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直流双路电源智能切换技术及应用

发布时间：2011/8/26 阅读次数：2173 字体大小: 【小】【中】【大】

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0引言

　　目前，220kV及以上变电站的操作电源按国家电网公司的要求全部采用2套直流电源系统，以通信电源系统双电源配置更为普遍。直流电源系统的双路切换均是靠人工手动完成，由于操作频率很高，加大了工作强度及误操作的机会，特别是在其中一组电源故障情况下不能保证无间断切换，使电网和通信设备的运行存在安全风险。如果实现了双路直流电源的智能切换，将能更好地保证直流电源系统的安全运行，大幅度提高直流供电系统的可靠性，最大限度地降低电网和通信设备运行中潜在安全风险，真正实现变电站直流电源和通信设备的无人值守。

　　1双电源智能切换的要求

　　双电源供电时，当任一路电源发生欠压、过压和失电故障时，智能切换装置能自动将所带的负载0秒切换至另一路电源，保证供电不中断。当故障电源恢复正常时，能自动0秒切换回原带负载的电源。

　　2切换原理

　　以48V通信双电源供电为例，分析说明智能0秒切换的原理。通信用双电源智能切换装置通过PLC和瞬时触发模块配合实现各母线之间的快速切换，解决了以往设备切换过程中的断电问题，使系统在任何工作条件下均可以实现母线间的无间断切换。

　　(1)正常直流供电情况， 1#、2#通信电源的电压均为59V≤ U≤43V时(电压为绝对值)，1#通信电源对负载1组供直流电，2#通信电源对负载2组供直流电，相互独立、互不干扰。此时直流接触器K 、Kz处于闭合状态，I<3处于开路状态。

　　(2)当l#通信电源输出直流电压u≤43V或u≥59V时(可以设定)，K。首先闭合，然后K 断开; 负载1组和2组均由2#通信电源供电。当检测单元1检测到1#通信电源电压在43V≤ U≤59V范围内，且达到稳定状态时，PLC控制K 闭合，然后Ks断开，使直流供电处于正常状态，持续工作。

　　(3)当2#通信电源输出直流电压L，≥59V或u≤43V时，K。首先闭合，然后K 断开;负载1组和2组均由1#通信电源供电。当检测单元2检测到2#通信电源电压在43V≤ U≤59V范围内，且达到稳定状态时，PLC控制K：闭合，然后K。断开，使直流供电正常。

　　(4)通信双电源智能切换装置控制器采用西门子200系列PI C，编程简单灵活、可靠性高，具有自启动功能。

　　(5)通信双电源智能切换装置具有自动和手动2种工作方式，正常情况为自动方式，应急情况或检修状态时为手动方式。

　　(6)通信双电源智能切换装置中直流接触器的动作时间为毫秒级，通过“辅助切换电路”负载端的切换时间为0秒，即无间断切换。

　　(7)通信双电源智能切换装置直流供电具有过流、过压、短路等保护。

　　(8)当出现故障或直流供电低于门限电压时，通信双电源智能切换装置具有声、光报警功能，并将故障信号通过监控器上传到控制室。

　　(9)通信双电源智能切换装置控制器PLC采用DC/DC电源。DC/DC电源为两路48V输入，以保证控制器长期可靠工作。

　　(1O)直流接触器主要电力器件采用进口的功率模块，所选功率器件的导通电流为500A(在320V DC时，最大断开电流为2 O00A)，以满足单路最大200A工作电流的要求。

　　(11)为了实现智能切换在任何状态下的供电可靠性，电路的控制方式和PI C的使用均采用负逻辑，保证整套设备在任何故障时均不影响各母线的供电。

　　(12)微机监控器采用7英寸彩色液晶触摸屏。主界面直接显示直流智能切换装置的一次运行系统图，直观显示系统的工作状态、各工作点的电压、各种开关的工作状态等。监控器根据PI C采集的数据和开关量的状态对设备进行控制和管理，保证1、2段母线供电的可靠性。当系统有故障时，监控器发出警告信息，启动声光报警，并通过上位机通信口将故障信息上传。微机监控器具有“四遥”功能。

　　(13)通信及通信协议。通信双电源智能切换装置中的各种运行数据、各开关的工作状态，均可以通过上位机通信接口(RSy232/485接口和以太网接LI)上传。CDT、MODBUS和IEC 61850协议可适应各种通信要求。

　　3测试波形分析

　　以1#通信电源为例

　　(1)1#通信电源欠压时，母线电压切换波形试验分析：l#、2#电源输入电压为53.6V，所带负载电流为18A，一路电源欠压值设定为43V。从图2可知，切换电压值最低为45.2V，切换时间为24ms，即经过24ms 1#电源的负载电压由45.2V 回升至51.6V，波形完全连续，其问无电压中断现象。

　　(2)1#通信电源过压时，试验分析：1段母线电压调高至62V，2段母线电压最高值为56.OV，所带负载电流为18A。1#电源过压后，自动将1#电源所带负载切换到2#电源母线上，电压为56V，时间间隔为26ms，切换过程中波形完全连续，其间无电压中断现象。

　　(3)1#通信电源失压时，试验分析： 1段母线电压最高值为53.2V，最低值为50.8V，所带负载电流为18A。l#输入电源开关失压后，母线电压最低电压为44V，时间间隔为2.88ms，电压恢复到53.2V，切换过程中波形完全连续，其间无电压中断现象。

　　综上所述，切换过程中母线电压无中断，达到0秒切换目的，完全符合智能切换要求。同理，2#电源失压、欠压、过压时，母线电压切换也完全达到0秒切换的要求。

　　4结束语

　　“直流(通信)用双路电源智能切换技术和应用”是2009年重庆市电力公司的一项科技项目，已通过专家组结题验收，并已申报专利和组屏生产。在此基础上，也已研制出适用于变电站直流双电源系统的智能切换装置，在电力、通信等行业中具有广泛的应用前景。

引用地址：直流双路电源智能切换技术及应用
http://www.elecdown.com/jishubaike/2011-06-18/84138.html

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