继电保护用开关电源的故障分析与改进

继电保护用开关电源的故障分析与改进

【摘要】电力系统中的继电保护设备是为电力系统安全可靠运行保驾护航的重要设施。若继电保护设备发生故障，则直接影响到电网的可靠性与稳定性。就以往大型停电事故而言，大多属于连锁故障，尤其是继电保护设备故障导致的电网故障。笔者结合自身经验，首先探讨了继电保护装置意义及开关电源原；其次分析了继电保护用开关电源的优点；再次对继电保护用开关电源的常见故障进行了分析，并提出了针对性的改进措施；最后对全文进行了简单的总结。旨在与同行之间加强业务之间的交流，以不断强化继电保护用开关电源的故障得到及时的排除，最终促进整个继电保护装置安全高效的运行。

【关键词】继电保护；开头电源；故障；改进

自从人类掌握了电能后，将电能的效益发挥到了各个领域。现如今电能已是人类离不开的重要能源。随着电能的应用，继电保护设备快速发展。目前继电保护用开头电源是其主要的发展方向。是利用现代电力电子技术，对开关晶体管开启与关闭的时间比率进行科学的控制，进而形成能够稳定输出电压的一种电源。笔者对继电保护装置及开关电源的原理进行分析，将其中不足与同行进行探讨，望能共同提出更好的改进措施。从而在确保整个继电保护装置安全高效运行的同时促进电力服务水平的不断提升和优化。

1 继电保护装置意义及开关电源原理的探讨

开关电源是指将一种电源形态转换成其他形态，采取闭环控制管理输出量，开关使用半导体功率器件材料，科学的配置保护环节模块。在高压交流电传输至电源后，先会进行滤波，之后通过全桥整流线路，此时高压交流电转换成高压直流电；开关电路再将高压直流电调制为高压脉动直流电；再经由开关变压器，高压转换为低压，则得到脉动直流电，最后利用低压滤波电路实施整流与滤波，则能得到设备所需的低压直流电，这就是开关电源的工作原理。国内外的大型停电事故大多直接与继电保护设备有直接关联，继电保护系统的维护工作也是电力企业所重视的要点。继电保护长时间使用则会产生隐形故障，当系统正常运行时，继电保护设备也正常运行，若系统发生变化，则隐形故障就将被触发，导致大面积的停电。而隐形故障往往难以发现，在继电器切除故障后，系统潮流将进行重新分配，此时可能导致隐形故障的误操作，进而发生连锁反应，使停电事故进一步扩大范围。所以必须切实掌握其开关电源原理，才能更好地对其故障进行分析和改进。

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 继电保护用开关电源的常见故障分析及改进

继电保护用开关电源往往考虑到众多因素，如保护、时序等，因此设备功能要求较多，这也大大增加了开关电源设计中的质量隐患。且与民用电器的工作环境而言，供电保护装置有着更高的要求，这也是导致继电保护用开关电源发生故障的重要原因。笔者着重介绍了两种设计不合理而导致的故障。

3.1 输入电源存在明显波动，开关电源不工作

这类现象主要表现在外部输入电源突然断开，但之后自动恢复，而开关电源始终停止工作，需要工作人员手工断电、上电才能正常工作。利用便携式波形记录仪对输出电压与输入电压进行记录，发现输出电源断开时间长短不同，将出现不同的情况。若电源短暂断开（低于70ms）后恢复，则电源断开对开关电源没有实质的影响，因为+5V输出电压与+24V输出电压均为消失；若电源断开一定时间（100ms与200ms之间）后恢复，则开关电源不能自动恢复工作；若电源断开时间较长（高于250ms）后恢复，则+5V输出电压与+24V电压都不复存在，而此时与开关电源的启动过程大约一致。

要对这类故障进行分析，首先需要掌握开关电源的启动逻辑与输出电压的保护逻辑。先建立输出电压+5V，输入工作电压主回路，根据输出电压的时序标准，在延时55ms后建立+24V输出电压。常规输出电压欠压保护逻辑是在任意输出电压降至20%Un时，欠压发生保护动作，且不会自动恢复。实际上，在逻辑更换前，由于输出电压快速断开，以致诱发电源欠压保护发生误动作，这是因为延时线路未能依照输入电压的改变自动复位，而在人工上电时，发生明显的欠压信号，最后产生误动作。

改进措施则主要是将输入电压检测线路设置在保护环节上，进行及时的检测。并可以考虑在延时电容上安装一个电子开关，若输入电压小于额定值，则电子开关将关闭，进而推迟电路的自动复位，若此时输入电压升至额定值，电子开关打开，则延时电路进入延时阶段，准备为保护电路供电，欠压信号也将在电源重启前及时屏蔽，进而妥善的处理了因输入电压快速故障断开而引起的误保护动作。之后可以再次利用便携式波形记录仪，进行故障重演，记录相关数据。

3.2 启动电流过大引起的电源过载警报

启动电流过大引起的电源过载警报这一故障的现象主要是当开关电源输入电压增加到一定程度时，导致了输入电流急剧增加，以致供电电源发生过载。经过多方试验，发现继电保护用开关电源时，若输入电压在60V左右，则电源启动时的瞬态电流与稳态电流分别在200mA、600mA，而常用电源模块的供电电源只有500mA的输出，与600±200mA不相匹配，以致出现输出电流增加，供电电源过载等故障。继电保护用开关电源工作时，要求一定的功率，而以往设计中对输出回路启动所需的功率缺少考虑，因此在启动时电压不足，导致功率激增，最终导致开关电源启动时发生瞬态电流急剧增加的问题，电流急剧增加将对供电电源造成影响。

改进措施则要充分考虑到各个细节，已知启动所需的功率一定，则要达到降低启动电流的目的，可以采取增加启动电压的方式，通常可将开关电源的启动电压设置在140V左右。也能有效的预防应输入电压急剧下降时，对供电回路造成的不良影响。将开关电源的启动电压调节至140V后，可使用试验仪模拟输入电压进行验证启动。

4 结束语

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。

参考文献：

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[2]苏文哲.继电保护用开关电源的故障分析及改进[J].科技传播，2012（22）.

[3]孙通.浅析继电保护中开关电源的故障分析及改进策略[J].科技与企业，2013（05）.