继电保护用开关电源的故障分析及改进措施于晶

继电保护用开关电源的故障分析及改进措施于晶

于晶

（内蒙古超高压供电局内蒙古呼和浩特010080）

摘要：继电保护开关电源和普通电源相比，其高效率、安全性、可靠性、抗干扰性都比较明显，还具有体积小、重量轻的优势，在恶劣天气下依旧能够可靠运行。虽然继电保护用开关电源优势突出，但受各种因素的影响，无法避免故障的发生。为了更好地发挥继电保护用开关电源的优势，针对故障危害，提出了有效的改进措施，以提升继电保护系统安全可靠性。

关键词：工作原理；继电保护用开关电源；故障分析以及措施

1工作原理

继电保护用开关电源系统的开关支配是由功率器件控制的，在一种电源向另一种形态转变的过程中，闭环控制处于输出状态，并自带保护模块。继电保护用开关电源系统的工作原理如图1所示，高压交流电经过滤波器滤波、全桥电路整流，转换成高压直流电；通过开关电路将直流电转化成脉动直流，再送给高频变压器降压；最后，经过低压滤波器进行滤波、整流，得到系统所需的直流电。

图1继电保护用开关电源的工作原理

2继电保护用开关电源的优点分析

在以往的继电保护开关中，电源的电能损耗较大，这不仅很大程度上，浪费了国家资源，也使继电保护设备的温度增加。以致留下其他方面的隐患，继电保护设备在电压方面，整个负载值及调整率有着精细的要求。开关电源加入继电保护设备后改善了能耗问题，实现了继电保护设备高效率、好性能的目的；另外开关电源能够直接从电网得到交流电，交流电进入开关电源后，在内部变压器的作用下，转换成脉冲电压。随着科技的进步，开关电源外形设计越来越小，重量轻，较传统的工频变压器而言，能够更好的与继电保护相结合，使得继电保护用开关电源的整体成本有效降低；开关电源的另一特点就是具有良好的抗干扰性，开关电源的设计，在继电保护当中通过了多项试验，在多项干扰信号同时工作下，继电保护用开关电源仍然能够正常运作；开关电源也具备良好的安全性，其自动保护功能，在多数情况下能够起到良好的防护作用，但电力系统的故障是多方面引起的呈多样化，开关电源也需要不断的深入研究，以满足在未知故障下，也能准确及时的对电力系统进行保护。由此可见，继电保护用开关电源的优点十分明显，所以应切实加强其的应用。

3常见故障分析

3.1电源波动引起的故障

电源波动所导致的故障主要表现在电压的输入和输出过程中。输入电压产生瞬时故障而恢复正常后，继电保护的开关会停止工作，而输出电压却一直无反应，也不能自动断电，只能通过手动断电和上电后才能恢复正常状态。对于电压输入和输出的一系列变化，能通过继电保护试验仪进行控制和记录，以及对输入电压中断的时间进行控制。继电保护用开关电源故障主要是开关电源的正常启动逻辑和输出电压保护逻辑混乱造成的。开关电源的逻辑混乱会导致故障发生，为了解决这些故障，需要对逻辑顺序进行更改。电源欠压保护中，误动作的出现主要是由输入电压快速通断所造成的，延时电路没有按时复位，导致误动作发生，在这种状态下，维修人员往往会忽视电压的变化，导致通电状态下假欠压信号无法得到及时屏蔽。

3.2启动电流过大引起的故障

电网在启动或运行的过程中，瞬间输入电流若达到200mA，其稳态电流会达到600mA，而受一定条件的限制，电源模块的供电电源输出电流仅为500mA，因此，开关电源会在瞬间处于过载状态，造成损伤，出现过载报警。输电线路运行时，不仅需要开关电源在工作状态下具备一定的功率，还需要在输出回路的启动中具备一定的功率，但在实际的设计中，这些因素往往没有被充分考虑，因此，电源启动过程中会出现电压较低、功率猛增的情况，促使开关电源启动瞬态电流激增，冲击供电电源，造成供电电源损害事故。

4改进措施

4.1电源波动的改进措施

针对电源波动所导致的开关电源停止工作的问题，可在继电保护用开关电源上加装一个电压检测装置，并在开关电源的延时电容上加装一个电子开关设备，这样，电容上的电子开关就能变回闭合状态，保证延时电路有效复位。

4.2启动电流过大的改进措施

启动电流过大主要由输电线路的启动过程中开安全阀同时开启），防止系统超压。

系统试验：压力开关测试功能，用于检查运行中的压力开关以避免安全阀误动作；控制电磁阀（10.1～10.3）可靠性检查功能；阀门试验功能，用于检查所有闸阀的运行特性。除以上控制系统的功能外，该安全阀还具有运行期间进行弹簧特性试验的功能。该试验可在锅炉一定的运行压力下且无任何运行的大扰动下执行。对于每个安全阀，可在二个不同的运行压力（Ps1和Ps2）下进行测量，确定直线的斜率，然后在一个随机的运行压力下进行测量。系统试验特性曲线如图2所示。若测点是在现场的公差内，则没必要校正弹簧；若该点是在现场的公差外，则弹簧必须要进行校正。

图2系统试验特性曲线

5系统特点

5.1优点

系统每个PCS柜内设置两套电源，相互冗余，保证系统供电可靠。系统的三只压力开关带数字显示，便于巡检及时发现问题。系统EPC5400柜带压力指示表，便于快捷地发现故障。系统具有试验功能，能够对关键部件的可靠性进行测试。系统在失电的极端情况下，不会造成安全阀误动，也不会拒动，EPC5400柜内各电磁阀、气控阀的失电、失气状态相互配合，使得安全阀处在纯机械状态，可由系统压力顶开。系统在失气的极端情况下，不会造成安全阀拒动，EPC5400柜内各电磁阀、气控阀的失电、失气状态相互配合，使得安全阀处在纯机械状态，可由系统压力顶开。

5.2缺点

每个EPC5400柜在设计之初未装隔离阀，当任一个EPC5400柜内管路发生泄漏需要处理时，所有EPC5400柜可能同时失气，造成系统可靠性降低。系统共三只压力开关，保护回路采取三取一，即系统压力高，任一压力开关动作时，系统的4只安全阀将同时开启；如果压力开关有问题，极易发生误动。单台空压机提供系统用气且空压机对运行环境要求较高，空压机故障率较高，影响系统可靠性。

6改进措施

对每个EPC5400柜加装了隔离阀，当某个EPC5400柜内设备故障需要检修时，不会影响到其它设备。在原空压机的储气罐上增加了一只压力开关，当空压机故障导致系统压缩空气压力下降时，系统能够收到报警信号，以便及时对空压机故障进行处理。同时，还增加了一路仪用压缩空气，接到了原空压机的储气罐上，但平时这路压缩空气阀门不打开，只有当空压机故障导致系统压缩空气压力下降时，才手动打开。关电源过载事故引起的，它会导致电源功能遭到损害而无法正常工作，因此，在改进的过程中，应适当提高输出电压，减小启动瞬间输入电流，保证开关电源的稳定性。一般情况下，开关电源在实际工作中的启动电压会提升到130~140V，有效保证了开关电源启动稳定电流能够减小到300mV，而开关电源的允许通过电流为500mA，避免过载故障的发生。

7结论

综上所述，继电保护用开关电源是目前国内电力系统的重要防护措施，我国对于安全用电的给予高度的重视，随着时代的发展电力系统的安全体系将越发完善。而我们在设计开关电源时应把握好各个细节，分析电能的转换、电压及电源保护功能的要求等。在不断的研究中探索更加合理的方案，使继电保护用开关电源在电网防护中取得更多的效益。

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