浅析继电保护中开关电源的故障分析及改进策略

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1、浅析继电保护中开关电源的故障分析及改进策暁【摘要】继电保护是保证电力系统安全，可靠运行的有力支撑。2012年7月30日和31日接连在印度北部的两次大停电事故是该国历史上最大的停电事故，同样自2012年9月份至12月，巴西在短短的三个月内连续发生6次大规模停电事故。这些重大停电事故，很大比例的原因是电网中某一环节发生故障，但是此时的继电保护装置没有按照设计的要求进行动作，再加上一些连锁的不利因素，从而造成大范围的电力事故。开关电源是作为继电保护中的主要功能模块，它能否正常工作对继电保护的可靠运行「分重要。本文结合实际的工

2、作经验以及国内外的相关研究，对继电保护中的开关电源故障进行简要的分析，并提出切实可行的改进策略，希望可以推进一步提高继电保护系统的可靠性。【关键字】继电保护；开关电源；故障分析；改进1.继电保护中的开关电源简述继电保护装置中所使用的开关电源必须能够在恶劣条件下可靠运行，可以适应-20〜+70°C的温度范围。因此与普通的电源相比，它有着自己的特点。1・1效率高，性能好继电保护用的开关电源常年都处于运行状态，如果功耗很大的话不仅会浪费大量的能源，而口会使温升增加，有可能导致周围的元器件长期处在高温环境下而失效。因此，高效率

3、的开关电源对继电保护装置来说是十分重要的。继电保护用的开关电源输出电源要求能够在AC176-264V之间的电压波动下可靠运行，输出的过冲电压以及暂态电压要低，而且对电压调整率和负载调整率等冇严格的要求。1.2体积小，重量轻继电保护中的开关电源将从电网获得的交流电压进行整流和滤波处理后输入进高频变压器，然后得到不同的脉冲电压。这样就会使电源的体积变的更小，不再使用原来笨重的工频变压器，更有利于节省继电保护装置的内部空间，从而大大降低了设备的成本。1.3抗干扰性优良继电保护所用的开关电源要严格按照国家的有关规定，对其进行抗

4、干扰试验，例如在辐射电磁场环境下、快速瞬变干扰环境下、静电放电干扰环境下、脉冲群干扰环境下等，按实验等级规定的实验值，干扰信号分别施加在电源输入回路，保障电源的正常工作。1.4安全可靠继电保护的开关电源要具有自动保护功能。这是因为电力系统在工作有可能出现各种未知的故障，例如短路、过压、过流等，这时就要求继电保护系统可靠的进行动作，开关电源自动工作，对各元件起到保护的作用。1.开关电源的故障分析及改进措施2.1电源波动，开关电源停止工作故障现象：开关电源的外部输入突然出现故障导致暂时失去电源，然后输入电压马上恢复了正常，

5、但是开关电源却没有继续工作，一直没有电压输出。只有通过手动断电、上电之后才能恢复到正常的状态。故障分析：首先我们要对开关电源的正常启动逻辑以及输出电压保护逻辑进行了解。当供电电源输入正常的工作电压后，输出电压+5V用来建立主回路，然后根据对输出电压时序的要求，经过一定时间的延时，大约为50毫秒，然后输出电压变为+24V。而输出电压的欠压保护逻辑却如下:当检测到任何一路的输出电压下降到额定电压的五分Z—以下时，那么欠压保护便会动作，并且没有自动恢复的功能。因此，上述因输入电压瞬时通断而引起电源欠压保护产生了误动作，根本的

6、原因是延时电路没有根据输入电压的变化而及时的进行复位，从而导致上电后错误的欠压信号没冇屏蔽掉，进而导致开关电源不能正常的输出电压。改进策略：改进的策略是在原有的保护环节上建立一个针对输入电压的检测电路，并且在延时电容上并联上电子开关，当输入电压低于设定的电压值时，也就是低于开关电源正常工作时的电压值，那么该电子开关便会闭合，从而延时电路复位。假如输入电压重新恢复到开关电源正常工作时的电压值时，那么给保护电路提供电源的延时电路重新开始工作，进而电源重启时的错误欠压信号就会被屏蔽掉，这样就可以彻底解决山于输入电压的瞬时波动

7、造成开关电源没有输出电压的问题。1.2启动电流由于过大致使供电电源发出过载报警故障现象：电源模块的正常额定功率为20.8W左右，电压为相电压220V,当输出为额定值时的输入电流约为0.13Ao当开关电源输入电压在缓慢的增加时，输入电流剧烈的上升，导致供电电源发出过载的警告。故障分析：经过认真的检测后发现当输入电压为60V时，此时电源启动瞬态电流约为0.2A,稳态电流为0.6A,启动时稳态电流和瞬态电流将为0.6士0.2A,从而造成输出电流快速的升高。由于一定的条件限制，这个电源模块的供电电源输出电流仅仅为0.5A,因而

8、会使供电电源发出过载报警。其根本原因是由于不仅开关电源工作时需要一定的功率，输出回路的启动也需要一定的功率。但是这些在设计中没有考虑全面，电源启动时的电压比较低，所以功率的突增，必然带来开关电源启动瞬态电流的激增,这时电流迅速变化会对供电电源造成很大的冲击，有可能使供电电源出现损坏。改进策略：开关电源启动时需要一定的功率，因此如果