高压直流供电(6篇)
高压直流供电篇1
【关键词】直流系统蓄电池直流接地绝缘监察
1直流系统的组成及各元件的作用
目前电力系统中直流电源装置广泛采用微机控制型高频开关直流电源系统。高频开关直流电源是作为开关站、配电所、变电站、电厂等供、配电系统中提供不间断直流电源的装置，在高频开关直流电源系统中，直流电源是作为控制、合闸等装置提供工作电源的，主要提供合闸电源、控制电源以及事故照明等。目前，合闸电源和控制电源一般都是共用负母线，控制母线的电压范围在额定电压的上下5%，高频开关直流电源电压调节器就是为调节直流控制母线而进行设计的，即其功能就是调节控制母线电压在额定电压的正负5%范围之内。
1.1直流系统的构成
直流系统主要由两大部份构成，一个是直流充电屏，简称直流屏，另一个是蓄电池屏。
直流屏主要由机柜、充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪、降压单元、电压显示、电流显示等组成。电池屏是指存放多个蓄电池组的机柜体，电池屏中的蓄电池组一般是由2—12V的多节蓄电池以串联方式组成，对应的直流输出电压为110V或220V。目前大部分新建变电所直流系统使用的蓄电池主要是阀控式密封免维护铅酸蓄电池。
1.2直流系统各元件的作用
（1）充电模块：是供给变电所直流负载的主要电源。平时充电模块向直流负载供电的同时，以很小的电流向蓄电池进行浮充电，用来补偿蓄电池的自放电，使蓄电池始终处于满充状态。（2）蓄电池：是变电所直流系统的备用电源。正常情况下，变电所的直流负载是由充电装置供电，蓄电池处于浮充电状态，以补充蓄电池的自放电，处于备用状态，当直流充电装置失去交流电源或充电装置故障，那么变电所的直流负载的供电就由蓄电池供给。一般变电所蓄电池配置的容量为300Ah，以30A电流放电，理论上计算可以放10个小时，以足够的时间进行直流系统故障处理。（3）绝缘监察装置：是监察直流系统正极和负极电源对地绝缘情况的一套装置。当直流正极或负极绝缘下降，某极对地电压达到设定的整定值时，绝缘监察装置发出预告信号，便于运行值班人员检查处理。（4）电压监察装置：是监察直流母线电压的一套装置。当直流母线电压高于或低于设定的整定值时（一般整定为直流母线电压高于250V、低于170V），电压监察装置发出“直流电压过高”或“直流电压过低”预告信号，便于运行值班人员及时调整直流母线电压。（5）直流母线：直流母线是汇集和分配直流电能的设备。充电装置将输出的直流电汇集到直流母线，再通过直流母线将电能分配到各个直流负载中去。（6）闪光装置：是反映断路器与控制开关所对应位置的一种信号装置。当断路器位置与控制开关不对应时，发出红灯或绿灯闪光，便于运行值班人员进行故障判断。（7）降压模块：是指降压稳压的设备，调节控母电压在设定范围内，目前使用比较广泛的是降压硅链。当合母电压发生变化时，降压硅链自动调节输出电压，保证输出电压稳定。降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，当合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。
2直流系统接线方式及对操作电源的基本要求
2.1接线方式
变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种。双母线的突出优点在于可在不间断对负荷供电的情况下，查找直流系统接地。但双母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，检查维护不便，新建的220-500kv变电站多采用单母线分段接线。直流负载的接线方式：重要负载采用双回路接线方式，如：控制回路、自动化遥控遥信电源、监控装置电源、监控系统逆变电源、保护电源、故障录波器直流电源等。一般负荷采用单电源供电，如：信号电源、事故照明电源、直流试验电源等。
2.2对直流操作电源的基本要求
（1）应保证供电的可靠性：最好装设独立的直流操作电源，以免交流系统故障而影响操作电源的正常供电。（2）具备足够的容量：满足全厂（所）事故停电时，直流电源负荷、最大冲击负荷及1h事故照明等用电需要；且能保证直流母线电压在规定的额定值（正常运行时，操作电源母线电压波动范围小于5%额定值；事故时操作电源母线电压不低于90%额定值；失去浮充电源后，在最大负载下的直流电压不低于80%额定值），波纹系数小于5%。（3）满足经济和实用的要求：要求其使用寿命长、维护工作量小、投资省、占地面积小、噪声干扰小等。
3直流系统的绝缘监察和电压监察
3.1直流系统的绝缘监察
直流系统的绝缘水平，直接影响到直流系统乃至变电所的安全运行。当变电所的绝缘降低造成接地或极间短路时，将造成严重后果。为防止直流系统绝缘水平下降危及安全运行，可采用以下对策：
（1）对于直流系统直接连接的二次设备绝缘水平有严格的要求。（2）在有条件的情况下，将保护、断路器控制用直流和其他设备用直流分开。（3）户外端子箱、操作机构，要采用具有防水、防潮、防尘、密封的结构。户外电缆沟及电缆隧道要有良好的排水设施。（4）主控室内的控制、保护屏宜采用前后带门的封闭式结构。（5）对直流系统的绝缘水平要进行经常性的监视。（6）采用110V的直流系统。
3.2直流系统的电压监察
直流母线电压应保持在85～110%范围之间。电压过高，将使信号装置的灯泡寿命降低，经常励磁的继电器线圈过热。电压过低，信号灯亮度不够，继电器和断路器的机构动作不正常。
4直流系统的日常维护及故障处理
为了使变电所直流系统能够长期安全稳定的运行，除了要有良好的设计方案和选择合适的设备之外，还离不开运行值班人员的日常仔细巡检和精心维护。下面主要针对直流系统日常巡检维护和几种常见的故障及其故障排除做一下简单介绍。
4.1日常巡回检查及维护
运行值班人员在巡检时要仔细检查直流屏的电压、电流数据指示是否异常，监控面板有无告警指示信息；检查蓄电池组是否有漏液现象或接线柱松动现象；在监控面板“查询”模式下查看有无“历史故障”或“当前故障”，查看直流母线绝缘和各支路绝缘状况是否良好，蓄电池组整体电压及单体电池电压有无下降迹象。将上述检查做好详细记录，并和以前的巡检记录做详细比较，发现异常情况要立即检查处理并及时上报。严格执行变电所的“三定”规定，即定期检查，定期清扫紧固，定期试验。
4.2直流系统常见的故障处理
直流系统常见的故障现象有直流母线绝缘降低、支路绝缘降低、控制回路失灵、测控装置报电池电压低等。
对于直流母线绝缘降低现象，可以确认为直流母线与大地之间绝缘不良，可能是由于蜘蛛结网、受潮或者直流母线安装不规范导致的直流母线与设备的金属外壳安全距离不够等情况造成。如果绝缘数据没有达到报警设置值，则对运行设备危害不大，应加强对故障母线的监察，待停电检修时进行处理，采用对直流母线进行清扫、干燥或母线与机柜外壳的距离校正等办法进行处理。
对于支路绝缘降低现象，可做如下处理：如果支路绝缘降低是由该支路所带开关柜中的控制回路接地引起整个支路绝缘降低则采用“拉路法”进行查找，找出绝缘降低的回路后，要对该回路的直流供电线路进行检查，找出故障点，进行排除。
对于控制回路失灵、电气设备无法投/退的现象，可进行如下检查和处理：首先检查控制柜内的控制开关是否跳闸；用万用表直流电压档测量控制回路输入电压“正”“负”极之间的电压是否正常，正常正负极之间电压为直流220V，两极与地之间电压应为直流110V；检查直流屏有无报警指示。对应以上检查结果按照图纸资料查找控制回路故障[2]。
5直流系统接地及其处理
直流接地是直流系统故障中比较严重的情况，可能造成保护装置的误跳或拒跳等严重后果。在发生直流接地时，直流系统的监控系统和监控后台均会发出“直流系统接地故障”信号，运行值班人员可利用直流系统监察装置判断为直流哪一极接地，然后汇报和处理。
5.1直流接地原因分析
（1）设备损坏造成；（2）气候原因如下雨等，导致室外直流系统绝缘下降，从而导致接地。（3）因工作人员疏忽造成的接地。（4）小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障。
5.2直流接地的危害
直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重后果。一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动；而两点接地，除可能造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动外，还可能造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大，图1为直流接地状况图，根据接地点不同可产生不同的影响，具体分析如下：
（1）当A、B两点发生直流接地时，相当于将KA1、KA2接点短接，从而使继电器KM误动作跳闸；当A、C两点发生接地时，则KM接点被短接而误动作跳闸。A、D两点，F、D两点接地，同样都能造成开关误跳闸。（2）当直流接地点发生在B、E两点，D、E两点或者C、E两点时，都可能造成断路器拒动。（3）当接地点发生在A、E两点时，相当于将直流两极直接短路，会引起熔丝FU1、FU2的熔断。（4）当接地点发生在B、E两点或者C、E两点，在保护动作时，不但断路器会拒跳，而且会引起熔丝熔断，烧坏继电器触点的可能。
5.3直流系统接地处理原则
（1）分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。（2）修试人员如有二次回路上工作，应立即停止工作，所有接线保持不动。拉开其工作电源，看信号是否消除。（3）用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。不能使保护失去电源，操作电源尽量用蓄电池带。（4）对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，可用“瞬时停电”的方法，检查该分路中所带回路有无接地故障。（5）对于重要的直流负荷，用转移负荷法，检查该分路所带回路有无接地故障。
根据直流系统运行方式，操作情况及天气条件的影响，以先照明、信号回路、后保护回路，先室外，后室内为原则进行直流接地查找，可采用拉路试验，根据运行经验和的现场实际情况，拉路先后顺序为：事故照明电源故障录波器电源公共信息屏信号电源及各间隔的信号电源控制电源保护电源监控电源蓄电池直流母线
5.4查找直流接地的注意事项
（1）发生直流接地应汇报调度，经调度许可再进行查找和拉路试验。（2）查找直流接地至少有2—3人进行，一人操作、一人监护、一人监视直流接地信号。（3）查找直流接地要防止造成直流二点接地和直流短路。（4）取直流熔丝时，应先取正极、后取负极，放上时顺序相反，防止寄生回路。（5）拉路查找时，回路切断时间不得超过3秒钟，不管回路接地与否，均应迅速合上。（6）环形回路应解开后再拉路。（7）使用仪表查找，必须使用高内阻直流电压表（2000Ω/V），严禁使用灯泡法。（8）使用高频开关直流电源，在拉路试验时，由于拉路时间短，绝缘监察装置反应比较慢，不能及时反应拉路瞬间的直流系统对地绝缘情况，因此需要一人在直流母线与大地之间用直流电压表人工搭接，以监视拉路中直流接地状况。
在准确查找到直流接地点后，应立即给予消除处理，如果当时无法消除，要尽快向上级汇报，由上级委派专业人员进行处理。运行值班人员只需查到直流系统最后一级直流空气开关即可，运行值班人员一般情况不允许私自拆接端子或解开二次回路，只允许作表面检查处理。在拉路试验时，应先向上级调度汇报并经过许可后方可进行，严禁未经许可进行拉路法查找直流故障。
6结语
直流系统在电力系统中具有非常重要的作用，直流系统的安全稳定运行直接关系到地区、工厂等用电单位的安全稳定生产。直流系统的安全稳定运行，首先要选择较好的直流设备，其次要有完善的直流系统运行规程和事故应急处理预案，防范于未然，此外还要有专业素质较高的运行值班人员进行日常维护和检查，严格执行变电所的“三定”制度。
参考文献：
[1]苏焰.内蒙古超高压供电局直流管理系统设计，天津大学硕士论文.
高压直流供电篇2
关键词：地铁轻轨车辆，静止辅助系统，辅助变器
Abstract:thispapersummarizescityrailtraffic,auxiliarysystemdevelopment,thispaperintroducesmetrorailvehicleauxiliarystaticsystemandbasicstructureiscomparedandevaluatedinthispaper,onthesituationofauxiliarysystem,someSuggestionswereputforward.
Keywords:thesubwaylightrailvehicles,auxiliarystaticsystem,auxiliarychangedevice
中图分类号：U231+.3文献标识码：A文章编号：
1引言
辅助系统是地铁或轻轨车辆上的一个必不可少的关键的电气部分，它可作为空调机、通风机、空压机、蓄电池充电器及照明等辅助设备供电电源。随着电力电子技术的发展，辅助电源系统已从早期的旋转式电动-发电机组进步为静止式变流机组，即所谓静止辅助电源装置。同时也随电力电子器件的发展，静止辅助系统中采用的电力电子器件也经历从晶闸管(scr)、大功率晶体管(gtr、bjt)、可关断晶闸管(gto)和绝缘栅双极型晶体管(igbt或ipm)的发展过程。采用新一代性能优良的电力电子器件，这也是科技发展的必然趋势，标志着科技的进步。由于igbt器件属电压驱动的全控型开关器件，脉冲开关频率高，性能好，损耗小，且自保护能力也强，如将驱动与保护功能也封装在模块内，便构成智能功率模块ipm。为此，
目前世界上在地铁与轻轨辅助系统中均采用igbt(或ipm)模块来构成。
随着城市发展，城轨交通供电网压制也从早期的600vdc和750vdc发展为1500vdc网压制，以适应大城市大客流量的需要。网压的提高对电力电子器件的电压等级也提出了更高的要求，igbt(或ipm)器件的电压等级也从1200v发展到1700v、3300v以及4500v电压等级水平。除电压等级4500v的igbt器件，其它电压等级的在国外已有多家公司批量生产与供货。
2地铁车辆辅助电源系统方案比较
近年来,我国上海、广州和北京等城市引进的地铁车辆上,辅助电源均采用了静止式辅助逆变电源。广州地铁和上海地铁2号线为IGBT辅助逆变电源;北京“复八线”为GTO热管散热器自冷式辅助逆变电源。因此开发和研制地铁车辆静止式辅助逆变电源实现国产化是发展我国城市轨道交通的必然趋势。静止式辅助逆变电源与传统的电动发电机组供电方式的比较如下:(1)静止式辅助逆变电源直接从地铁动车第三轨或接触网受电,经过DC/DC斩波变换后向三相逆变器提供稳定的输入电压,通过VVVF变频调压控制,逆变器输出三相交流电压向负载供电,对于多路输出电源,电路采用变压器隔离形式。这种辅助逆变电源的优点是输出电压品质因数好、电源使用效率高、工作性能安全可靠。(2)传统地铁辅助电源通常采用旋转式电动发电机组的供电方案。电动机从DC750V第三轨受电,发电机输出三相交流电压向负载供电,对于直流DC110V和DC24V部分用电设备,仍需通过三相变压器和整流装置提供电源。这种供电方式机组体积大、输出容量小、效率低,电源易受直流发电机组工况变化的影响,输出电压波动大,可靠性差。
下面针对DC750V地铁车辆上几种常用的辅助逆变电源电路结构方案,进行分析和比较。
2.11直接逆变方式
开关元器件通常可采用大功率GTO,IGBT或IPM。辅助逆变电源采用直接从第三供电轨受流方式,逆变器按V/f等于常数的控制方式,输出三相脉宽调制电压向负载供电。这种电路的特点是电路结构简单、元器件使用数量少、控制方便,但缺点是逆变器电源输出电压容易受电网输入电压的波动影响,输入与输出不隔离,输出的电压品质因数差、谐波含量大、负载使用效率低。
2.12斩波降压逆变方式
此电路主要由单管DC/DC斩波器、二点式逆变器、三相滤波器、隔离变压器和整流电路组成。逆变器输出经过三相滤波后,输出稳定的正弦三相交流电压,作为驱动空调机、风机等三相交流负载电源,同时三相交流电压经变压器和整流后,可实现电源的多路直流输出。其特点如下。(1)三相逆变器输出电压不受输入电网电压波动的影响,DC/DC斩波的闭环控制可以保持逆变器输入电压的恒定。(2)每台辅助逆变电源斩波器只需一只大功率高压IGBT元件,逆变器可以采用较低电压的IGBT元件。(3)由于逆变器输入电压恒定,对于只要求CVCF控制的逆变器来说,只需要一定数量的梯波压可降低一半,提高了元件的使用裕度和设备的安全可靠性。(4)直流供电网与负载之间的变压器隔离以及相应设计的滤波器,可以保证逆变器输出的三相交流电压谐波最小,且可降低对负载过充电压的影响,提高负载的使用寿命。输出,即可保证逆变器输出稳定的脉宽调制电压,谐波含量小于5%。(4)斩波器分散布置在每台车的电源上,机组结构统一。对于供电网,虽然每台电源斩波的开关频率相同,但它们之间的斩波相位差是随机的,同样可实现斩波器多相多重斩波作用。(5)隔离变压器的使用实现了电网输入与输出负载之间的电气隔离。两重斩波降压逆变方式与单管直接DC/DC斩波降压逆变方式的辅助电源电路基本相同,两重斩波器替代了DC/DC单管斩波器,开关元器件可采用GTO、IGBT或IPM。电路结构原理图如图3所示。其特点如下。(1)采用两重斩波器,当上、下两个斩波器控制相位互相错开180°,可以使斩波器的开关频率时相应提高一倍,因而可大大减小滤波装置的体积和重量,降低逆变器中间直流环节电压的脉动量,提高辅助逆变电源的抗干扰能力。(2)两重斩波器闭环控制起到了稳压和变压作用,因此可提高逆变器的输出效率。(3)两重DC/DC斩波器与单管斩波器相比,开关元器件和斩波器的附件多了一倍,但管子的耐
2.13升降压斩波逆变方式
为升降压斩波加逆变的地铁辅助电源电路结构原理图,前级斩波由一个平波电抗器及两个开关管、二极管和储能电抗器构成,升降压斩波器本质上相当于两相DC/DC直流变换器,控制系统采用PWM控制方式。两个开关管交替通断,按输出电压适当地控制脉冲宽度,可以获得与输入电压相反的恒定直流输出电压。后级逆变输出由两点式三相逆变器和三相滤波器组成。斩波器和逆变器开关元器件可采用GTO或IG,IPM等。此电路的特点BT是:电网电压的波动不影响斩波器输出电压的恒定稳定,当电网电压高于斩波器输出电压时,斩波器按降压斩波控制方式工作;当电网电压低于斩波器输出电压时,斩波器按升压斩波控制方式工作。两个开关管的交替导通和关断,提高了斩波开关频率,降低了储能电抗器体积和容量以及开关器件的电压应力,减小了输出电压的脉动量。
3一些建议
(1)从改善输出波形、降低开关频率与损耗、减少噪声与提高可靠性,采用三点式逆变器构成静止辅助系统方案是合适的。
(2)直流110vdc控制电源兼蓄电池充电器采用独立式的直-直变换器与高频变压器隔离的方案是今后发展的方向。
(3)在国内自己开发并制造的地铁车辆上采用分散供电方式，即每车辆配一台静止辅助电源装置，从冗余度与确保安全性，应属首选方案。
(4)北京国产750vdc地铁车辆辅助系统已不适应现代乘客乘座的需要，应根据上述方案和国内情况考虑改造，将容量小的旋转式电动发电机组改造为具有空调机组容量的静止式辅助系统。
参考文献
高压直流供电篇3
【P键词】高压直流电源通信领域应用
对于通信领域，电源就是整个系统的心脏，对于电源的依赖非常强，短时间的中断都会造成非常严重的后果。在通信领域，我国这些年发展速度非常快，取得的成果也是非常显著，技术上也不断提升。高压直流电源方面正是技术方面的一大革新，也是在通信领域得到广泛关注的一项技术。尤其是近年来通信大量不断增多，供电方面变得越来越富在，很多设备由于得不到保养也留下很多隐患。而很对通信系统发生故障都是由于在电源上出现的问题，这一类事故占据总量的一半。
1UPS存在的问题
1.1安全问题
UPS输出的是最常见的220V交流电。备用蓄能则是专用的蓄电池组，作为蓄电池，输出的是直流电，在进行使用的时候，不能为系统直接供电，而是要经过转换，转为交流电才能供给，这其中要依靠的就是UPS中的逆变模块。这就意味着UPS一定要有非常高的稳定性才能让整个系统保持平稳运行。而UPS一旦在逆变模块上出现问题，蓄电池输出的直流电无法得到转换，就会让供电出现问题，即便是蓄电池中的电能再充足，也无法为系统提供任何供给，就会造成难以预料的损失。
1.2维护问题
处于在技术方面的保护和经济效益方面的维护考虑，UPS的厂家并不会将其系统内部的维护方法公开，因此企业的维护人员也没有任何有效的方式自行进行维护或者故障排除，只能依靠厂家完成维护，日常进行维护根本无法实现。
1.3浪费问题
UPS通常都是设置两个。一个用来日常维持供电，一个用于备份。通常一个系统的负荷率能够达到50%，以两个系统支持，若是再加一个主用系统，能够将负荷率再提升16%作用。这机会就是能够达到的最高的标准。有时候为了能够让负荷率提升，降低在供电中出现故障的几率，会让系统保持一定的冗余度，所以按照容量的80%来进行计算，每一套UPS大约要让负荷率达到45%，通常为了能够让系统的供电提升安全性，就要使用两套（N+1）UPS，让每一套UPS负荷率尽可能降低，但这样就造成了电能的浪费。
2高压直流电源在通信领域应用的优势
2.1安全可靠
相比于以往使用的UPS，直流供电在安全性和可靠性上有了很大的提升。首先就是高压直流电源会采用阀控式铅酸蓄电池组，这种电池组和通信设备及女性并联。这样结构在安全性上有一定的保障，一旦系统输入的电能过程出现故障，就会触发阀控式铅酸蓄电池组，让其为通信设备直接进行供电，而中间不必再使用转换器。高压直流电源并不需要以往UPS那样每个模块之间都要进行必要的通信，让每个模块保持同步，即便是高能直流电源中某个模块出现问题，主要保持电压稳定，系统依旧可以持续为通信系统供电。
2.2效率更高
首次就是高压直流电源在进行供电的时候不会经过逆变的过程，在这一过程中，就会节约大约5%的电能，因此使用高压直流电源能够让电能的使用效率得到明显的提升。然后就是对通信系统输入的电压是高压电，不会存在设备上的谐波干扰，这就让电缆不会产生太多的发热量。最后就是高压直流电源的并机技术非常简单便捷，其中每个模块都是直接并联的，并且每个模块能够达到75%的使用率。高压直流电源目前能够达到的转换率大约是90%左右，与以往使用的UPS相比，大约可以达到25%左右的节电效果，节能的效果非常明显。
2.3维护简单
不同于UPS的维护技术被厂家紧紧把持，高压直流电源的系统主要是用模块化构建，只要依据一定的方法和标准就能完成安全防护的工作，企业的维护人员也不需要很高的专业技能，只需要进行简单培训就可以掌握维护的方法。在日常的维护中，企业自身完全能够完成，不必再以来厂家。高压直流电源单个系统的电源容量是600A，扩容也非常简单，只有预先留下一些机架的位置，在日后有需要的时候随时可以进行扩容。
3高压直流电源的可行性
以当下通信领域的标准，通信网络设备中对电源也有明确的标准，有功能因数校正的电源，其电压标准是在200V到400V之间，而没有进行功率因数校正的电源则是要在300V以下，根据这两种电源电压的要求，高压直流电源完全在能够容纳的范围内。相比于从前的交流电，直流电进行供电，其电流比交流电小得多，相当于交流电的91.7%，而产生的热量也是更少，根据热量方面的计算，以直流电作为电源，输入后产生的热量大约是交流电的五分之四左右，因此现有的设备中，完全能够应用高压直流电源进线供电。
4高压直流电源的缺点
高压直流电源也有其自身的缺点，在进行应用的时候要格外注意。首先就是高压直流电源对配电开关的灭弧性能有着非常严格的要求。交流电在一个周期内会存在过零点，在发生短路时，过零点就会让开关在断开时，很容易让产生的电弧灭弧。其次就是电缆线径要相对增加。UPS输出电能到配电柜，其中采用的是三相四线的供电方式，而一旦使用高压直流电源，就要用一相两线的方式进行供电，在相同的电压下，高压直流电源对电缆的消耗更大。
5结论
相对来说高压直流电源虽然有一点的缺点，但与其优势相比，还是值得推广，两种缺点也是能够弥补的，但高压直流电源在通信领域却有着不可替代的高效性、安全性以及可靠性，这些性能都是通信领域非常需要的，也是UPS所缺少的，因此高压直流电源非常适合在通信领域应用。当然，在这套供电系统的发展中，要想被众多通信企业接受，还有很多问题需要解决，但未来一定会成为在供电方面的主流产品，为我国通信行业的发展发挥出价值。
参考文献
[1]把握高压直流电源大趋势[J].通信电源技术，2014（02）：7.
[2]中恒电气高压直流电源系统入围广电系统[J].电源世界，2014（03）：16.
[3]马涛.高压直流供电模式在IDC机房的应用分析[J].中国新通信，2013（17）：72.
高压直流供电篇4
直流稳压电源包括变压器部分、整流滤波部分、稳压部分，主要技术指标为电压参数（如果可调节，则为电压范围）、纹波系数（纹波电压）、输出电压调整率、额定输出电流。
直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。
（来源：文章屋网）
高压直流供电篇5
关键词：轨道交通；交直流屏；DC220V电源；改造方案
中图分类号：P135文献标识码：A
直流屏系统介绍
直流屏由直流充电柜、直流馈电柜和蓄电池柜组成。充电柜设置进线电源自动投切装置，由所内交流屏两段母线引入两路三相交流进线电源，两路进线电源互为备用。直流电源装置包括双路交流输入电源自动切换装置、采用N+1热冗余配置的智能高频开关充电模块构成的充电单元、直流母线自动/手动调压装置、馈电馈线回路、直流绝缘故障监测装置、微机型电池巡检装置、微机集中监控单元、触摸液晶显示屏、数字式测量表计等。阀控式铅酸免维护蓄电池组安装于蓄电池柜内。
正常供电时，充电单元对蓄电池组进行充电/浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源，蓄电池组与充电单元并接于直流母线，交流失电后，由蓄电池提供不间断向所内全部直流负荷供电，包括经常性负荷和冲击负荷等。
直流母线自动/手动调压装置采用国内优质冲击稳压硅链，分级自动/手动调压，自动调压时自动监测跟踪控制母线电压，保证控制母线电压在设定范围内。控制母线为所内开关柜断路器电机、控制、保护、测量及监视；整流器温控；动力变温控；交流盘控制；控制信号盘；接触轨开关电机；接触轨开关控制；试验；维护等提供直流电源。
二、改进的原因
在城市轨道交通供电系统中，变电所内通常设置直流屏给供电设备提供DC220V电源，而DC220V电源是由交流380V经过充电模块整流成直流243V左右，再经过硅链降压成DC220V得到的。因此，我们在充电模块与负载间接入降压硅链装置。如图1所示，在+1L动力母线与+2L控制母线间接入降压装置，其中充电模块为+1L提供电源，+2L为负载提供电源。
降压硅链由5组二极管组成，每组10只降压7V左右，共计降压35V。二极管采用串联方式连接，一旦其中一只二极管击穿，该降压回路将无法正常工作，引起+2L控制母线失电，从而导致各供电设备失去DC220V电源，严重影响供电系统的运行及地铁的运营。
图1降压硅链接线图
二、改进方案的比较
通过仔细分析研究硅链回路的构成原理，得出三个改进方案，下面分别对三个方案进行优缺点分析。
方案一：采用铜芯导线，将故障的硅链短接。
优点：（1）费用少：只需要购买导线，无其他元件。（2）无改造工作量及相关费用。
缺点：（1）人员触电危险：由于硅链一端与+1L动力母线直接连接，而动力母线时刻带电，因此短接时存在人员触电危险。（2）故障修复时间较长：由于硅链故障后需要人员现场接线，故障处理时间较长。且发生故障后进行短接操作，属于被动修复。（3）短接硅链后，负载电源电压为DC243V左右，需要进行参数设置。
方案二：加装备用硅链，故障后无间断地自动切换至备用硅链
优点：（1）无触电危害：主硅链故障后，自动切换至备用硅链，无需人员操作。（2）故障恢复时间块：无需人员修复，能够无间断的切换。
缺点：（1）费用过高：按照一条线路25套交直流屏设备考虑，至少需要购买25套备用硅链。根据市场调查，一组硅链价格在2500元以上，即购买备件至少需要62,500元。且安装备用硅链需要同时购买主接线及控制导线。同时，改造的人工费也较高。（2）改造工作量大：增加备用硅链需要同时增加主接线及控制线缆，且需要考虑硅链的安装及固定等工作。（3）占用空间大：硅链的体积较大，根据天津地铁3号线的实际情况，柜内空间较小，不便于备用硅链的安装。
方案三：在硅链两端并联隔离开关，硅链故障时合闸隔离开关。
优点：（1）减少触电危害：故障时只需要人员合闸负荷开关，无其他带电作业。
（2）费用较少：隔离开关的市场价为300元左右，按照一条线路25套交直流屏设备考虑，需要购买25个隔离开关，即7,500元。（3）改造工组量较少，占用空间较少：只需要在硅链两端并接导线，将隔离开关固定在柜体框架上即可。
缺点：合闸隔开后负载电源电压为DC243V左右，需要进行参数设置。
综上所述，推荐采用方案三。
三、方案介绍
3.1方案介绍
交直流屏系统正常工作时，充电模块对蓄电池组进行均充/浮充充电，同时为变电所的经常性直流负荷提供电源，蓄电池组与充电模块并接于直流+1L动力母线上。
天津地铁3号线蓄电池组的浮充电压为243V，即正常浮充电时蓄电池组、+1L动力母线的电压为DC243V。+1L动力母线通过硅链将DC243V直流电源降压为DC220V供给+2L控制母线。此时如果硅链击穿，合闸隔离开关，相当于直接将+1L动力母线DC243V直流电源供给+2L控制母线。即提供给下口负载的电源为DC243V，不满足负载DC220V电源的要求，尤其可能对精密设备造成损伤。
此时如果将蓄电池组的充电电压设置成220V，则先由蓄电池组为全所的经常性直流负荷提供电源，待蓄电池组的电压降为220V后，充电模块自动对蓄电池组进行浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源。
通过合闸隔离开关，快速恢复了直流屏及供电系统的运行，夜间地铁停运后对故障硅链进行更换即可。
3.2元件选型
天津地铁3号线采用的硅链技术参数为20A/35V，因此选用的隔离开关额定电流不得低于20A。另外，考虑到隔离开关无法分断电流，且直流屏系统下口分段隔离开关额定电流为125A，因此选用额定电流为125A的隔离开关。导线选用安全载流量不低于125A的常用铜芯绝缘线，根据标准选用25mm2的铜芯导线。图2为改造后的硅链回路，红色部分为增加的导线及隔离开关。
图2降压硅链改造图
3.3参数设置
发生硅链击穿后，人员到达现场就地合闸隔离开关，同时需要对蓄电池组的充电参数进行设置。在直流屏微机监控装置人机界面上将蓄电池组的浮充电压设置成220V即可。此时蓄电池组端电压大于浮充电压，由蓄电池组为全所的经常性直流负荷提供电源，待蓄电池组的电压降为DC220V后，充电模块自动对蓄电池组进行浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源。
四、结束语
综上所述，使用在硅链两端并联隔离开关的改进方案，可以在硅链发生故障后，快速恢复直流屏对各负载的供电，保障供电系统的稳定运行。且该改造方案成本较少，工艺简单，大大提高了供电的可靠性，保障了地铁的运营。
参考文献：
天津地铁3号线交直流电源电源屏系统图纸资料
高压直流供电篇6
【关键词】通信电源接地系统开关电源直流模块
通信电源是整个通信网络中尤为重要的一个组成部分，被称为通信设备的“心脏”，一旦通信电源发生故障或中断，将直接影响到通信的传输质量或将造成大面积通信中断，所以电源的安全可靠与否将直接影响通信的传输效果。近年来，智能高频开关电源广泛应用在各通信局（站）的通信机械室中，供各通信设备电源之用。作为通信电源系统的主导电源。
1通信电源系统的构成
通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。
1.1交流供电系统
交流电源是由市电电源（主用交流电源）、油机发电机电源（备用交流电源）、UPS备用交流电源组成。
1.2直流供电系统
通信电源的直流供电系统由整流器、直流配电屏、蓄电池组、DC/DC变换器和设备电源架、列头柜和相关的配电线路等组成。当市电电源中断时，蓄电池单独给通信设备供电，是直流供电系统供电不中断的基础条件。由于蓄电池组通常处于充足电状态，所以当市电短时中断时，可以由蓄电池对设备保持不间断供电，当蓄电池放电电压降到一定程度时，应该启用备用油机发电机组替代市电作为电源系统的备用输入交流电源。此时蓄电池又进入充电状态（可能是均充电）。根据信息产业部颁布的《通信局（站）电源系统总技术要求》的规定，-48v和-24v为直流供电的基础电源，其中-48v为首选直流基础电源。特殊情况需要用-24v、-12v、-6v等电源时，一般用DC/DC变换器将-48v转换为-24v、-12v等其他电源。
1.3接地系统
（1）为保证通信系统的安全和信息数据的可靠传输，同时为了抑制电磁干扰，提高信息系统的电磁兼容，通信电源系统应可靠接地。包括交流零线复接地、机架保护接地、防雷接地、直流工作接地、机壳屏蔽接地。（2）通信电源的接地也接合地线的接地方式。联合地线的接地方式是将接地装置用粗铜缆引入通信机房的联合接地汇流排。防雷接地、直流工作接地和保护接地分别用铜芯电缆连接到联合接地汇流排上。交流零线复接地也可以接合接地汇流排入地，但对于谐波严重的供电系统，或三相严重不平衡的系统，交流复接地最好单独埋设接地体，或从直流工作接地线以外的地方接入地网，以减小交流对直流的影响。
2现有通信机械室设备对电源系统提出了更高的要求
2.1供电安全可靠不间断
通信电源系统的安全可靠不间断是保障通信各类数据传输能够正常运行的先决条件。为了确保安全可靠不间断供电，由交流电源供电的通信设备都应当采用具备一定后备时间的UPS交流不间断电源；由直流电源供电的通信设备则应当采用交流停电后蓄电池组能够正常放电给通信设备的供电方式。为了提高直流供电系统的供电可靠性，采用多整流模块冗余备份互为备用的工作方式。
2.2输出电压波动小，不影响通信设备正常运行
各种通信设备都要求输入电压稳定，不能超出设备允许电压波动范围。电压过高会损坏通信设备中的电路板，电压过低易导致通信设备不能正常运行。对于直流供电电源来说，波动小还包括电源中的A/D转换脉动要尽量平滑，不允许有电压突变，否则会严重影响通信设备的正常工作。对于交流供电电源来说，波动小还包括电源频率的稳定和良好的正弦波形，防止波形畸变和频率的变化影响通信设备正常工作。
2.3供电经济性
通信电源的经济性是指电源系统在满足供电可靠性和供电质量的前提下，基建投资尽可能少，年运行费用尽可能低。随着现有机房通信设备的逐渐增加，电源系统的负荷也在不断加大，为了节省电能，提出了采用效率高的电源设备，以尽可能地节约能量，提高能源的利用率和经济效益。
2.4供电小型智能化
目前普遍采用的智能高频开关电源设备，由于技术先进、体积小、重量轻、扩容方便，已经在大准铁路通信机械室得到普遍应用。
3通信用智能高频开关电源的组成
通信用智能高频开关电源，由交流配电单元、直流配电单元、监控单元和整流单元等组成的直流供电电源系统，它和其他电源技术的不同点关键技术在于其中的高频开关整流器，在电源结构模块化的今天，称为高频开关整流模块。主要由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源等组成。
3.1主电路
是市电输入到直流输出的全过程，是高频开关整流模块的核心部分，包括：市电输入滤波电路、整流滤波、功率因数校正、逆变、输出整流滤波。
3.2控制电路
（1）经输出端取样，与原定标准进行比较，根据比较结果去控制逆变电路，改变其频率和脉宽，达到输出稳定的目的。（2）保护电路对测试电路提供的数据进行鉴别，鉴别结果反馈给控制电路进行整机各种保护措施。
3.3检测电路
提供各种面板显示数据供维护人员记录观察维护。
3.4辅助电源
给高频开关整流模块内部提供所有电路板工作所需的各种不同值不同类电源。
4开关电源系统简述
目前通信用高频开关整流模块，由交流配电、直流配电、整流单元和监控单元组成智能化的高频开关电源系统。它包括若干整流模块、交流配电单元、直流配电单元和监控模块。
交流配电单元是将输入的交流市电分配给多个整流模块（一般用单相市电居多）。交流输入采用三相五线制，即a、b、c三根相线和一根零线N、一根地线E。首先要接MOA避雷器，保护后面的电气设备免遭雷电压的冲击，再接三个空气开关，最后接入整流模块的输入。
整流模块的功能是将交流市电转变成符合我们通信设备要求的直流电。符合通信设备要求即：输出稳定的的直流电压、直流电压所含交流小、直流输出电压可以调节，能满足蓄电池充电电压的要求。同时，若干整流模块可以相互协调，能合理分配负载电流（即要有均流功能），当其中一个或多个整流模块出现输出高电压时该模块能正常退出而不影响其它模块的工作（即选择性过电压停机功能）等。
一个开关电源系统根据情况配有一组或两组蓄电池，在整流模块输出后，属于直流配电单元。除了串有相应的保护熔丝以外，还串有接触器的常开触点K，称之为蓄电池组的低压脱离（LVD）装置。当电压输出在设定范围内时，触点K是常闭触点，蓄电池组并入开关电源处于充电工作状态；当交流停电整流模块停止工作时，蓄电池组单独对负载放电，随着放电时间的延长，电池的输出电压会越来越低，当电池电压达到一个事先设定的保护电压值时，为了保护电池组不至于过放电而损坏，常闭触点K释放打开，从而断开了电池组与开关电源的连接，此时系统供电中断（事实上如此低的输出电压对其后的通信负载设备也会造成不良的影响）。这种情况将造成重大的通信事故，所以我们应加强日常维护工作，避免蓄电池组长时间放电。
直流配电单元（即DC/DC模块）是将蓄电池组接入开关电源与整流模块的输出并联，再将48v直流电分成多支路分配给各种容量的直流通信负载。为达到可靠性，每个支路均为两个独立的DC/DC模块并联，同时为满足用户各支路做成可插拔式，方便灵活配置。监控单元起着监督控制各个模块的工作情况，调整控制各模块正常工作的作用。拔出监控模块不影响系统的输出，只中断系统的监控作用。监控单元主电路以CPU为核心，采用EPRAM、RAM、EEPRAM等存储各种数据。为实现多设备的连接，设有RS232串口。可实现远程监控，具有I/O接口电路，以连接计算机、LCD模块和输出告警的接点。监控单元软件设计采用面向对象的编程方法。监控单元主要实现对开关电源系统的信息查询、参数设置、系统控制、告警处理、电池管理和后台通信等功能。
监控模块可监控对象有交流配电、整理模块、蓄电池组、直流配电、自诊断和通信等功能。
（1）交流配电监控可监测交流市电输入电压值是否过高、过低，有无缺相、停电、频率大小，电流高低以及MOA避雷器是否保护损坏等情况。当出现上述情况时，蜂鸣器发出声光告警，并存储记录发生故障的详细情况，以备值班人员查询并且处理。（2）整流模块监控可监测各整流模块的输出直流电压、电流及总输出电压、电流，各模块工作状态、故障与否、浮充或均充状态以及限流与否。并存储相关记录事件的详细情况。蓄电池组日常充电一般有两种电压：浮充电压和均充电压，一般以浮充为主，当浮充较长时间后或蓄电池组放电后转入更高电压的均充状态。整流模块一般工作在稳压状态，因为蓄电池组也是一种负载，当蓄电池深度放电完成交流恢复供电时导致负载电流太大时，整流模块会自动进入“稳流状态”，直到蓄电池组充电到一定程度，负载电流减小到正常范围以内后重新进入正常的稳压状态。这种“稳流状态”使得整流模块的输出电流一直稳定在事先设定的一个参考极限值，不随负载的增大而增大，我们称之为限流。（3）蓄电池组监控可监测蓄电池组总电压、充电电流、放电电流，记录放电时间以及放电容量、电池温度等。可调整蓄电池组LVD脱离保护电压值和恢复电压值、蓄电池组均充周期、均充时间和蓄电池组温度补偿等。蓄电池组周期均充指根据蓄电池厂家的建议，一般在“一定时间”浮充之后，要进行数小时的均充，这个“一定时间”即均充的周期。蓄电池温度补偿是指蓄电池充电的最佳电压会随着温度的变化而改变，监控单元能根据温度的变化控制整流模块动态地调整输出电压以满足电池最佳充电电压的要求。（4）直流配电单元监控可监测开关电源系统总输出直流电压、总输出直流电流、各DC/DC模块支路电压、电流以及各支路通断情况。（5）自诊断可监测监控单元本身各部件和功能单元工作情况。（6）通信电源可检测与远端计算机连接的通信参数（包括通信速率、通信端口地址），负责与远端计算机的实时通信。
5开关电源系统的故障处理与维护
目前的高频开关电源系统具有一定的智能化，不但体现在具有智能接口能与计算机相连实现集中监控，而且当系统发生故障时，系统监控单元能显示故障事件发生的具体部位、时间等等。所以，维护人员利用监控单元的这些信息能初步判断故障的性质。但由于目前高频开关电源系统智能化成都东还远远没有达到真正能代替人的所谓“人工智能”的程度，很多实际故障发生后的判断处理任然需要有经验丰富的维护人员根据故障现象，进行判断，作出正确检查、得到及时处理。
当发生故障时，系统检查维修的基本步骤如下：
（1）首先检查系统有无声光告警指示。由于开关电源系统各模块均有相应的告警提示，如整流模块故障后其红色告警指示灯亮，同时系统蜂鸣器发出声告警。（2）再看具体故障现象或告警信息提示。例如观察具体故障现象与监控单元告警单元提示是否一致，有无历史告警信息等，有时可能会出现无告警但系统功能不正常的现象。（3）根据故障现象或告警信息，对本开关电源作出正确的分析及形成处理故障的检修方法，即可完成故障检修。
开关电源的故障可分为正常告警类故障、非正常告警类故障、功能丧失类不告警故障、性能不良不告警故障，根据系统的实际情况，加以处理判断。正常告警类故障：这一类故障发生时，系统配电模块、整流模块会有相应的故障指示，查看监控单元有相应的告警信息，各监控单元提示的故障信息与实际情况一致。非正常告警类故障：这一类故障发生时，虽然系统有故障灯亮、告警声响等现象，但情况与监控单元告警信息不一致或监控单元无相应告警信息。功能丧失类不告警故障：这一类故障发生时，系统的功能发生异常或丧失，但系统没有任何告警提示。性能不良不告警故障：这一类故障发生时，系统检测的参数不符合系统性能指标，发生检测不准或参数不对等情况。
在实际检修过程中，可根据故障现象归入上述一种或多种情况。
6应急处理
为了维护系统的直流不间断供电，需要对威胁直流供电的故障采取一些应急措施。电源系统可能出现的造成直流输出中断的故障包括：交流配电电路不可恢复性损坏；直流负载或直流配电发生短路；监控模块损坏造成关机；直流输出过压造成模块封锁等。
6.1交流配电应急处理
当交流配电故障，引起模块交流供电中断时，可将市电直接引入整流模块输入开关。
6.2直流配电应急处理
（1）负载局部短路：将损坏负载对应支路模块拔出。（2）配电短路：故障发生后一般按以下步骤进行处理：切断交流供电；将电池强制从系统中分离；利用电池或整流器直接给负载供电。（3）电池保护接触器不正常断开，导致无直流输出。将电池保护“自动/手动”开关置于“手动”位置，电池保护“接通/断开”开关置于“接通”位置，电池保护接触器应合上；如果无效，拔掉电池保护接触器的右侧线圈端子。
6.3监控模块故障应急处理
监控模块故障影响直流供电安全时，只需拔出监控模块即可。
6.4整理模块故障应急处理
（1）整流模块内部短路：整流模块内部短路时该整流模块自动退出系统。（2）部分整理模块损坏：部分整流模块损坏后，如果剩余的完好模块能满足负载供电要求，则只需拔出损坏整流模块即可。（3）整流模块输出过压：当负载电流低于单个整流模块容量时，某一个整流模块输出过压将造成系统过压，致使所有整流模块过压保护，过压保护系统不能自动恢复正常。处理方法：拔出所有整理模块，然后逐一插入整理模块。当接通某一模块的交流输入开关时，系统再次出现过压保护时，拔出该整理模块即可。然后接通其它整流模块，系统将正常工作。需要注意的是：关掉故障模块后，需根据正常工作的模块数量重新设置模块数量及相应的模块地址。
6.5停电应急处理
交流停电是电源系统运行中最常见的情况，当停电时间不长时，设备供电由蓄电池组承担，当停电时间较长，在蓄电池放电到一定程度时可启动油机发电机组引入交流配电单元的空开（发电期间切记关掉开关，谨防反送电）。建议油机发电机启动至少5min后，在切换给电源系统供电，以减小油机启动过度过程可能对电源设备造成的负面影响。
参考文献：
[1]张雷霆.通信电源[M].北京：人民邮电出版社，2005（2）.