智能变电站中高频开关电源技术应用

   电网公司在2009年特高压输电技术   会议上提出了建设坚强智能电网的发展规划。“坚强智能电网”以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电等各个环节，是坚强、经济   、清洁环保、友好互动的现代电网。智能变电站作为坚强智能电网的重要一环，其稳定的运行至关重要。直流电源系统作为智能变电站稳定运行的，其主要任务是给继电保护、自动控制装置、开关分合闸、事故照明等提供动力，应满足稳定、、   等要求。目前直流电源普遍采用模块化、、   、小型的高频开关电源。高频开关电源外壳模块通过N+1冗余技术和均流技术来实现大功率直流电源的运行。
　　交直流一体化电源系统
　　220kV智能变电站交直流电源配置情况，1号站用变压器连接400VⅠ段母线，2号站用变压器连接400VⅡ段母线，两段母线分列运行该变电站配备2套独立的充电机和蓄电池组，每套直流装置有2路三相交流电源，互为备自投第1套充电机对Ⅰ段直流母线供电并对Ⅰ组蓄电池组进行浮充电，第2套充电机对Ⅱ段直流母线供电并对Ⅱ组蓄电池组进行浮充电，直流母联开关ZK正常在分位。通信电源未配置独立的蓄电池组，采用220V直流母线为通信电源提供输入，通过DC/DC变换器提供48V直流电源为通信设备供电。配置2套独立的UPS电源，构成双机冗余供电系统，分别由一路交流和一路直流供电。
　　1、直流充电模块
　　直流充电模块主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电单元、集中监控单元、绝缘监测单元和蓄电池组等部分组成。交流配电单元实现两路交流电源的互为备自投。因为受到开关器件性能的限制，单个开关电源外壳模块的   大输出功率只有几千瓦，但实际上需要几百千瓦为直流系统供电，所以，充电机通常采用多个高频开关电源模块的并联来实现大功率输出。高频化使得隔离变压器的体积和质量   小，有利于实现模块化。另外，高频开关电源采用的软开关技术，能够大幅度减小开关损耗，提高变换效率。绝缘监测在直流系统中时刻监视正负母线对地的绝缘情况，正母线接地可能引起保护的误动作，而负母线接地时，如果系统再有一点接地，很可能将跳闸线圈短路，造成断路器的拒动。蓄电池组由104只300Ah/2V单体蓄电池串联构成，蓄电池浮充电电压为2.23~2.28V。集中监控单元通过采集蓄电池的端电压、充电电流和对单个蓄电池电压的巡检来监视蓄电池的运行状态。直流馈线为事故照明、开关分合闸、保护装置和自动控制装置等提供的电源。
　　2、通信电源模块
　　通信模块电源外壳电源在常规变电站中一直独立设置，为通信设备、远动装置提供、稳定的电源。但该种配置方式占用空间大、设备投资高，有些功能与站内直流系统类似，已经不能满足智能变电站设备的简约化、经济化、网络化的要求。根据   电网公司   新规定，66~220kV变电站宜采用交直流一体化电源系统，通信电源不单独配置，即由直流系统经DC/DC变换向通信设备供电直流充电模块采用的高频开关电源技术，如模块化、小型化、软开关技术、均流技术和冗余技术等，同样适用于通信电源DC/DC变换器。
　　3、UPS电源模块
　　UPS(uninterruptiblepowersystem，不间断电源)在站用变压器供电故障后，能为后台监控机、五防闭锁机、交换机等重要负荷提供电能。UPS正常运行时有2路输入电源，正常情况由交流输入经整流、逆变后向负载供电，交流输入中断时，由直流输入经逆变后向负载供电。高频开关电源技术在UPS中的整流、逆变部分仍应用。另外，模块化、冗余技术也是UPS的发展方向，模块化使得系统组建和扩容方便，当其中一个模块故障时，可从系统中脱离，冗余配置不影响正常供电。