众所周知，DC操作电源是水电厂的核心，不仅为二次设备提供持续的DC电源，为事故照明提供电源，而且为断路器的开关线圈提供冲击电流。因此，DC操作电源的使用和维护直接关系到整个电厂的安全生产和运行。传统操作电源一般为交流操作电源、硅整流DC操作电源和电池DC操作电源。由于这些操作电源可靠性低、体积大、效率低，1+1冗余投资等诸多不足，体积小、重量轻、效率高、纹波系数小、动态响应快、控制精度高，模块可叠加输出，N+1冗余的智能高频开关电源系统被替代。智能高频开关电源系统将整流器、调压装置、馈出电路、保护报警电路和监控系统有机结合，通过计算机管理弥补了以往直流操作电源的不足。以下是水电厂直流系统的一些例子。

1.水电厂直流系统特点分析

水电厂直流系统采用开关电源独特的模块化设计，N+1冗余，系统采用自然冷却方式，平均无障碍时间增加，适应环境相对恶劣的场所。充电模块可以带电热插拔，平均维护时间大大降低，充电模块应用于充电模块ALLNONE结构，使维修过程方便简单。硬件采用低差自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度为5%。防雷电绝缘措施可靠，绝缘监测装置实时监测系统绝缘情况，确保系统和人身安全。监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光报警。系统各部分的参数可通过监控模块设置。具有平稳调节输出电压和电流、自动补偿蓄电池温度等先进功能。此外，还有多个扩展口，可接入各种外部设备，如蓄电池检测设备或绝缘检测装置等。现代电力电子与计算机网络技术相结合，实现电源系统“遥控、遥控、遥信、遥控”，实现无人值守[1]。电池自动管理和保护，实时自动监控电池端电压、充放电电流，智能控制电池均浮充电，配备电池过压和充电过流声光报警装置[2]。

2.水电厂直流系统工作原因

2.1交流输入正常时的情况

当系统交流输入正常时，通过交流切换控制电路选择两个交流输入，并通过交流配电单元为各充电模块供电。充电模块将三相交流电转换为220V或110VDC，隔离二极管后输出，一方面给电池充电，另一方面给负载提供正常的工作电流。监控部分采用配电方式对系统进行监控。充电柜和馈电柜的运行参数分别由配电监控电路和模块监控电路采集处理，然后通过串行通讯口向监控模块报告处理后的信息。监控模块统一处理后，显示在液晶屏上[3]。同时，系统可以通过人机交互操作进行设置和控制，必要时可以访问远程监控。监控模块还可以对每个充电模块进行均匀/浮动充电控制和限流控制，保证电池正常充电，延长电池寿命。

2.2.交流输入停电或异常情况

当交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池供电负荷。监控模块监测电池电压，

放电时间，当电池放电到设定的欠压点时，监控模块报警。交流输入恢复正常后，充电模块向电池充电。

3.直流系统在使用过程中的基本要求

智能高频开关电源系统设备智能化程度高，两路交流电源具有自动倒换功能；采用模块化、热插拔结构；实施集中监控管理，合理配置备份设备；电池采用免维护铅酸电池，

虽然带来了很多便利，但在使用过程中要严格按照使用要求，确保电源系统的安全运行。(1)高频开关电源系统对环境温度要求不高，在-5℃～+40℃它们可以正常工作，但需要室内清洁，灰尘少，具有抗静电干扰能力。否则，绝缘电阻会降低，线路和部件会受到侵蚀，

甚至破坏系统的正常工作状态。电池对温度要求较高，标准使用温度为25℃,最佳环境温度为+20℃～+25℃。如果温度过低，电池容量就会下降，温度每下降1次℃,其容量下降6‰;随着温度的升高，电池的放电容量会增加，但寿命会降低。如果在高温下长期使用，温度每增加10次℃,电池寿命约为一半。(2高频开关电源系统中设置的参数必须控制在规定的指标内，使用时不能随意更改。(3)直流电源系统在使用中应避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满载状态下长期运行。由于其工作性质，DC操作电源系统几乎处于连续运行状态，增加大功率负荷或在基本满载状态下工作会导致整流模块故障[4]。（4）由于电池组输出电流大，电击危险，装卸时应特别注意输出线的安全，使用的工具应采取绝缘措施，确保人身和设备的安全。(5)在任何情况下都要防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命与放电深度有关。放电深度越深，循环寿命越短。在容量试验或放电维护中，放电通常达到容量的30%~50%；最低容量可达15%；(6)电池应避免大电流充放电，否则会导致电池板膨胀变形，导致电池板活性物质脱落，导致电池内阻增大，温度升高。严重时会导致容量下降，使用寿命提前终止；(7)阀控密封电池是贫液电池，无法测量电解液的比例。因此，如何判断其质量最可靠的方法是放电法。阀控密封电池的质量也可以用电导仪测量电池的内阻来判断，但准确性差。