浅谈配电自动化终端配套供电电源.pdf

浅议“三遥”配电终端（DTU/FTU ）配套供电电源 武汉兴通力电源技术有限公司 陈虎 研发中心/高级工程师 2016年8月- 昆明 目 录 一、引言 二、“三遥”配电终端配套电源的基本要求 三、电源系统及主电源系统的基本构成 四、“三遥”配电终端电源的负载特点 五、必须引起高度重视的两大重要关注点 六、六项关键技术及实现 七、展望 八、结束语 一、引言 “三遥”配电自动化站所终端（简称DTU ）和馈线终端（简称FTU ）的运行可靠性直接影响 到配电自动化系统的运行可靠性。从以往的经验来看，电源异常是导致现场终端损坏或出现故 障的主要原因之一。因此，我们必须充分了解和高度重视终端配套供电电源，有必要对该电源 的基本要求、负载特性、关注重点和关键技术进行一下分析总结，以期能指导我们正确设计和 合理选用终端供电电源，确保终端供电电源的稳定可靠性。 二、 “三遥”配电终端配套电源的基本要求 1、主辅电源设计。主电源是由电力电子器件和控制策略构成的电子电源。辅电源也就是 后备电源，是由蓄电池或储能电容组成的化学电源。目前三遥终端主要使用铅酸蓄电池 作为后备电源。 2、主辅电源均需要为终端、通信设备和开关分合闸提供正常工作电源。因此都必须具备 足够的输出能力。 3、主辅电源必须做到无缝切换接入。 4、主电源必须具备对后备电源的管理功能。 三、电源系统及主电源系统的基本构成 1、电源系统基本构成： 2 、主电源系统基本构成：（以D30A-CQ500WD48P24MDG为例） 基于我公司专门从事电力行业开关电源的设计，以及三遥终端目前主 流的后备电源是铅酸电池的现实，现重点介绍一下带铅酸电池管理并为弹 簧操作机构提供电能的配套主电源。其基本构成如下图所示： 四、“三遥”配电终端电源的负载特点 本电源面临的负载特点： 1 、核心单元电路和通信设备。功耗比较稳定。 2 、需要补充电能的蓄电池。在充电时会有比较稳定的电能需求，电池充满后，所需 电能很少。但需要对蓄电池实现充放电管理。 3 、弹簧操作开关。开关分合闸时，瞬态功率比较大，开关不动作时，没有功率消耗。 综上所述，本电源的负载，既有相对稳定的负载，又有瞬时大功率突变的负载。一般 地，DTU系统稳态功率80W左右，操作开关时的瞬态功率500-1000W。FTU系统稳态功率50W 左右，操作开关时的瞬态功率500W-700W。 参见具体操作开关时的波形： 各种开关分合储能的实测电流波形(无后备电池) 峰值功率：589W 峰值功率： 643W 各种开关分合储能的实测电流波形(无后备电池) 峰值功率：1000W 峰值功率：820W,储能时间约8S 五、必须引起高度重视的两大重要关注点 1、铅酸电池的管理。 管理的目的：尽力保证电池的正常工作寿命。 2、开关的分合闸操作。 现实：因PT供电的功率（一般500VA ）、体积、成本等方面的影响，不需要也不 可能使用额定功率上千瓦的电源。 要求：必须在确保稳态输出能力的基础上，实现瞬态大功率的有效可靠供给。 因此,对电源设计带来了一定困难。 以上是不同于一般开关电源的关键所在，必须引起高度重视。 六、六项关键技术及实现 1、充放电管理 DTU/FTU应用中，充电防过充、放电防过放、久置后补充充电、定期活化、温度补偿、电 池放电短路保护和反接保护等措施都非常重要。 2、瞬时大功率的实现 合理的拓扑结构选择和环路设计是本电源实现瞬时大功率输出的关键。 我司具体措施： ①、按合理的拓扑结构特点，在极限温度范围和输入范围内选取功率器件并保证足够裕量。 ②、根据对操作机构特点的大量调研，采取特殊的多级保护方式（已获得专利），确保当 功率超出器件安全工作范围前能够可靠的保护。 ③、严把磁材、PCB设计关，提