浅谈PowerMaster智能高频开关电力操作电源系统在供电系统中的应用

孔庆莉，王振斌

（太原供电分公司，山西 太原 030012）

1 系统运用的背景

直流电源是电力系统的重要设备之一，作为发电网自动控制、保护、开关操作、事故照明等的重要电源，其性能的稳定和质量的好坏与电力系统的稳定运行息息相关。特别是在无人值班大量推广后，对直流电源的可靠性及自动化程度要求更高、功能更加完善。所以在电力系统中正确选用配置直流系统对电力系统的稳定运行是至关重要的。随着对电网可靠性要求的不断提高同时也要求直流操作电源具有可靠性高、能耗低、噪声小、抗干扰能力强、模块化缩小体积等特点。随着计算机技术的不断突破和完善，将成熟的计算机技术应用到直流电源系统中对于改善直流操作系统的可靠性和稳定性满足实际生产要求具有十分重要的意义。

2 PowerMaster智能高频开关电力操作电源系统的工作原理

2.1 PowerMaster智能高频开关电力操作电源系统的特点

表1

2.2 电力操作电源的工作原理及结构

PowerMaster智能高频开关电力操作电源系统有分屏柜系统和一体柜系统两种，主要由自动切换控制盒、充电模块、监控模块、配电监控、降压单元、蓄电池检测仪、绝缘监测仪等7大部分组成不同规格的电力操作电源系统，但总体布局基本一致。

交流配电单元：分I、II两路共同向交流配电单元供电，经交流切换电路任选其中一路，另一路作为热备用，同时由交流配电单元向6个充电模块供电。

充电模块：充电主电路将三相交流电转换成220 V或110 V的直流电，经隔离后输出，起到给电池充电和通过变流器给负载供电两个作用。为了提供高效的充电模式，充电主电路采用DC/DC变换器（高频开关电源）。

监控单元：监控单元作用是对整个系统进行监测和控制。监控单元主要用充电控制器、电池监控器、配电监控器和绝缘监控器等4部分来完成对系统的充电过程、系统电池、系统配电过程和系统绝缘监测的监测和控制。

降压单元：降压单元串接在合闸母线和控制母线之间，以保证控制母线的电压输出值保持在正常范围，降压单元又称降压硅堆，通常利用多个大功率硅整流管的PN结串联而成。它利用PN结正向压降基本恒定的原理来调整电压，电压需要调节时可以通过改变串入线路的PN结的数量来获得适当的压降，达到改变电压的目的。运行实践表明，这种降压方式安全、可靠、抗电流冲击性好、且易于维护。电力操作电源系统根据不同的接线方式采用不同的馈电输出，但基本原理是一致的，系统结构原理见图1。

图1 系统结构原理框图

3 电源监控系统的工作原理

监控系统是整个直流系统控制管理核心，其主要任务是对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系取中的各种运行参数和状态、根据测量数据及运行状态实时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源的全自动精确管理，从而提高电源系统的可靠性，保证其工作的可靠性、安全性和连续性。

电源监控系统采用集散方式对整个系统进行监测和控制，电源监控后台通过串行通讯口或数据接口等多种方式接收监控模块的传输信号，并统一管理作为最高一级；下一级由监控模块构成，收集各充电模块内的监控板、充、馈电柜监控单元检测到的信号，并对其进行控制。

充电模块在接收接收监控模块发来的各种控制命令的同时测量充电模块的运行数值并通过RS-485接口传送给电源系统的监控模块，成为智能化充电模块的监控核心。工作原理见图2。

充电模块、充电柜、馈电柜、电池监测仪、绝缘监测仪等下级智能设备在实施数据采集后通过RS-485通讯口传送到电源监控模块，并加以显示的同时对传输数据进行判断处理，异常数据发出告警。

直流系统作为电网二次设备的重要组成部分，他的可靠性和稳定性直接影响电网的安全生产运行。而PowerMaster系列智能高频开关电力操作电源系统PSM-A监控系统因为具有界面友好、直观方便的特点，较大程度地满足了电网对直流系统的要求，减少了误操作，提高工作效率。因此，继续开展提高操作电源系统的可靠、稳定性研究具有十分重要而现实的意义。

图2 工作原理图

[1] 李立伟，孙辉，邹积岩.直流系统故障监测的理论及应用研究，大连理工大学.

[2] 朱莉，赵莉华，黄念慈.新型电站直流屏幕监控系统[A]中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C]，2002.

[3] 王正风.电力系统稳定分析的若干问题研究[D].东南大学，2006.