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一种继电保护专用开关电源常见问题分析一、引言 随着电力系统稳定性、可靠性的不断发展，继电保护技术也取得了迅速发展，而开关电源犹如人体的心脏，是微机型继电保护装置的动力，是继电保护装置能够正常工作的基本保证。从现场继电保护装置发生故障的统计资料可以看出与开关电源性能不良有关的占了较大一部分。 二、XJ604-1335型开关电源概述 开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种用电要求。由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。 以AC2DC的变换为例，采用大功率开关管的高频整流电源，不但可以方便地得到不同的电压等级，更重要的是甩掉了体大笨重的工频变压器及滤波电感电容。由于采用高频功率变换，使电源装置显著减小了体积和重量，而有可能和设备的主机体积相协调，并且使电性能得到进一步提高。开关电源的使用为国家节省了大量铜材、钢材和占地面积。由于变换效率提高，能耗减少，降低了电源周围环境的室温，改善了工作人员的环境。 （一）X开关电源设计特点与技术指标 1．采用一片TOP224P型三端单片开关电源，配PC817A型光耦合器，构成带稳压管的光耦反馈电路，能将85V～265V交流输入电源Uc变换成24V、5V、±15V的直流稳压输出。 2．电路简单，稳压性能好，成本低。外围电路所需元器件少。其电压调整率和负载调整率约为±1%，电源效率可达78%。在25的环境温度下，可连续输出20W的功率。峰值输出功率为30W。 3．体积小，重量轻。TOP224P利用印刷板上的敷铜箔散热，不需外接散热片。设计印制板时需专门留出一块敷铜区，作为TOP224P的散热板。当PO=20W时，敷铜面积S=8cm2；PO=15W，S=3.6cm2。 4．便于对电路进行改进。只需重新设计高频变压器，改变匝数比和增加少量元件，即可实现多路稳压输出或恒流输出。 该模块的主要技术指标如下： 交流输入电压范围：Uc=85～265V 输入电压频率：f=47～440Hz 输出直流电压：UO1=5V±5%，UO2=24V±5% 最大输出电流：IOM=1.67A 连续输出功率：PO=20W（TA=25），或15W（TA=50） 电压调整率（Uc=85～265V）：SV=±1% 负载调整率（IO=0.167～1.67A）：SI=±1% 效率：η=78% 输出纹波电压的最大值：±60mV 工作温度范围：TA=0～50 （二）微机型继电保护装置对开关电源的特殊要求 继电保护装置的特殊性要求其专用开关电源开机电压启动时间5V先于24V，40～140ms，保持时间24V先于5V，20ms以上，启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间，以一输出为5V的电源供应器为例，启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间，以一输出为5V的电源供应器为例，保持时间为从关机起到输出电压低于4.75V为止的时间。 时序逻辑如下，24V主要用于开出回路驱动跳闸出口继电器，5V用于CPU单元运行程序判定是否需要出口，开机建立时间5V先于24V即先使程序进入正常运行状态，所保护电力线路正常时，可有效闭锁出口回路，防止继电保护装置误动，如果24V先于5V建立，此时开出回路状态不能确定，可能造成误动。消失时间24V先于5V的情况可做类似分析。 本次测试过程中，主要采用了拉合直流输入电压220V的方法，在装置实际运行当中，也会遇到同样运行状态，如安装、更换装置的保险丝时，人为的旋紧螺帽时，会产生频繁的抖动，且此方法易于暴露正常开关输入电压时不易发现的隐患。该开关电源与WXH—25A保护装置配套实验情况如下。 三、实验现象及原因分析 （一）现象 第一次实验过程中，频繁拉合直流电源220V时：（1）在24V建立过程中有抖动现象经录波如图1；（2）偶有5V先于24V建立的时间少于40ms现象如图2，尖峰电压18.4V，上电5V先于24V建立时间为26.60ms。第二次实验过程中，在电源不带任何负载的情况下，频繁拉合直流电源220V时，偶有24V比5V先建立的现象如图3，左边尖峰电压24.3V，上电24V先于5V建立时间为337.50ms。 图1 ??24 V建立过程中的抖动现象 图2 5 V先于24V建立的时间少于40ms 图3? 24V比5V先建立的现象 （二）分析过程 电源用纯电阻做负载进行实验过程中，24V建立过程中没有抖动现象，用容性负载做同样试验，偶有现象（1）出现。该电源在与WXH-25A继电保护装置配套实验时，该装置相当于一个容性负载，容性负载在上电的瞬间相当于输出短路，当输出电容容量小时，24V输