高频开关电源技术在智能变电站中的运用

肖 霄

（共青科技职业学院，江西 九江 332020）

0 引言

构建智能变电站的一个重点就是要努力促使智能变电站相对稳定可靠地运行。高频开关电源技术是智能变电站系统正常运行的重要组成部分，直流电源系统承担的主要任务是将相对可靠的电能动力提供给继电保护、自动控制、开关分合闸等，并担负事故照明的任务等[1]。所以，这就需要智能变电站中的直流电源系统必须具有相对的可靠性、高效性、稳定性等特点。运用均流技术或N+1冗余技术形成的高频开关电源模块，能在一定程度上较好地保证大功率的直流电源，实现智能变电站基本的可靠性运行。

1 交流和直流一体化电源系统在智能变电站的应用

1.1 交流和直流一体化电源系统中的直流充电模块

组成直流充电模块的主要元素有交流配电单元、单元充电模块、单元直流馈电、单元集中监控、绝缘监测和蓄电池组等。因为相关开关器件的质量有所不同，它们的性能同样不同。受这方面因素影响，往往每个开关电源模块的最大输出功率能达到几千瓦。但在智能变电站建设的实践中，依靠直流系统，仅仅需要几百千瓦的供电电能。因此，这就需要遴选并且并联相对多个高频开关电源模块，用来保证充电机能够完成一定大功率电能的输出。针对隔离变压器而言，因为它具有相应的高频化特点，需要具有相对较小的体积和质量，才能体现它的有利性。另外，如果选择运用一定的软开关技术，还可在一定程度上大幅度减少对开关的相关损耗，并能相应提高它们的变换效率。在智能变电站的直流供电系统中，绝缘监测技术同样必不可少，因为这项技术可以实施对正负母线的接地绝缘，并能对正母线接地可能出现的失误操作、对负母线接地出现的单点接地等问题实施必要的实时监测，以防出现断路器的拒动问题[2]。

1.2 交流和直流一体化电源系统的通信电源模块

在通常情况下，常规智能变电站中的通信电源一般均为相对独立的设置，用以将相对可靠而稳定的电源输送给相关的运动装置或者是融信设备。但是，这种方式存在较多的不足，既有相对较高设备投资劣势，也有占据较大空间的缺点，同时还有与智能变电站中已经设立的直流供电系统类似的功能，不能较好地实现智能变电站的经济化、网络化或简约化。按照我国国家电网的相关规范性的规定，智能变电站必须要遴选使用交流和直流一体化电源系统，已经不允许单独配置智能变电站相关的通信电源。运用交流和直流一体化电源系统，需要经过DC/DC的变换，由设定的相关直流电源系统直接向通信设备供电。但在智能变电站的直流充电模块当中，模块小型化、软开关技术、均流技术或冗余技术等高频开关电源技术均可选择性适用，只要能保证通信电源DC/DC正常的变换即可。

1.3 交流和直流一体化电源系统中的UPS电源模块

当智能变电站中的站用变压器发生了相应的故障，利用UPS技术可以及时将相对稳定而可靠的电能提供给五防闭锁机、交换机或后台监控机等，以满足它们的用电负荷。在具体运行中，UPS技术具有两条输入电源的电路，可以使其在相对正常的情况下，经过相应的逆变或整流，把由原来直流输入的电能提供给相应的供电电能负载。假如交流电能的输入已经中断，这时就可以通过UPS技术的逆变功能将那些直流输入的电能及时的输入，提供给相应的供电电能负载。在UPS技术中，不管是逆变部分还是整流部分，仍可以对智能变电站的高频开关电源技术加以应用。不仅如此，UPS技术未来的发展趋向还要更多地应用模块化技术或者冗余技术等，用以确保智能变电站中的高频开关电源技术获得不断发展[3]。

2 交流和直流一体化电源系统中的N+1冗余技术与均流技术

在交流和直流一体化电源系统中，比如像通信电源、UPS电源和直流充电电源等，基本上都选择采用了冗余供电方式并联N+1模块化技术，这就在很大程度上促进了冗余技术在智能变电站高频开关电源系统中的应用，促使智能变电站高频开关电源系统较好实现小型化、模块化以及高频化。

N+1冗余技术主要是指需要选择N个电源模块并联性供电，进而满足全部负荷电能所需。想要实现供电具有的稳定可靠性，并提高相应的供电能力，需要并联多个电源模块，这样能较好保证当其中一块电源模块发生故障时，可有并联的其他电源模块继续实施供电，以满足供电负荷需求。相较于运用单块供电模块的供电方式，自然在供电的保障性上具有了相对的稳定性和可靠性。同时还有利于对供电电源模块系统的维修，可以运用热插拔的形式将已经出现运行故障的电源模块退出，再更换上已经维修好的或新的供电电源模块，有效提高了维护或检修工作的效率[4]。

均流技术在高频开关电源系统当中的应用，需要根据输出阻抗的大小作为一种选择依据。运用均流技术，具有相对较低的均流准确性，主要是以主从均流技术的一般性需要，将一个主模块以人为方式确定，然后再与其他电源模块通信。作为主均流技术的并联运行，其中的各个电源模块并不需要人为事先设定，而是需要判定哪个电源模块更具有相对较大的输出电流，作为一种选择依据，再加以进一步的确定。假如能够判定哪个电源模块的输出电流最大，那么就将其当作一个主电源模块使用，这样，其他电源模块就暂时属于从模块位置。运用这样自动式设定电源主模块的方式方法，就能够较好地推进冗余技术在高频开关电源系统中的良好应用[5]。

3 结语

目前，我国绝大多数新建投入使用的变电站都在利用相对先进的智能变电站技术，促使变电站具有更高的稳定可靠性。智能变电站所选择利用的技术，一般有通信电源技术、UPS技术和直流与交流充电电源技术等，并将它们主要应用于高频开关电源系统中，促使高频开关电源实现了模块化与小型化。同时，在应用N+1冗余技术和均流技术时，通过并联高频开关电源模块，促进了直流电源的供电稳定可靠性。可见，构建智能变电站中的高频开关电源，需要应用多种电源供电技术，才能保证智能变电站处在常态化的正常运行中。