直流电源纹波系数监测必要性.doc

直流电源的纹波系数监测必要性 [摘 ? 要]介绍了纹波的产生；分析了对纹波进行监测的原因，直流纹波系数监测对电网安全运行的重要性，及目前直流电源成套装置存在的问题，并结合实际阐述了常规监测的方式，说明了对直流电源的纹波系数进行监测的必要性。 [关键词]直流电源 纹波系数 监测 一、 纹波的产生 纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分，即使是用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。如下图： 要观察，可以用示波器来看，就会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，所以形象地称做纹波。 纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，也可以用绝对量，或者相对量来表示。例如一个电源工作在稳压状态，其输出为100V/5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量即 纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/100V=0.01%，即等于万分之一。 二、 进行纹波系数监测原因分析 随着电力电子技术及微机技术水平的不断提高，微机型的继电保护装置在变电技术中大量使用。由于微机对其工作电源有很高的技术要求，特别是对电源纹波的要求更加苛刻，因此变电站对直流电源的各种技术指标和可行性提出了更高的要求。随着新型高频开关电源技术的不断进步，其大功率技术和高稳定性使高频开关电源具有可靠性高、维护量小、体积小、纹波小、稳压精度好、稳流精度高、使用性能卓越等优点，得到了广泛应用。国内的变电站现场都大量的安装了新型的直流电源，使直流电源对阀控式电池和高频电源的充电机得到了进一步的应用。目前直流电源成套装置制造厂出厂产品普遍具有技术性能指标高、监控功能强的特点，但大部分直流电源成套装置都没有考虑纹波系数的运行监测要求，这在产品的实际运行中留下隐患。 新型阀控式铅酸电池由于其结构原理、生产工艺与开口电池相比都有较大的变化；小体积、贫液式对充电机和其应用环境都提出了新的要求，如蓄电池要求在+25的环境下，充电机的纹波系数≤0.5％等。为了提高变电站和电网的安全运行，就对直流电源的纹波系数进行监测提出了明确的规定，特别是对其供电质量有较高的要求。 三、 直流纹波系数监测对电网安全运行的重要性 继电保护装置的主处理为微机，对继电保护装置提供工作电源的大都是直流不间断电源，纹波大小对于微机装置的可靠运行至关重要，也就成为微机可靠运行的一个重要技术参数。众所周知，阀控式蓄电池对充电机的纹波要求十分严格，直流电源的纹波系数直接对电网的安全起到重要的影响，DL/T 5044-95《火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定》中指出：硅整流充电装置与蓄电池并联运行时，由充电设备引起的纹波系数不应大于2%；DL 478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》也规定直流电源电压纹波系数不应大于2%；因纹波系数较大会导致中央信号装置误动作和高频继电保护误发信号，DL/724-2000标准也明确提出了直流电源纹波的要求；GB/T856-2005 说明了直流电源纹波的重要性。根据必威体育精装版讨论的《电力用直流和交流一体化不间断电源标准》，纹波电压的测量方法为：用带宽20MHz示波器，扫描速度低于0.5s/DIV，示波器探头尽可能靠近被测装置，读取示波器显示的最大峰—峰值。峰值保持器的响应频率可达到20MHz，等于最大噪声频率的10倍，其采集的纹波电压峰-峰值包含了工频纹波和高频纹波，符合目前电力行业标准的要求。充电装置的纹波系数按照公式2计算。 公式（2） 式中?? d — 纹波系数；， δUW —纹波电压峰峰值； UZ—电压整定值； 电力行业的许多规程和技术条件都有对纹波做了明确的规定，对纹波的测试方法、计算方法都进了统一和规范。在实际的测量和使用过程中，直流电源是一个不间断工作电源，其工作负载也是不断变化。纹波系数和纹波电压的数值随着长期的带电运行会发生变化是固有的特性。国家电网十八项安全反措上也就提到了要经常性的监测纹波系数，不合格则要整改，从反面说明了直流纹波对电网安全运行的重要性。 四、 目前存在的主要问题 目前，各制造厂出厂时的直流电源成套装置技术指标均达到相关标准要求，但大部分装置往往都忽略了纹波系数监测这个功能。以采用可控硅型充电浮充电装置的直流系统为例，这类装置使纹波系数不大于2%的技术措施一般如下：移相触发回路母线直流电压、电流，发出可控硅触发信号，可控硅触发导通输出电压经匹配电抗器、电容器滤波后，电压纹波系数基本上能控制在2%以内。如果母线上并联蓄电池运行，因蓄电池本身是较大的容性负载，对于降低母线电压纹波系数非常有利，这时母线电压纹波系数实测值可能很低。但随着运行年限增加，元器件老化，或在蓄电