直流電源的紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)必要性

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1、直流電源的紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)必要性　　摘?要：介紹了紋波的產(chǎn)生；分析了對(duì)紋波進(jìn)行監(jiān)測(cè)的原因，直流紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要性，及目前直流電源成套裝置存在的問題，并結(jié)合實(shí)際闡述了常規(guī)監(jiān)測(cè)的方式，說明了對(duì)直流電源的紋波系數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的必要性。?　　關(guān)鍵詞：直流電源紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)??一、紋波的產(chǎn)生???紋波就是一個(gè)直流電壓中的交流成分。直流電壓本來應(yīng)該是一個(gè)固定的值，但是很多時(shí)候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不干凈，就會(huì)有剩余的交流成分，即使是用電池供電也會(huì)因負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生波紋。事實(shí)上，即便是最好的基準(zhǔn)電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的。如下圖：　　要觀察，可以用示波器來

2、看，就會(huì)看到電壓上下輕微波動(dòng)，就像水紋一樣，所以形象地稱做紋波。紋波的表示方法可以用有效值或峰值來表示，也可以用絕對(duì)量，或者相對(duì)量來表示。例如一個(gè)電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為100V/5A，測(cè)得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的絕對(duì)量，而相對(duì)量即紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/100V=0.01%，即等于萬分之一。??二、進(jìn)行紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)原因分析　　隨著電力電子技術(shù)及微機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，微機(jī)型的繼電保護(hù)裝置在變電技術(shù)中大量使用。由于微機(jī)對(duì)其工作電源有很高的技術(shù)要求，特別是對(duì)電源紋波的要求更加苛刻，因此變電站對(duì)直流電源的各種技術(shù)指標(biāo)和可行性提出了更高的要求。

3、隨著新型高頻開關(guān)電源技術(shù)的不斷進(jìn)步，其大功率技術(shù)和高穩(wěn)定性使高頻開關(guān)電源具有可靠性高、維護(hù)量小、體積小、紋波小、穩(wěn)壓精度好、穩(wěn)流精度高、使用性能卓越等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的變電站現(xiàn)場(chǎng)都大量的安裝了新型的直流電源，使直流電源對(duì)閥控式電池和高頻電源的充電機(jī)得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。目前直流電源成套裝置制造廠出廠產(chǎn)品普遍具有技術(shù)性能指標(biāo)高、監(jiān)控功能強(qiáng)的特點(diǎn)，但大部分直流電源成套裝置都沒有考慮紋波系數(shù)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)要求，這在產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行中留下隱患。?　　新型閥控式鉛酸電池由于其結(jié)構(gòu)原理、生產(chǎn)工藝與開口電池相比都有較大的變化；小體積、貧液式對(duì)充電機(jī)和其應(yīng)用環(huán)境都提出了新的要求，如蓄電池要求

4、在+25℃的環(huán)境下，充電機(jī)的紋波系數(shù)≤0.5％等。為了提高變電站和電網(wǎng)的安全運(yùn)行，就對(duì)直流電源的紋波系數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)提出了明確的規(guī)定，特別是對(duì)其供電質(zhì)量有較高的要求。三、直流紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要性　　繼電保護(hù)裝置的主處理為微機(jī)，對(duì)繼電保護(hù)裝置提供工作電源的大都是直流不間斷電源，紋波大小對(duì)于微機(jī)裝置的可靠運(yùn)行至關(guān)重要，也就成為微機(jī)可靠運(yùn)行的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)。眾所周知，閥控式蓄電池對(duì)充電機(jī)的紋波要求十分嚴(yán)格，直流電源的紋波系數(shù)直接對(duì)電網(wǎng)的安全起到重要的影響，DL/T5044-95《火力發(fā)電廠、變電所直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中指出：硅整流充電裝置與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由充電設(shè)備引

5、起的紋波系數(shù)不應(yīng)大于2%；DL478-92《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》也規(guī)定直流電源電壓紋波系數(shù)不應(yīng)大于2%；因紋波系數(shù)較大會(huì)導(dǎo)致中央信號(hào)裝置誤動(dòng)作和高頻繼電保護(hù)誤發(fā)信號(hào)，DL/724-2000標(biāo)準(zhǔn)也明確提出了直流電源紋波的要求；GB/T856-2005說明了直流電源紋波的重要性。根據(jù)最新討論的《電力用直流和交流一體化不間斷電源標(biāo)準(zhǔn)》，紋波電壓的測(cè)量方法為：用帶寬20MHz示波器，掃描速度低于0.5s/DIV，示波器探頭盡可能靠近被測(cè)裝置，讀取示波器顯示的最大峰—峰值。峰值保持器的響應(yīng)頻率可達(dá)到20MHz，等于最大噪聲頻率的10倍，其采集的紋波電壓峰-峰值包含了工

6、頻紋波和高頻紋波，符合目前電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。充電裝置的紋波系數(shù)按照公式2計(jì)算。公式（2）式中??d—紋波系數(shù)；，δUW—紋波電壓峰峰值；UZ—電壓整定值；　　電力行業(yè)的許多規(guī)程和技術(shù)條件都有對(duì)紋波做了明確的規(guī)定，對(duì)紋波的測(cè)試方法、計(jì)算方法都進(jìn)了統(tǒng)一和規(guī)范。在實(shí)際的測(cè)量和使用過程中，直流電源是一個(gè)不間斷工作電源，其工作負(fù)載也是不斷變化。紋波系數(shù)和紋波電壓的數(shù)值隨著長(zhǎng)期的帶電運(yùn)行會(huì)發(fā)生變化是固有的特性。國家電網(wǎng)十八項(xiàng)安全反措上也就提到了要經(jīng)常性的監(jiān)測(cè)紋波系數(shù)，不合格則要整改，從反面說明了直流紋波對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要性。?四、目前存在的主要問題　　目前，各制造廠出廠時(shí)的直流電源成套

7、裝置技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但大部分裝置往往都忽略了紋波系數(shù)監(jiān)測(cè)這個(gè)功能。以采用可控硅型充電浮充電裝置的直流系統(tǒng)為例，這類裝置使紋波系數(shù)不大于2%的技術(shù)措施一般如下：移相觸發(fā)回路母線直流電壓、電流，發(fā)出可控硅觸發(fā)信號(hào)，可控硅觸發(fā)導(dǎo)通輸出電壓經(jīng)匹配電抗器、電容器濾波后，電壓紋波系數(shù)基本上能控制在2%以內(nèi)。如果母線上并聯(lián)蓄電池運(yùn)行，因蓄電池本身是較大的容性負(fù)載，對(duì)于降低母線電壓紋波系數(shù)非常有利，這時(shí)母線電壓紋波系數(shù)實(shí)測(cè)值可能很低。但隨著運(yùn)行年限增加，元器件老化，或在蓄電池臨時(shí)更換操作時(shí)，如不