%、諧波電壓達到10% 時(shí)，設備性能應不受影響 。 

　　4.2、蓄電池部分選用技術(shù)要求

　　蓄電池采用德國“陽(yáng)光”牌（A412/100A）全封閉閥控式免維護鉛酸蓄電池，單只蓄電池額定電壓：12V/只，單只蓄電池最高工作電壓：13.62V/只；蓄電池組容量：100Ah；蓄電池總數：共18只（每組蓄電池的數量暫按每只浮充電壓13.62V計算取18只）。經(jīng)常性負荷按2h計算；事故照明按1h計算；兩路DC48V系統通信電源由DC/DC變換器供電，變電所不另設通信電源。選用德國陽(yáng)光牌蓄電池，德國陽(yáng)光A400系列12V　100AH電池36節，每組18節串聯(lián)運行，使用年限10年，使用年限內如發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，免費更換整組電池。安裝方式為水平放置，且具有單只電池的電壓巡檢功能及電池組溫度補償功能（－3ｍｖ/℃）。所有電池的接線(xiàn)端子都應具備足夠的載流能力。電池接線(xiàn)柱應帶有接線(xiàn)螺栓。接線(xiàn)柱、螺栓和相關(guān)的部件應采用耐電解液的材料。

　　5. 高頻開(kāi)關(guān)直流電源維護

　　當智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統出現故障時(shí)，應先查明原因，分清是負載部分還是電源系統，是主機還是電池組。雖說(shuō)開(kāi)關(guān)電源系統主機有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍須做大量的分析、檢測工作。如果自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內容也可能有誤。

　　5.1 高頻開(kāi)關(guān)電源部分

　　高頻開(kāi)關(guān)電源在正常使用情況下，主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機內（主要在整流模塊內）沉積，當遇空氣潮濕時(shí)會(huì )引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，另外大量灰塵也會(huì )造成器件散熱不好。

　　一般每季度應徹底清潔一次，同時(shí)在除塵時(shí)檢查各連接件和插接件有無(wú)松動(dòng)和接觸不良的情況。

　　定期核實(shí)智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統的參數有無(wú)變化，防止人為或無(wú)意中改變所設置的參數。

　　每半年應對智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統的運行方式進(jìn)行實(shí)驗檢查，以防止均充狀態(tài)與浮充狀態(tài)不能及時(shí)轉換而造成對蓄電池的損壞。

　　檢查主機設備是否正常，保證直流母線(xiàn)經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；

　　對主機出現擊穿、熔斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng)，否則會(huì )造成更嚴重的故障。

　　5.2 免維護蓄電池部分

　　因整流器對瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。蓄電池除有存儲直流電能的功能外，其等效電容量的大小與蓄電池容量大小成正比。因此，維護檢修蓄電池的工作是非常重要的，雖說(shuō)蓄電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比重、配制電解液、添加蒸餾水的工作。所以電源系統維護工作的重點(diǎn)還在蓄電池部分。

　　蓄電池工作在浮充狀態(tài)，至少每年進(jìn)行一次放電。放電前應先對電池組進(jìn)行均衡充電，以達到整組蓄電池性能的均衡。放電過(guò)程中如有一只達到放電終止電壓時(shí)，應停止放電，繼續放電須先排除落后電池后再放。

　　核對性放電不是追求放出容量的多少，而是發(fā)現和處理落后電池，通過(guò)對落后電池的處理再作核對性放電實(shí)驗，這樣可防止事故和出現反極性蓄電池。

　　日常維護中也可在一組電池中選用8～10只蓄電池作為標示電池，對其進(jìn)行定期測量并做好記錄，作為了解整組蓄電池工作情況的參考依據。

　　蓄電池日常維護還需經(jīng)常檢查的項目有：清潔并檢測端電壓、溫度；連接處有無(wú)松動(dòng)腐蝕現象，檢測連接條壓降；外觀(guān)是否完好，有無(wú)鼓肚變形和滲漏現象；極柱、安全閥周?chē)欠裼兴犰F逸出；當發(fā)現電壓反極性、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時(shí)，應及時(shí)處理，對不能恢復的蓄電池要及時(shí)更換；不能把不同容量、不同性能、不同廠(chǎng)家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì )對整組蓄電池帶來(lái)不利影響。對壽命已到的電池組要及時(shí)更換，以免影響到電源系統和設備主機。

　　智能型高頻開(kāi)關(guān)電源設備在正常使用情況下，主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵?？諝庵械膲m粒較多，當遇空氣潮濕時(shí)會(huì )引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，另外大量灰塵也會(huì )造成器件散熱不好。所以有條件的應盡可能使用自冷式整流模塊。

　　定期核實(shí)智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統的參數有無(wú)變化，防止人為或無(wú)意中改變所設置的參數。

　　每季度應對智能高頻開(kāi)關(guān)電源設備徹底清潔一次，在除塵時(shí)檢查各連接件和插接件有無(wú)松動(dòng)和接觸不牢的情況。

　　每半年應對智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統的運行方式進(jìn)行試驗檢查，以防止均充狀態(tài)與浮充狀態(tài)不能及時(shí)轉換而造成對蓄電池的損壞。

　　6、維護注意事項

　　智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統設備，其智能化程度高，電池采用免維護蓄電池，雖然給我們帶來(lái)了許多便利，但在使用過(guò)程中要注意以下幾個(gè)方面，以確保使用安全。

　　高頻開(kāi)關(guān)電源系統對環(huán)境溫度要求不高，在－5～＋40℃都能正常工作，但要求室內清潔、少塵，否則，灰塵加上潮濕會(huì )引起主機工作紊亂。蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，建議溫度范圍＋15～＋30℃。若溫度太低，會(huì )使蓄電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％；蓄電池放電容量會(huì )隨溫度升高而增加，但壽命降低，如果在高溫下長(cháng)期使用，溫度每增高10℃，電池壽命約降低一半。

　　高頻開(kāi)關(guān)電源系統中設置的參數必須控制在規定指標內，在使用中不能隨意改變。

　　直流電源系統在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備（負載），也不允許在滿(mǎn)負載狀態(tài)下長(cháng)期運行。因為，工作性質(zhì)決定了直流操作電源系統幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的，增加大功率負載或在基本滿(mǎn)載狀態(tài)下工作，都會(huì )造成整流模塊出故障，嚴重時(shí)將損壞變換器。

　　由于蓄電池組輸出電流很大，存在電擊危險，因此裝卸、改接導電連接條（線(xiàn)）、輸出線(xiàn)時(shí)應特別注意安全，使用的工具應采取絕緣措施，以保證人身和設備安全。

　　不論是在浮充工作狀態(tài)還是在放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規定要求。電壓或電流過(guò)高可能會(huì )造成電池的熱失控或失水，電壓或電流過(guò)小會(huì )造成電池虧電，這都會(huì )影響電池的使用壽命，尤其是前者的影響更大。

　　在任何情況下都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在容量試驗或放電檢修中，通常放電達到容量的30％～50％就可以了。

　　蓄電池應避免大電流充放電，否則會(huì )造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內阻增大并且溫度升高，嚴重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。

　　7、結語(yǔ)

　　再好的設備都有壽命期，也會(huì )出現各類(lèi)故障，但維護工作做得好可以延長(cháng)壽命并減少故障的發(fā)生，不要因為高智能、免維護而忽略了本應進(jìn)行的維護工作，預防在任何時(shí)候都是安全運行的重要保障。