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摘要:GZDW型直流电源操作系统是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统。它能可靠地满足输配电系统正常或非正常状态下的直流控制电源和高低压开关分合闸的供电需求，广泛适用于500kV以下的变配电站和60万kW以下发电厂的直流操作电源需求。文章针对GZDW型直流电源操作系统， 对直流屏和两路电源自动切换原理进行了介绍和说明，并对直流屏运行过程中出现故障的原因进行了分析，提出了解决的方法。
关键词：直流配电屏两路电源自动切换故障分析
中图分类号：TM592文献标识码： A
一、直流屏定义
直流屏是直流电源操作系统的简称。直流屏是在各类发电厂、变电站，为控制、信号、继电保护、自动装置、事故照明、应急电源和断路器操作等提供直流电源的一种专用电源设备。直流屏是一个独立的电源，它不受发电机、变电站用电及系统运行方式的影响，能在交流输入电源中断的情况下，保证持续提供直流电源，简单地说，直流屏就是提供稳定直流电源的设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性，如果直流屏出现故障，将直接影响变电站电力系统的正常运行，站内所有控制、信号、保护将会失去作用;事故照明、应急电源将处于瘫痪。所以当直流屏出现故障时，只有及时快速查找和处理故障，才能保证电力系统安全稳定的运行。
二、直流屏工作原理
蓄电池和整流器组成了变电站的直流屏，当有交流输入电源时，整流器工作，把交流电整流成直流电，与蓄电池共同协作，供给直流负荷稳定的直流电源。见图1
图1直流屏工作原理
整流器与蓄电池之间的协作关系如下:
1、正常运行时，由交流电源供给整流器工作电压，整流器输出电流分为两部分IL+IF，其中，电流IL向负荷输出提供电流，电流IF:为蓄电池提供充电电流。此时，整流器既向负荷输出供电，也向蓄电池充电，如图2所示。
图2 正常电流时
图3负荷所需电流大于整流器输出最大电流时
2、当负荷呈大电流时，整流器本身已不能满足负荷要求，即超过整流器所能输出的最大电流IMAX，这时将由整流器和蓄电池同时供电，蓄电池输出电流为IF，向负荷提供的电流输出为IL,IL= IF+IMAX，如图3所示
3、当交流输入电源停电或整流器故障时，整流器停止工作，由蓄电池向负荷提供电流，此时的负荷电流IL等于蓄电池输出电流IF，如图4所示。
图4整流器停止工作时
4、当从停电状态到电源恢复供电时，整流器再次启动，此时整流器既要向负荷输出供电，同时还要向蓄电池充电，补充蓄电池消耗的电能，直至蓄电池充电完毕。如图5所示。
图5 整流器重启时
蓄电池在放置过程中，由于自身放电，致使容量逐渐减少，为了保证电池的容量，就要进行辅助充电以达到必要的容量，这种充电的方式，即为浮充充电。为了补偿蓄电池在使用过程中，产生的电压和电解液比重不均匀的现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电，称为均衡充电;因事故停电，蓄电池组进行事故放电后的补充充电，也称为均衡充电。也就是说在正常工作情况下，蓄电池都在进行浮充充电，而在整流器停运的状态下，蓄电池放电量低于我们设定的额定电压值时，在整流器恢复运行时，将进行均衡充电。蓄电池的浮充低电压设定为233. 6V，在低于这个低电压时，整流器将对其进行均衡充电，当蓄电池电压达到233. 6V时，将进行浮充充电。
正常运行时，整流器屏上的电源监视装置显示如图6所示，此时，整流屏显示状态为:交流输入正常(交流输入指示灯点亮);整流器工作(整流器字体背景指示灯点亮);蓄电池正在进行浮充充电(浮充充电字体被点亮如处于均衡充电，则均衡充电字体被点亮);蓄电池工作正常(蓄电池符号被点亮);蓄电池容量满(容量显示框全部点亮，显示:为100%);动力负荷与控制负荷运行正常(动力负荷、控制负荷指示灯均亮);直流屏无报警(轻故障和重故障指示灯未亮);试验、消音、复归的指示灯均不亮，报警蜂鸣器不响;当直流屏出现故障时，蜂鸣器鸣叫报警。不同的故障报警显示不同，如浮充低电压异常、负荷低电压异常、直流系统接地等轻故障发生时，图6中“轻故障”的红色显示灯亮，而整流器停止、交流输入停止等重故障发生时，则图6中“重故障”的红色显示灯亮。
在直流屏中，除了整流器和蓄电池外，还有一个重要的部分，即交流输入电源部分。交流输入电源是直流屏能否正常供电的前提条件，而一般直流屏所需要的交流输入电源，都是由两路电源组成，一路主用，另一路备用。在主用电源停电时，备用电源自动切换，在主用恢复供电时，自动切换回主用。下面介绍一下两路电源自动切换的原理，自动切换原理图如图7所示。三相交流输入A1, B1,C1为1#输入电源，三相交流输入A2, B2, C2为2#输入电源。正常情况下，即1#, 2#交流输入电源供电正常时，在1#交流输入电源控制回路中，中间继电器ZJ线圈带电，使其常开触点ZJ闭合，同时2#交流输入电源回路中的ZJ常闭触点断开，2#交流输入电源控制回路中的2#接触器2CJ线圈不带电，那么，1#交流输入电源控制回路中的2CJ常闭触点是闭合的。因此，1#交流输入电源控制回路 ZJ-2CJ-1CJ回路通电，1#接触器1CJ的主触点闭合，1#交流输入电源主回路接通，1#交流输入电源被接入整流器
回路中，供给整流器交流电源。当1#交流输入电源突然中断时，中间继电器zJ线圈失电，其常开触点zJ打开，使ZJ-2CJ-1CJ回路断电，接触器1CJ主触点点断开，主回路断开。而此时在2#交流输入电源控制回路中，由于中間继电器ZJ线圈的失电，使ZJ常闭触点闭合，加之1#接触器1CJ线圈的失电，使1CJ的常闭触点也闭合。因此，2#交流输入电源控制回路中 ZJ-1CJ-2CJ回路通电，2#接触器2CJ线圈带电，使2#接触器2CJ主触点闭合，2#交流输入电源主回路接通，2#交流输入电源被接入整流器回路中，供给整流器交流电源。当1#交流输入电源恢复供电时，2#交流输入电源回路中的常闭触点ZJ打开，2#接触器线圈2CJ失电，2#接触器主触点断开，切断了2#交流输入电源供电，1#交流输入电源又被重新切换回整流器供电回路中去。
图6电源监视器
图7 两路电源原理
三、故障的分析和处理
1、故障现象
1）中央信号屏:预告报警铃响。
2)集控台:“直流系统异常”光字牌背景亮为橘黄色灯。
3)整流器屏:轻故障报警灯亮、重故障报警灯亮;蜂鸣器报警(见图6)查看当前运行状态为停电、整流器输出为零;查看报警故障为负荷低电压异常、浮充低电压异常。
4)电池屏:报警灯亮，电池电压低于209V，电池电压持续下降中。
2、故障的分析和处理
根据上述故障现象，因为整流器输出为零，蓄电池的浮充充电和均衡充电都无法进行，且负荷输出是由蓄电池供给的，蓄电池只有输出没有输入，当浮充电压低于233. 6V，而未及时进行浮充充电时，此时表现为，浮充低电压异常，图6中报警显示为轻故障;直流电源系统负荷输出电压设定值为209V，当直流输出低于209V时，表现为负荷低电压异常，图6中报警显示为重故障。我们对照直流屏控制原理图(如图8所示)，先查看是否有交流输入，图8 中的1XD交流输入指示灯被点亮，表示交流输入正常。然后打开整流器柜后门，发现变压器TRR及整流器单元的工作嗡嗡声都消失，说明变压器前端整流器交流输入开关MCCBR处无电压输入，用万用表测量，确认此处无电压。综合以上两点，可以确定故障部分就出在两路电源自动切换部分。首先用万用表量得交流输入电源三相电压正常。然后测量1#接触器1CJ上端，电压指示正常，而测其下端时，电压显示为零。这说明接触器的主回路触点1CJ未接通，即接触器线圈未带电，即1#电源控制回路ZJ-2CJ-1CJ未接通。在ZJ-2CJ-1CJ回路中，因2#电源无电，2#回路中的2#接触器2CJ始终是不带电的，即说明2CJ常闭触点始终是闭合的，那么问题就出在中间继电器ZJ常开接点或1#接触器1CJ线圈上了。先测量中间继电器ZJ线圈，线圈带电工作正常，量得2CJ线圈上无电压指示，最后将故障器件确定在中间继电器ZJ的常开接点上。因为中间继电器ZJ线圈带电，ZJ的常开接点应吸合，仔细观察，结果却发现中间继电器常开触点ZJ变形错位，虽然线圈吸合了，触点也动作了，可是触点根本没有接触上，而导致1#控制回路zJ2CJ-1CJ未接通。故障点找到后，断开1#交流输入电源，把变形的中间继电器触点矫正后，合上1#交流输入电源，交流接触器1CJ动作，整流器工作。整流器对蓄电池进行均衡充電(均衡充电字体被点亮)，负荷低电压异常故障自动解除，直流电源系统恢复正常工作。当蓄电池电压达到233. 6V以上时，均衡充电停止，进行浮充充电(浮充充电字体被点亮)。
图8直流屏控制原理
结语：
本文对直流屏两路电源自动切换原理和直流屏的工作原理做了简要的介绍，并对直流屏运行中出现的故障进行了分析。直流屏很关键的设备，平时要多观察直流屏报警窗口的提示，善于分析，争取能够快捷地查找故障点，快速地处理故障，保证系统的安全运行。
参考文献：
[1] 李道本.双电源自动切换装置选用探讨[J].电气应用，2005， 24（5）
[2] 殷炳忠.智能型双电源自动切换开关[J]电工电气.2010, （5）
[3] 陈文俊.对变电站直流系统运行维护问题的探讨[J].广东科技2008（20）
关键词：直流配电屏两路电源自动切换故障分析
中图分类号：TM592文献标识码： A
一、直流屏定义
直流屏是直流电源操作系统的简称。直流屏是在各类发电厂、变电站，为控制、信号、继电保护、自动装置、事故照明、应急电源和断路器操作等提供直流电源的一种专用电源设备。直流屏是一个独立的电源，它不受发电机、变电站用电及系统运行方式的影响，能在交流输入电源中断的情况下，保证持续提供直流电源，简单地说，直流屏就是提供稳定直流电源的设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性，如果直流屏出现故障，将直接影响变电站电力系统的正常运行，站内所有控制、信号、保护将会失去作用;事故照明、应急电源将处于瘫痪。所以当直流屏出现故障时，只有及时快速查找和处理故障，才能保证电力系统安全稳定的运行。
二、直流屏工作原理
蓄电池和整流器组成了变电站的直流屏，当有交流输入电源时，整流器工作，把交流电整流成直流电，与蓄电池共同协作，供给直流负荷稳定的直流电源。见图1
图1直流屏工作原理
整流器与蓄电池之间的协作关系如下:
1、正常运行时，由交流电源供给整流器工作电压，整流器输出电流分为两部分IL+IF，其中，电流IL向负荷输出提供电流，电流IF:为蓄电池提供充电电流。此时，整流器既向负荷输出供电，也向蓄电池充电，如图2所示。
图2 正常电流时
图3负荷所需电流大于整流器输出最大电流时
2、当负荷呈大电流时，整流器本身已不能满足负荷要求，即超过整流器所能输出的最大电流IMAX，这时将由整流器和蓄电池同时供电，蓄电池输出电流为IF，向负荷提供的电流输出为IL,IL= IF+IMAX，如图3所示
3、当交流输入电源停电或整流器故障时，整流器停止工作，由蓄电池向负荷提供电流，此时的负荷电流IL等于蓄电池输出电流IF，如图4所示。
图4整流器停止工作时
4、当从停电状态到电源恢复供电时，整流器再次启动，此时整流器既要向负荷输出供电，同时还要向蓄电池充电，补充蓄电池消耗的电能，直至蓄电池充电完毕。如图5所示。
图5 整流器重启时
蓄电池在放置过程中，由于自身放电，致使容量逐渐减少，为了保证电池的容量，就要进行辅助充电以达到必要的容量，这种充电的方式，即为浮充充电。为了补偿蓄电池在使用过程中，产生的电压和电解液比重不均匀的现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电，称为均衡充电;因事故停电，蓄电池组进行事故放电后的补充充电，也称为均衡充电。也就是说在正常工作情况下，蓄电池都在进行浮充充电，而在整流器停运的状态下，蓄电池放电量低于我们设定的额定电压值时，在整流器恢复运行时，将进行均衡充电。蓄电池的浮充低电压设定为233. 6V，在低于这个低电压时，整流器将对其进行均衡充电，当蓄电池电压达到233. 6V时，将进行浮充充电。
正常运行时，整流器屏上的电源监视装置显示如图6所示，此时，整流屏显示状态为:交流输入正常(交流输入指示灯点亮);整流器工作(整流器字体背景指示灯点亮);蓄电池正在进行浮充充电(浮充充电字体被点亮如处于均衡充电，则均衡充电字体被点亮);蓄电池工作正常(蓄电池符号被点亮);蓄电池容量满(容量显示框全部点亮，显示:为100%);动力负荷与控制负荷运行正常(动力负荷、控制负荷指示灯均亮);直流屏无报警(轻故障和重故障指示灯未亮);试验、消音、复归的指示灯均不亮，报警蜂鸣器不响;当直流屏出现故障时，蜂鸣器鸣叫报警。不同的故障报警显示不同，如浮充低电压异常、负荷低电压异常、直流系统接地等轻故障发生时，图6中“轻故障”的红色显示灯亮，而整流器停止、交流输入停止等重故障发生时，则图6中“重故障”的红色显示灯亮。
在直流屏中，除了整流器和蓄电池外，还有一个重要的部分，即交流输入电源部分。交流输入电源是直流屏能否正常供电的前提条件，而一般直流屏所需要的交流输入电源，都是由两路电源组成，一路主用，另一路备用。在主用电源停电时，备用电源自动切换，在主用恢复供电时，自动切换回主用。下面介绍一下两路电源自动切换的原理，自动切换原理图如图7所示。三相交流输入A1, B1,C1为1#输入电源，三相交流输入A2, B2, C2为2#输入电源。正常情况下，即1#, 2#交流输入电源供电正常时，在1#交流输入电源控制回路中，中间继电器ZJ线圈带电，使其常开触点ZJ闭合，同时2#交流输入电源回路中的ZJ常闭触点断开，2#交流输入电源控制回路中的2#接触器2CJ线圈不带电，那么，1#交流输入电源控制回路中的2CJ常闭触点是闭合的。因此，1#交流输入电源控制回路 ZJ-2CJ-1CJ回路通电，1#接触器1CJ的主触点闭合，1#交流输入电源主回路接通，1#交流输入电源被接入整流器
回路中，供给整流器交流电源。当1#交流输入电源突然中断时，中间继电器zJ线圈失电，其常开触点zJ打开，使ZJ-2CJ-1CJ回路断电，接触器1CJ主触点点断开，主回路断开。而此时在2#交流输入电源控制回路中，由于中間继电器ZJ线圈的失电，使ZJ常闭触点闭合，加之1#接触器1CJ线圈的失电，使1CJ的常闭触点也闭合。因此，2#交流输入电源控制回路中 ZJ-1CJ-2CJ回路通电，2#接触器2CJ线圈带电，使2#接触器2CJ主触点闭合，2#交流输入电源主回路接通，2#交流输入电源被接入整流器回路中，供给整流器交流电源。当1#交流输入电源恢复供电时，2#交流输入电源回路中的常闭触点ZJ打开，2#接触器线圈2CJ失电，2#接触器主触点断开，切断了2#交流输入电源供电，1#交流输入电源又被重新切换回整流器供电回路中去。
图6电源监视器
图7 两路电源原理
三、故障的分析和处理
1、故障现象
1）中央信号屏:预告报警铃响。
2)集控台:“直流系统异常”光字牌背景亮为橘黄色灯。
3)整流器屏:轻故障报警灯亮、重故障报警灯亮;蜂鸣器报警(见图6)查看当前运行状态为停电、整流器输出为零;查看报警故障为负荷低电压异常、浮充低电压异常。
4)电池屏:报警灯亮，电池电压低于209V，电池电压持续下降中。
2、故障的分析和处理
根据上述故障现象，因为整流器输出为零，蓄电池的浮充充电和均衡充电都无法进行，且负荷输出是由蓄电池供给的，蓄电池只有输出没有输入，当浮充电压低于233. 6V，而未及时进行浮充充电时，此时表现为，浮充低电压异常，图6中报警显示为轻故障;直流电源系统负荷输出电压设定值为209V，当直流输出低于209V时，表现为负荷低电压异常，图6中报警显示为重故障。我们对照直流屏控制原理图(如图8所示)，先查看是否有交流输入，图8 中的1XD交流输入指示灯被点亮，表示交流输入正常。然后打开整流器柜后门，发现变压器TRR及整流器单元的工作嗡嗡声都消失，说明变压器前端整流器交流输入开关MCCBR处无电压输入，用万用表测量，确认此处无电压。综合以上两点，可以确定故障部分就出在两路电源自动切换部分。首先用万用表量得交流输入电源三相电压正常。然后测量1#接触器1CJ上端，电压指示正常，而测其下端时，电压显示为零。这说明接触器的主回路触点1CJ未接通，即接触器线圈未带电，即1#电源控制回路ZJ-2CJ-1CJ未接通。在ZJ-2CJ-1CJ回路中，因2#电源无电，2#回路中的2#接触器2CJ始终是不带电的，即说明2CJ常闭触点始终是闭合的，那么问题就出在中间继电器ZJ常开接点或1#接触器1CJ线圈上了。先测量中间继电器ZJ线圈，线圈带电工作正常，量得2CJ线圈上无电压指示，最后将故障器件确定在中间继电器ZJ的常开接点上。因为中间继电器ZJ线圈带电，ZJ的常开接点应吸合，仔细观察，结果却发现中间继电器常开触点ZJ变形错位，虽然线圈吸合了，触点也动作了，可是触点根本没有接触上，而导致1#控制回路zJ2CJ-1CJ未接通。故障点找到后，断开1#交流输入电源，把变形的中间继电器触点矫正后，合上1#交流输入电源，交流接触器1CJ动作，整流器工作。整流器对蓄电池进行均衡充電(均衡充电字体被点亮)，负荷低电压异常故障自动解除，直流电源系统恢复正常工作。当蓄电池电压达到233. 6V以上时，均衡充电停止，进行浮充充电(浮充充电字体被点亮)。
图8直流屏控制原理
结语：
本文对直流屏两路电源自动切换原理和直流屏的工作原理做了简要的介绍，并对直流屏运行中出现的故障进行了分析。直流屏很关键的设备，平时要多观察直流屏报警窗口的提示，善于分析，争取能够快捷地查找故障点，快速地处理故障，保证系统的安全运行。
参考文献：
[1] 李道本.双电源自动切换装置选用探讨[J].电气应用，2005， 24（5）
[2] 殷炳忠.智能型双电源自动切换开关[J]电工电气.2010, （5）
[3] 陈文俊.对变电站直流系统运行维护问题的探讨[J].广东科技2008（20）