关于站用交直流系统故障的处理研究杨晓燕

关于站用交直流系统故障的处理研究杨晓燕

杨晓燕

（广东电网有限责任公司汕头供电局广东省汕头市515000）

摘要：本文结合变电站直流系统的最新情况，多方面的对直流系统的运行进行确定、整定、蓄电池维护、设备检查等进行研究。指出绝缘监察装置的运行安全性能差，分析了蓄电池的破坏和保护问题以及直流合闸线路问题等方面内容。

关键词：监控系统；交直流电源；故障分析

监控防盗工程里面整个供电系统是由多个环节组成的，主要包括了直流开关电源、在线式的UPS电源、市电、交流式的稳压电源这三个环节。由于监控防盗系统中的各种检测信号、控制信号、报警信号以及视频信号都是属于弱电信号，因此很容易就会受到外部环境的干扰。假设供电系统中出现了电源输出异常、设备遭受损坏、电源波纹系数过大、谐波含量过高、整个供电系统波动过大等情况，这都将会对视频信号中的图像效果产生巨大的影响，甚至无图像使得防盗系统中的可靠性和稳定性大大降低了。如果不能及时地发现和排除监控系统中各种交直流电源的的故障，让这些故障长时间持续下去的话，很容易就会导致设备遭受损坏，更为严重的时候甚至会使得整个监控系统都瘫痪。因此，对于监控系统中各种交直流电源的故障我们要认真进行检查和及时排除，并通过有效办法，对监控系统的供电系统和各种交直流电源设备进行防护和监测。

1监控系统中交直流电的故障分析以预处理措施

交、直流电信号常发生的故障就是输出信号不强，且图像的效果比较差，这些往往都是由于供电系统的波动大、不稳定以及电源波纹系数过大造成的。因此，对于交直流电信号故障的处理，首先，我们要选择好相关的传感器来把交直流电的信号转换成能够满足相应的采样要求的0-5伏的电信号。而关于市电电网的信号故障以及UPS电源和交流稳压电源所输出的交流电的信号故障的处理，可以选用合适的电压感应器，把原输出的电压信号转变为2.5伏幅值的交流电信号，然后再通过运放电路对其进行1个2SV直流分量的叠加，把交流信号控制在0-5伏的范围之内。其它现行直流电源和开关电源所输出的直流电的信号，应该要通过运放电路才能进行转换，并把信号的幅值按照相应的比例调整至5伏以内。

2电源电波的故障及其处理措施分析

正如上述所提到的，电源电波常出现的故障就是电源波纹的系数过大、谐波含量过高，因此我们需要通过低通选频滤波器来处理这一故障问题。关于各种交直流电信号里面所包含的各种次谐波信号，其超高次谐波所含有的幅值非常小，对于交直流电信号的影响很小，因此可通过环路设计相应的低通选频滤波器把超高频的信号进行过滤掉，然后使有意义的成分保存下来。对此，可滤除超高频的信号设计具有两个二阶巴沃兹的低通滤波器，从而构成四阶型的低通选频的滤波器。

3电源输出信号的故障及处理措施的分析

针对电源输出信号异常的情况，可以通过锁相环来进行处理。锁相是使输出周期性信号与输入周期性信号频率相等，而相位保持恒定，其最重要的意义在于它能够实现同步同位的自动控制，而所谓的锁相环又简称PLL，该闭环系统让两个信号之间有效完成了同步同位的自动控制。锁相环在时钟同步及自动控制、频率合成、广播通信等技术领域中都得到了广泛的应用。锁相环主要是由三个部分组成的，主要包括低通滤波器、压控振荡器(vc0)以及相位比较器(Pc)这三个部分。而压控振荡器中所输出的信号会直接接到相位比较器中的其中一个输入端，而其输出频率的高低主要取决于建立在低通滤波器之上的平均电压的大小。而施加在相位比较器中的另外一个输入端由外部所输入的信号会和来源于压控振荡器的输出信号作比较，而比较结果所产生的误差会与两个信号的相位差成正比，通过利用低通滤波器对频率中的高频分量进行过滤之后，会产生一个平均值电压。该平均值电压就会想缩小输入频率和输出频率之差的方向进行变化，直到输入频率和输出频率的信号实现一致。此时，两个信号会具有相同的频率，两相位差会保持相对的恒定，这也就是我们通常所说的相位锁定。当锁相环进入到入锁状态时，它同时还具备了信号捕捉的能力，输出频率会在相对范围内对输入信号的变化进行自动跟踪，当输入的信号频率会在锁相环所捕捉的范围内产生变化的时候，锁相环就能对输入信号的频率进行捕捉，并强制性地让输出信号也锁定在该频率上。锁相环在应用方面会比较灵活，假设输出的信号与输入的信号的频率不相等，则要让输入信号和输出信号保持一定的关系，例如差值关系或者比例关系，要使得这一状态的得以保持，则可以通过设备的外部进行运算器的添加设置，从而使得不同的工作需要得到满足。过去的锁相环，大多是采用模拟电路或者是分立元件构成的，而就目前来看，随着科学技术的进步，现今的锁相环一般都是采用集成电路，CMOS锁相环通用的集成电路一般为CD4046，该集成电路的特点主要是电源的电压范围很宽，一般为3伏至18伏这个额范围，输入阻抗高约100MΩ，动态功耗小，在中心频率fo为10KHZ下功耗反为600uw，属于微功耗器件。该集成电路主要是由整形电路、源跟随器、线性放大器、压控振荡器（VCO）以及相位比较器I、Ⅱ等各个部分组成的。而比较器I主要是采用异或门的结构，当所输入的两个信号的电平状态发生不同时，即一个为低电平，一个为高电平时，则输出端的信号会标成高电平；相反，当两者具有相同的电平状态时，即两个都是低电平或者两个都是高电平时，则输出端的信号主要为低电平。当输入两个信号的相位差△Ф在00～1800范围内变化时，输出信号脉冲宽度也随之改变，即占空比也在改变。从输出和输入信号的波形可得，输出信号的频率会比输入信号的频率大一倍，并且它和所输入的两个信号间的输入频率的中心频率会保持在九十度左右的范围进行相互移动。它要求两个输入信号的占空比为50%（即方破），这样才能使锁定范围最大。

4直流合闸线路问题

变电站的建设是非常重要的，在建设的过程中，往往会出现一些质量的问题，这就造成了工艺的缺失，直流合闸线路存在安全隐患。我们为了能够切实的实现直流合闸线路的完整，务必要达到以下几点：（1）有专用的合环开关，端子箱内合闸输入电源分别接在开关上口，开关下口并接，开关机构的合闸电源接在开关下口；（2）保证直流合闸电源按一次设备电压等级分别进行环路；（3）由于常用开关的合闸直流电机额定电压一般为220V，所以要明确两段合闸电源的电压是取220V还是245V；（4）由于变电站建设工程需要分几期完成，所以在一期建设中需要在展放合闸电缆时应参考一次设备排列图，目的是为电缆留有足够的裕度。这样，随着接下来几期工程的进行，能够保证合闸环网主电缆的相应移接，完成环路接线工程。

结束语

在对监控系统中的周期信号的频谱进行分析的过程中，假如不能对整个周期采样的条件进行满足，那么很容易就会导致信号图像模糊效应以及泄漏的产生，最终大大降低了频谱的分辨力，我们必须要采用相应的算法，计算好采样的长度，使得采样的长度能够对被测信号中完成的基波周期进行覆盖，因此我们针对这一故障问题的分析，必须要设计由外围辅助电路和锁相环所构成的倍频率为128的倍频电路，这一线路能够让信号在完整的基波周期内有效满足了最高频率的分量，从而避免了由于非整周期的采用导致模糊效应和泄漏效应情况的出现。此外，针对监控系统各交直流电源故障的分析，我们还要从各个环节进行检查，并采取有效的措施进行排查处理，最终使得监控系统中的交直流电源故障问题得到解决。

参考文献：

[1]龙晓钢.监控系统各种交直流电源故障分析[J].知识经济,2015

[2]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京:机械工业出版社，2016.