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摘要：现如今，我国是智能化快速发展的新时期，高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点，已广泛应用于智能变电站直流系统中，为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统，然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析，重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现，这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。
关键词：智能变电站；直流系统；高频开关电源；UPS
引言
近年来，由于我国工业产业的高速发展，电力工程作为提高国家经济实力以及促进社会进步的重要力量，以及随着国家“坚强智能电网”规划的建立及推行，从根本上促进了我国电力事业高速发展，智能变电站作为国家实行坚强智能电网发展规划的重要环节，在实行过程中有效保障其运行稳定性和安全性是至关重要的。因此，本文就对我国现阶段智能变电站中应用的高频开关电源进行了简要的介绍，以此来对高频开关电源技术在智能变电站中的应用价值进行分析探讨。
1智能变电站中应用高频开关电源技术的重要意义
智能变电站中，直流电源系统是其重要组成部分，对变电站运行质量及运行效率有直接要求。直流电源系统主要肩负起继电保护、自动控制、开关分闸及紧急照明的功能，确保智能变电站符合电网现代化建设及管理要求。现阶段常用直流电源系统主要应用更具系统化、高效化优势的高频开关电源，借助冗余技术及均流技术来切实提升大功率直流电源的运行可靠性。
2智能变电站中高频开关电源技术应用
2.1N+1冗余技术和均流技术
直流充电电源、通信电源和UPS电源均采用N+1模块化并联冗余供电方式。高频开关电源的高频化、小型化、模块化促进了N+1冗余技术的发展。所谓N+1冗余是指当使用N个电源模块并联供电就能够满足所有负荷的电能需要，为了进一步提高供电可靠性，再多并联一个电源模块，保证当其中一个模块故障后，剩下的N个模块仍能满足供电要求。这种供电方式比仅用单台电源供电的可靠性高，而且热插拔方式允许随时将故障电源模块从系统退出，使得维护检修更方便。并联的各个电源模块的输出特性不可能绝对一致，输出电压对输出电流变化率越小，输出特性越好。在输出电压相同时，输出特性好的充电模块1会比充电模块2承载更大的电流，使得输出特性差的充电模块2承担很小的电流甚至空载，造成承载大电流的模块1发热严重，使用寿命降低。这就要求各个并联的电源模块能够均分充电电流。高频并联电源模块常用的均流技术：根据输出阻抗大小的均流技术，这种方法均流准确性较低；主从均流技术需要人为指定一个主模块，并与其他从模块进行通信，这种主从模块设置，不符合冗余设计中各模块地位相同可相互替代的要求和根据最大输出电流实现自动均流的民主均流技术。民主均流技术与主从均流技术最主要区别为：并联运行的各个电源模块中主模块的设定并不是人为事先指定的，而是根据哪个模块的输出电流最大，该模块就自动成为主模块，而剩余的则是从模块，这种自动设定主模块的方式能够实现冗余设计。
2.2均流技术
随着现代科学技术的发展，大部分的电子设备往往都需要大容量的直流电源供电，但由于单个电源组件功率容量有限，在需要大容量供电时，单个电源的开关管和整流管的开关应力就无法处理，并且散热问题也得不到解决。因此，为了实现单电源供电的大容量和提高其可靠性，将均流技术有效地应用于分布式电源系统中，以此来实现并联电源的均流模块供电方式。
在智能变电站中实现高频开关电源并联模块的有效应用，不仅可以使单电源实现大容量、高效率的电流传输，保证其可靠性，还有利于根据需要配置冗余系统，从而实现电源的模块化以及保证电源容量的可扩充性，以此来从根本上降低投入成本。
2.3交直流一体化电源系统的UPS电源模块
在站用变压器发生供电故障之后，UPS可以将可靠的电能提供给交换机、五防闭锁机以及后台监控机等重要的负荷。在具体的运行过程中UPS存在着2路输入电源，其在正常的时候经整流、逆变将由交流输入的电能提供给负载。如果中断交流输入，那么在经过逆变后，将由直流输入的电能提供给负载。在UPS中的逆变部分和整流部分仍然对高频开关电源技术进行了应用。除此之外，UPS的非常重要的发展方向就是冗余技术和模块化。
2.4直流充电模块
直流充电系统主要由交流配电子系统、充电子系统、直流馈电子系统及集中监控子系统组成。其中，交流配电子系统主要用于两路交流电源的备用系统。因受开关电源器件应用性能的影响，单一开关电源子系统的最大输出功率不高，无法满足实际供电需求。因此在直流充电系统中，经常会配置多个高频开关电源装置，切实提升系统输出功率。在将高频开关电源应用在直流充电模块时，隔离变压装置的占地面积及重量更小，确保直流充电模块外部形态更加满足智能变电站优化建设需求。同时，在高频开关电源技术实际应用过程中，相关工作人员也将其与软开关技术进行了有机结合，使高频开关电源模块实际运行期间的损耗降低，实际变换效率增高。为充分发挥出高频开关电源技术在直流电源系统中的应用有效性，相关工作人员也可采用绝缘检测系统及时发现发现正负母线可能存在绝缘问题，防止正负母线在接地期间出现触发误动作保护功能，影响直流电源系统乃至智能变电站的正常运行。在直流电源一体化系统内部，蓄电池的浮充电电压为2.28V左右。其中，监控装置可通过采集蓄电池端电压、充电电流和蓄电池电压巡检等方式时刻监督蓄电池运行状态。直流电源一体化系统内的直流馈线是紧急照明、开关分合闸及系统保护装置的重要连接部分，对系统电源稳定可靠的供应具有重要影响。
2.5交直流一体化电源系统的通信电源模块
在常规变电站中通信电源往往都是独立设置，从而将稳定可靠的电源提供给运动装置和融信设备。然而这种方式具有较高的设备投资、较大的占用空间等不足，而且其具有与站内直流系统相类似的一些功能，无法使智能变电站网络化、经济化以及简约化的要求得到满足。根据我国电网公司的最新规定，一些变电站必须要选择使用交直流一体化电源系统，不再单独配置通信电源，也就是经过DC/DC变换之后由直流系统向通信设备供电。在直流充电模块中选择冗余技术、均流技术、软开关技术、模块化小型化等高频开关电源技术在通信电源DC/DC变换器中同样适用。
结语
国家电网公司新投运变电站多数是智能变电站，对其可靠性有了更高要求。本文从直流充电电源、通信电源和UPS中高频开关电源技术的应用视角，分析了高频开关电源的模块化、小型化等优点。重点研究了并联高频开关电源模块提高直流电源可靠性的N+1冗余技术和均流技术。
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