從開關電源工作原理入手，分析了兩種故障現象：1）輸入電源波動，導致開關電源停止工作；2）開關電源的啟動電流過大，導致供電電源過載告警。通過試驗分別重現了以上兩種故障現象，分析了故障原因：1）由於設計時未考慮保護延時放電回路

，輸入電壓快速通斷導致電源欠壓保護誤動作；2）啟動功率一定的情況下
，啟動門檻設置過低
，導致啟動電流過大。並把改進後的開關電源與改進前的開關電源進行了對比驗證。

 

 

繼ji電dian保bao護hu裝zhuang置zhi對dui電dian力li係xi統tong的de安an全quan可ke靠kao運yun行xing有you著zhe十shi分fen重zhong要yao的de作zuo用yong

，繼ji電dian保bao護hu裝zhuang置zhi故gu障zhang所suo造zao成cheng的de電dian網wang故gu障zhang在zai電dian網wang故gu障zhang中zhong所suo占zhan的de比bi重zhong較jiao高gao。據ju資zi料liao：2007年

，國家電網公司110kV及以下係統保護裝置保護共發生不正確動作37次
，其中40.54%為運行部門繼電保護人員責任，製造部門責任占37.84%，在製造部門責任中，製造質量不良為主要原因。jidianbaohuyongkaiguandianyuanshijidianbaohuzhuangzhizhongdezhuyaogongnengmokuai，jidianbaohuyongkaiguandianyuanshiliyongxiandaidianlidianzijishu
，kongzhikaiguanjingtiguankaitongheguanduandeshijianbilv，weichiwendingshuchudianyadeyizhongdianyuan。dianyuanxingnengdehaohuaizhijieyingxiangdaojidianbaohuzhuangzhikekaoxing。

 

本ben文wen從cong開kai關guan電dian源yuan的de原yuan理li入ru手shou，以yi測ce試shi的de角jiao度du，對dui兩liang種zhong有you故gu障zhang的de電dian源yuan模mo塊kuai通tong過guo試shi驗yan再zai現xian其qi故gu障zhang現xian象xiang，並bing分fen析xi了le其qi故gu障zhang原yuan因yin
，最zui後hou對dui改gai進jin後hou的de開kai關guan電dian源yuan進jin行xing了le對dui比bi驗yan證zheng。

 

 

用半導體功率器件作為開關，將一種電源形態轉變為另一形態，用閉環控製穩定輸出，並有保護環節的模塊
，叫做開關電源。

 

高壓交流電進入電源
，首先經濾波器濾波，再經全橋整流電路，將高壓交流電整流為高壓直流電；然後由開關電路將高壓直流電調製為高壓脈動直流；隨後把得到的脈動直流電，送到高頻開關變壓器進行降低，最後經低壓濾波電路進行整流和濾波就得到了適合裝置使用的低壓直流電。

 

電源工作原理框圖如圖1所示。

 

 

 

由於繼電保護用開關電源功能要求較多，需考慮時序、保(bao)護(hu)等(deng)因(yin)素(su)，因(yin)此(ci)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)的(de)故(gu)障(zhang)風(feng)險(xian)較(jiao)高(gao)。另(ling)外(wai)供(gong)電(dian)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)又(you)教(jiao)民(min)用(yong)電(dian)器(qi)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)苛(ke)刻(ke)

，影(ying)響(xiang)繼(ji)電(dian)保(bao)護(hu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。本(ben)文(wen)著(zhe)重(zhong)分(fen)析(xi)了(le)兩(liang)種(zhong)因(yin)設(she)計(ji)缺(que)陷(xian)而(er)造(zao)成(cheng)故(gu)障(zhang)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)。

 

2.1 輸入電源波動
，開關電源停止工作 

 

1）故障現象：外部輸入電源瞬時性故障，隨後輸入電壓恢複正常，開關電源停止工作一直無輸出電壓，需手動斷電、上電才能恢複。

 

2）故障再現：yongjidianbaohushiyanyi，kongzhishurudianyazhongduanshijian，tongguobianxieshiboxingjiluyijilushurudianyaheshuchudianyadebianhua。kongzhishurudianyazhongduanshijianchangduan，faxianshuchucunzairuxiasanzhongqingkuang：

 

a）輸入電源中斷一段時間（約100～200ms）後恢複，此後輸入電壓恢複正常，開關電源不能恢複工作。（此過程為故障情況），具體時序圖見圖2所示。

 

 

b）輸入電壓長時中斷（大於250ms）後恢複
，+5V
、+24V輸出電壓均消失，此過程與開關電源的正常啟動過程相同。具體時序圖見圖3所示。

 

 

c）輸入電壓短暫中斷（小於70ms）後恢複，+5V輸出電壓未消失
，而+24V輸出電壓也未消失，對開關電源正常工作沒有影響。具體時序圖見圖4所示。輸入電壓消失時間短暫，由於輸出電壓未出現欠壓過程，電源欠壓保護也不會動作。

 

 

3）故障分析：要分析此故障，應先了解該開關電源的正常啟動邏輯和輸出電壓保護邏輯。

 

輸入工作電壓
，輸出電壓+5V主回路建立
，然後由於輸出電壓時序要求
，經延時約50ms，+24V輸出電壓建立。

 

輸出電壓欠壓保護邏輯為：當輸出電壓任何一路降到20% Un以下時，欠壓保護動作，且不能自恢複。

 

更geng改gai邏luo輯ji前qian，因yin輸shu入ru電dian壓ya快kuai速su通tong斷duan而er引yin起qi的de電dian源yuan欠qian壓ya保bao護hu誤wu動dong作zuo
，其qi根gen本ben原yuan因yin是shi延yan時shi電dian路lu沒mei有you依yi據ju輸shu入ru電dian壓ya的de變bian化hua及ji時shi複fu位wei，使shi得de上shang電dian時shi的de假jia欠qian壓ya信xin號hao得de不bu到dao屏ping蔽bi
，從cong而er產chan生sheng誤wu動dong作zuo
，如ru圖tu2所示。

 

4）解決措施：采取的措施是在保護環節上增加輸入電壓檢測環節，並在延時電容上並接一個電子開關，隻要輸入電壓低於定值（開關電源停止工作前的值）
，該gai電dian子zi開kai關guan便bian閉bi合he
，延yan時shi電dian路lu複fu位wei，若ruo輸shu入ru電dian壓ya重zhong新xin上shang升sheng至zhi該gai設she定ding值zhi
，給gei保bao護hu電dian路lu供gong電dian的de延yan時shi電dian路lu重zhong新xin開kai始shi延yan時shi，電dian源yuan重zhong啟qi動dong時shi的de假jia欠qian壓ya信xin號hao被bei屏ping蔽bi，徹che底di解jie決jue了le由you於yu輸shu入ru電dian壓ya快kuai速su波bo動dong所suo產chan生sheng的de電dian源yuan誤wu保bao護hu。從cong而er避bi免mian了le圖tu2的情況
，直接快速進入重新上電邏輯
，此時的輸出電壓建立過程見圖3所示。邏輯回路見圖5所示。

 

 

5）試驗驗證：yongjidianbaohushiyanyizhuangtaixuliemonishurudianyuanzhongduan，yongbianxieshiboxingjiluyijilushuchudianyasuishurudianyadebianhuaboxing。tiaozhengshurudianyazhongduanshijian
，faxiantiaozhenghoudedianyuanjinchuxianb）
、c）兩種情況，不再出現a）即故障情況。

 

2.2 啟動電流過大，導致供電電源過載告警

 

1）故障現象：電源模塊穩態工作電壓為220V
，額定功率為20.8W，額定輸出時輸入電流約為130mA。當開關電源輸入電壓緩慢增大時，導致輸入電流激增，引起供電電源過載告警。

 

2）故障分析：經查發現輸入電壓為60V時，電源啟動，此時啟動瞬態電流約為200mA，穩態電流為600mA，啟動時穩態電流和瞬態電流將為600±mA
，造成輸出電流激增。而由於條件限製，此電源模塊的供電電源輸出僅為500mA，因此造成供電電源過載。

 

由you於yu開kai關guan電dian源yuan工gong作zuo需xu要yao一yi定ding的de功gong率lv，設she計ji中zhong由you於yu未wei考kao慮lv到dao電dian源yuan啟qi動dong時shi
，輸shu出chu回hui路lu的de啟qi動dong需xu要yao一yi定ding的de功gong率lv
，而er啟qi動dong電dian壓ya比bi較jiao低di，所suo以yi功gong率lv的de突tu增zeng，必bi然ran帶dai來lai開kai關guan電dian源yuan啟qi動dong瞬shun態tai電dian流liu的de激ji增zeng，電dian流liu的de激ji增zeng對dui供gong電dian電dian源yuan有you較jiao大da的de衝chong擊ji。

 

3）解決措施：啟動需要的功率一定，如果要減小啟動電流，可以考慮增加啟動電壓的門檻。將開關電源的啟動電壓提高到130～140V。

 

4）試驗驗證：調整開關電源的啟動電壓後
，通過試驗儀模擬輸入電壓緩慢啟動。當開關電源在滿載情況下，試驗中緩慢上升輸入電壓（上升速率5V/s或10V/s），從0～130V啟動
，啟動時穩態電流降低到200～220mA，穩態電流大約為200±100mA
，因而啟動時穩態電流和瞬態電流將為400±100mA，啟動電流教改進前減小300mA
，不會對供電電源造成太大的衝擊。可有效避免輸入電壓瞬間降低時，給整個供電回路造成較大的電流衝擊。

 

 

從(cong)以(yi)上(shang)問(wen)題(ti)分(fen)析(xi)可(ke)知(zhi)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)時(shi)
，需(xu)要(yao)關(guan)注(zhu)電(dian)能(neng)變(bian)換(huan)的(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)
，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)建(jian)立(li)和(he)消(xiao)失(shi)時(shi)序(xu)和(he)電(dian)源(yuan)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，是(shi)緊(jin)密(mi)聯(lian)係(xi)的(de)，當(dang)其(qi)中(zhong)的(de)某(mou)一(yi)環(huan)節(jie)存(cun)在(zai)缺(que)陷(xian)時(shi)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)就(jiu)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。因(yin)此(ci)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)前(qian)，應(ying)重(zhong)點(dian)進(jin)行(xing)兩(liang)種(zhong)工(gong)作(zuo)：

 

1）考慮諸如此類的問題，如啟動功率一定時
，啟動電壓門檻過低會產生輸出電流瞬態突增的現象。

 

2）在設計後盡可能依據繼電保護用開關電源行標，經專業測試部門驗證。從而設計出穩定可靠的開關電源。