在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，開關(guān)電源猶如人體的心臟，為各類設(shè)備提供穩(wěn)定的動力支持。特別是在微機型繼電保護(hù)裝置中，開關(guān)電源更是其能夠正常工作的基本保證。然而，從現(xiàn)場繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障的統(tǒng)計資料來看，與開關(guān)電源性能不良有關(guān)的故障占了較大一部分。因此，深入了解開關(guān)電源的工作原理以及常見故障現(xiàn)象，對于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。
　　開關(guān)電源的工作原理
　　開關(guān)電源是一種利用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，并通過閉環(huán)控制來穩(wěn)定輸出，同時具備保護(hù)環(huán)節(jié)的模塊。其具體工作流程如下：

　　進(jìn)入電源的高壓交流電首先經(jīng)過濾波器進(jìn)行濾波，以去除其中的雜波和干擾信號。接著，通過全橋整流電路將高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電。隨后，高壓直流電經(jīng)由開關(guān)電路被調(diào)制成高壓脈動直流。再利用高頻開關(guān)變壓器對得到的脈動直流電進(jìn)行降壓處理，將其轉(zhuǎn)換為合適的電壓等級。，通過低濾波電路的整流和濾波，就可獲得與裝置要求相符的低壓直流電。電源工作原理框圖如圖 1 所示。

　　常見故障現(xiàn)象分析
　　由于繼電保護(hù)的開關(guān)電源有較多的功能要求，需要考慮時序、保護(hù)等多種因素，因此在設(shè)計過程中存在較高的風(fēng)險。此外，與民用電氣相比，供電保護(hù)裝置的工作條件更為苛刻，這也會對繼電保護(hù)開關(guān)電源的安全運行產(chǎn)生一定的影響。下面對兩種因設(shè)計缺陷而出現(xiàn)故障的開關(guān)電源進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　輸入電源波動，開關(guān)電源停止工作
　　故障現(xiàn)象：外部輸入電源出現(xiàn)瞬時性故障，隨后輸入電壓恢復(fù)正常，但開關(guān)電源卻停止工作，一直無輸出電壓，需手動斷電、上電才能恢復(fù)。

　　故障再現(xiàn)：使用繼電保護(hù)試驗儀控制輸入電壓中斷時間，并通過便攜式波形記錄儀記錄輸入電壓和輸出電壓的變化。發(fā)現(xiàn)輸入電壓中斷時間長短不同，輸出會出現(xiàn)三種情況。當(dāng)輸入電源中斷約 100 - 200ms 后恢復(fù)，開關(guān)電源不能恢復(fù)工作；輸入電壓長時中斷（大于 250ms）后恢復(fù)，+5V、+24V 輸出電壓均消失，此過程與開關(guān)電源的正常啟動過程相同；輸入電壓短暫中斷（小于 70ms）后恢復(fù)，+5V 輸出電壓未消失，+24V 輸出電壓也未消失，對開關(guān)電源正常工作沒有影響。

　　故障分析：在分析該故障前，需了解開關(guān)電源的正常啟動邏輯和輸出電壓保護(hù)邏輯。輸入工作電壓后，輸出電壓 +5V 主回路建立，經(jīng)延時約 50ms，+24V 輸出電壓建立。輸出電壓欠壓保護(hù)邏輯為：當(dāng)輸出電壓任何一路降到 20％以下時，欠壓保護(hù)動作，且不能自恢復(fù)。更改邏輯前，因輸入電壓快速通斷而引起的電源欠壓保護(hù)誤動作，根本原因是延時電路沒有依據(jù)輸入電壓的變化及時復(fù)位，使得上電時的假欠壓信號得不到屏蔽，從而產(chǎn)生誤動作。

　　解決措施：在保護(hù)環(huán)節(jié)上增加輸入電壓檢測電路，并在延時電容上并接一個電子開關(guān)。只要輸入電壓低于定值（開關(guān)電源停止工作前的值），該電子開關(guān)便閉合，延時電路復(fù)位。若輸入電壓重新上升至該設(shè)定值，給保護(hù)電路供電的延時電路重新開始延時，電源重啟動時的假欠壓信號被屏蔽，徹底解決了由于輸入電壓快速波動所產(chǎn)生的電源誤保護(hù)。邏輯回路見圖 5 所示。

　　啟動電流過大，導(dǎo)致供電電源過載告警
　　故障現(xiàn)象：電源模塊穩(wěn)態(tài)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(dāng)開關(guān)電源輸入電壓緩慢增大時，導(dǎo)致輸入電流激增，引起供電電源過載告警。
　　故障分析：經(jīng)查發(fā)現(xiàn)，輸入電壓為 60V 時，電源啟動，此時啟動瞬態(tài)電流約為 200mA，穩(wěn)態(tài)電流為 600mA，啟動時穩(wěn)態(tài)電流和瞬態(tài)電流將為 600±200mA，造成輸出電流激增。而由于條件限制，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。這是因為開關(guān)電源工作需要一定的功率，設(shè)計中未考慮到電源啟動時，輸出回路的啟動需要一定的功率，而啟動電壓比較低，所以功率的突增，必然帶來開關(guān)電源啟動瞬態(tài)電流的激增，電流的激增對供電電源有較大的沖擊。
　　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(guān)電源的啟動電壓提高到 130 - 140V。
　　試驗驗證：調(diào)整開關(guān)電源的啟動電壓后，通過試驗儀模擬輸入電壓緩慢啟動。當(dāng)開關(guān)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(wěn)態(tài)電流降低到 200 - 220mA，穩(wěn)態(tài)電流大約為 200±100mA，因而啟動時穩(wěn)態(tài)電流和瞬態(tài)電流將為 400±100mA，啟動電流較改進(jìn)前減小 300mA，不會對供電電源造成太大的沖擊?？捎行П苊廨斎腚妷核查g降低時，給整個供電回路造成較大的電流沖擊。