直流系统屏
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1.1 引言

GZDW系列免维护微机控制直流屏是我公司集多年开发和设备网上运行经验设计的高可靠产品,由高频开关电源模块、电力智能监控系统等组成。本产品适用于电力、石化、冶金、铁路等需要220V/110V直流电源控制的场合,广泛适用于发电厂、水电站以及各类变电站、开闭所和用户变电站中,为断路器分合闸及二次回路中的仪器仪表、继电保护和故障照明提供直流电源。

1.2 系统特点

l  系统全模块化设计,简洁、直观,组屏方便,多台高频开关充电模块并联运行,N+1热备份;

l  超宽的电压输入范围,电网适用性强,可用于环境相对恶劣的场所;

l  充电模块可带电插拔,在线维护方便快捷;

l  充电模块智能控制,输出电压、电流平滑调节;自主均流,稳定性好,均流精度高(输出电流最大不平衡度小于3%);

l  系统设计采用IEC 国际电工委员会、UL、EN 等国际标准,可靠性与安全性有充分保障;

l  监控系统采用触摸屏或大屏幕液晶汉字显示,人机界面友善、操作直观方便;

l  可通过监控模块进行系统各部分的参数设置,界面友好操作方便;

l  开放式接口设计,具有强大的通讯功能,很方便实现与变电站RTU 装置或电厂计算机监控系统DCS 相连;

l  三级集散式监控系统实现对电源系统的遥测、遥控、遥信、遥调、以及无人值守;

l  蓄电池自动管理及保护,实时自动监测蓄电池的端电压、充放电电流并控制蓄电池的均充和浮充转换,设有电池过/欠压和充电过流声光告警及温度自动补偿功能;

1.3 系统正常使用条件:

l  室内使用,且通风良好;

l  运行地点无导电微粒或爆炸危险介质,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽,无强电磁场干扰;

l  交流电网电压波形为正弦波,电网电压幅值的持续波动范围不超过额定值的20%;

l  交流电网频率波动范围不超过5%;;

l  使用环境温度不低于-5℃,不高于45℃,在设备停用期间,环境温度允许范围:-25℃~+50℃;

l  使用环境的最大相对湿度不超过90%RH(25±5℃时),且无凝露现象;

l  安装地基无振动或冲击,垂直倾斜度不超过5%;

l  海拔不超过2000m;

* 注:使用条件与上述条件不相符时,请与制造商协商解决!


                                          

1.5 主要参数:

额定输出直流电压

48V、110V、220V

蓄电池额定容量

5--3000Ah

事故后供电时间

1h

常规负荷母线额定电流(A)

5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、100、160、180、200、250、315、400、630、800、1000、1250、1600、2000

直流设备中各电路的

额定绝缘电压 

直流63V及以上(48V系统);

直流200V及以上(110V系统);

直流300V及以上(220V系统);

稳压精度

£±0.5%

稳流精度

£±0.5% 典型值0.1%

纹波系数

£0.05% 典型值0.01%

动力负荷


合闸时动力母线电压

≥200V

外壳防护等级

不低于 IP30;

效率

η≥90%;

功率因数

COSΦ≥95%;

均流不平衡度

充电模块间电流不均衡度≤±3%

 

 

1.6 外型结构:

      系统由充电柜、馈电柜和电池柜组成,系统容量不大于100AH 时,可采用充馈电一体柜系统,金属安装支架、各元器件接地点对直流设备总接地点之间电阻值不大于0.1Ω.

柜体外形基本尺寸:

n  宽度尺寸B(㎜):800、1000、1200;

n  高度尺寸H(㎜):2000、2200、2300;

n  深度尺寸D(㎜):600、800、1000、1200;

1.7 系统工作原理

电力操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、监控模块、配电监控、降压硅链(降压单元)、直流馈电单元(包括合闸分路、控制分路)、绝缘监测等几大部分组成。不同的接方式有不同的输出馈电,但基本原理是一致的,原理框图如图1-3-1 所示:



图1-3-1 电力操作电源系统原理框图

 

 

系统的基本工作原理如下:

1. 交流输入正常时

系统交流输入正常时,两路交流输入经交流切换控制电路选择其中一路输入并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块将三相交流电转换为220V 或110V 的直流,经隔离二极管隔离后输出,一方面给电池充电、另一方面给负载提供正常工作电流。

监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制,充电柜、馈电柜的运行参数、充电模块运行

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把处理后的信息上

报给监控模块,由监控模块统一处理后显示在液晶屏上同时可通过人机交互操作方式对系统进行设置和控制,若有需要还可接入远程监控,监控模块还能对每个充电模块进行均/浮充控制、限流控制等以保证电池的正常充电,延长电池寿命。

2. 交流输入停电或异常时

交流输入停电或异常时,充电模块停止工作,由电池给负载供电。监控模块监测电池电压、放电时间,当电池放电到设置的欠压点时,监控模块告警。交流输入恢复正常以后充电模块对电池充电。

系统工作时的能量流如图1-3-2 所示

 

 

 

第二章 系统功能单元

 

2.1 交流配电单元


   图2-1-1 为交流配电单元的工作原理图,两路动力电源,通过交流配电单元后,分别接空气开关QF1 、QF2 ,空气开关的额定电流为63A 或32A(根据模块的配置类型、数量及用户的级差配合要求进行选择).经空气开关后接入交流接触器,接触器通过机械联锁和电气互锁,防止两路动力电源同时输入,以保证交流供电的可靠运行。在交流线路上设有过压保护器(JINE-BH02可选配)和D 级避雷器,两级防雷装置可以有效地防止过电压的冲击,保障充电模块正常工作。防雷装置有告警节点输出,它与两路交流进线空开的故障告警信号,交流接触器的辅助接点信号以及两路交流输入的电压采样信号等通过输出接口与智能监控相连,由智能监控器发出各类相应的告警及指示信号。QFn(可选配)为交流空气开关,分别给各个充电模块提供电源。

2.1.2 防雷措施

雷击分直击雷和感应雷两种,电路直接遭雷击时,电缆中流过很大电流,同时引起几千伏的过电压,直接加到线路装置和电源设备上,持续时间达若干微秒,这种雷的危害性最大;感应雷,通过雷云之间或雷云对地的放电,在附近的线缆或用电设备等导体上产生感应过电压,危害设备的安全.

直流电源系统具有先进的防雷装置,所用防雷器件均为世界产品,防雷线路亦严格按照国际电工委员会(IEC) 标准IEC1024、 IEC664 、IEC1312 及IEC61643 等进行设计与安装,在建筑物机房等其它防雷措施按有关标准规定完成后,该电源防雷系统可将雷电的危害降低至最小。

本直流电源系统的防雷,由避雷器(C 级、D 级)和过压保护器组成,用户可以在电源系统交流输入前12~25 米线路中安装防雷装置C 级防雷器或D 级防雷器。安装在电源系统交流配电部分C 级防雷器的最大通流容量为40KA(D 级防雷器的最大通流容量为20KA),失效后可自动报警,它的工作状态显示窗口自动由绿变红,同时由监控模块输出告警信号;过压保护器盒面板上,任一绿色发光二极管熄灭时,表示已有故障,需及时排除。

2.1.3 接地

本电源系统的接地包括安全保护接地和防雷接地。系统安全保护接地点设在机柜底座后端,防雷接地点连接在交流配电单元的接地汇集排上,同时在每个模块后面板装有接地螺栓,确保模块安全保护地与机架可靠连接。

2.2 整流单元;

l  由多个高频开关电源模块组成,模块并联运行,硬件自动均流,N+1冗余;

l  模块智能化设计,无需缓冲网络,模块支持热插拨,扩容、维护方便;

2.2.1 工作原理:

   电力模块采用三相三线制(无相序要求)380VAC输入,输入范围宽;无中线电流损耗,具有软启动功能。

三相交流输入采用先进的尖锋抑制器及EMI滤波,可以有效的抑制和吸收尖锋电压,保证模块后级电路的安全。

       由全桥整流电路将三相交流电整流为直流,再经无源PFC调整后大大提高了功率因数。经全桥PWM电路转换为高频交流,再经高频变压器隔离降压后高频整流输出。

整流模块中的脉宽调制电路(PWM)及软开关谐振回路,可根据电网和负载的变化,自动调节高频开关的脉冲宽度,使输出电压、电流在任何允许的情况下都能保持稳定。

每台模块具有独立输出电压调节口,可调输出电压范围约170V-320V或90V-160V,及输出恒流调节口,模块本身具备多重保护功能,因此该系列模块可单机或多台并机自控独立安全运行,完成各种基本功能。

该系列模块具有简便的主回路接线端口、并机端口及模拟量0~5V调节口,可并联组合工作,在监控器的监控下完成机架组合输出,并与上位机实现“四遥”功能。模块电气原理框图(图-1)


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