智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)技術(shù)手冊

1、 北京凱福電氣有限公司公 司 簡 介 北京凱福電氣有限公司創(chuàng)建于二OOO年九月，是北京市可持續(xù)發(fā)展實驗區(qū)控股的高技術(shù)企業(yè)，注冊資本500萬元人民幣，擁有員工80多人，是北京市星火計劃科技企業(yè)。 北京凱福電氣公司目前擁有中國最先進(jìn)的電力系統(tǒng)直流電源設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、技術(shù)平臺和雄厚的專業(yè)技術(shù)研發(fā)力量。公司的生產(chǎn)中心占地面積1500平方米，具備年產(chǎn)1000套電力電源設(shè)備、微電子設(shè)備及自動化控制系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，成為業(yè)界最具發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)化產(chǎn)品和非標(biāo)產(chǎn)品的制造中心之一。 北京凱福電氣公司以電力電子技術(shù)及自動化控制技術(shù)為核心發(fā)展方向，以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、滿足客戶的需求為發(fā)展技術(shù)和研發(fā)產(chǎn)品的準(zhǔn)則。 北京凱

2、福電氣公司生產(chǎn)的電力系統(tǒng)智能高頻開關(guān)直流電源設(shè)備在國內(nèi)首家通過北京市經(jīng)委行業(yè)管理辦公室、北京電力行業(yè)協(xié)會、北京電器電材行業(yè)協(xié)會聯(lián)合主持的新產(chǎn)品（技術(shù)）鑒定驗收。 北京凱福電氣公司的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站、軍事工程、大型廠礦和市政建筑工程，產(chǎn)品覆蓋國內(nèi)10多個省、市、自治區(qū)并遠(yuǎn)銷國外。重點工程有：山東華明章丘電廠、甘肅省酒鋼電廠、山東聊城熱電有限公司等所應(yīng)用的大型直流設(shè)備（220VDC、220A至360A、1200Ah至2500Ah的系統(tǒng)）；甘肅省平?jīng)?30KV變電站、北京大學(xué)110KV變電站等所應(yīng)用的常規(guī)直流設(shè)備（220VDC和110VDC、20A至120A、50Ah至800Ah的系統(tǒng)

3、）；總裝備部太原衛(wèi)星發(fā)射中心、中國人民解放軍二炮陣地工程、緬甸日產(chǎn)200噸紙漿廠項目（出口）等所應(yīng)用的特種非標(biāo)直流設(shè)備。 凱福公司是中國電力系統(tǒng)直流電源設(shè)備推廣委員會成員單位，多次參加電力系統(tǒng)相關(guān)部門和國家電科院、電規(guī)院主持的直流電源設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)條件的研討工作。振奮精神、扎實工作、立足本職、爭創(chuàng)佳績。為使我們企業(yè)能夠更好的服務(wù)于電力系統(tǒng)，為廣大電力系統(tǒng)用戶提供更好的、更先進(jìn)的、優(yōu)質(zhì)的直流電源成套設(shè)備盡我們的微薄之力。客戶服務(wù)部63785781技術(shù)支持部 真63785781一、智能高頻開關(guān)直流電源介紹1.

4、 引言90年代以前，我國電網(wǎng)中直流電源的配置是鉛酸蓄電池，交直流發(fā)電機(jī)組成或可控硅整流器，刀閘加熔斷器，手動操作?？煽啃圆?，給電網(wǎng)造成了不少事故。90年代初期，隨著一系列直流電源方面標(biāo)準(zhǔn)的實施，開發(fā)出了通用型GZD直流電源柜和微機(jī)型GZDW直流電源柜。采用了高頻開關(guān)模塊充電裝置，直流空氣開關(guān)，微機(jī)監(jiān)控單元等先進(jìn)的元器件，可靠性有了很大提高。智能高頻開關(guān)直流電源作為新型的綠色電源，符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，無三廢排放措施。在勞動生產(chǎn)過程中不會造成人員傷害。是新器件、新技術(shù)在電力電源方面的應(yīng)用，代表了我國高新技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，具有國際領(lǐng)先優(yōu)勢，是替代傳統(tǒng)直流操作電源的高新技術(shù)產(chǎn)品。2. 用途主要應(yīng)用于電力系

5、統(tǒng)中小型發(fā)電廠、水電站、各類變電站、開閉所和其它使用直流設(shè)備的用戶（如石化、礦山、鐵路等）中。是保證電網(wǎng)及發(fā)電廠安全運行的重要設(shè)備，為各類斷路器（電磁操動式、彈簧儲能式）提供分、合閘電源，以及給二次回路中的儀表、控制回路、繼電保護(hù)和事故照明等各類高低壓設(shè)備用電提供直流電源。特別是在故障發(fā)生時，它是整個變電站內(nèi)部各種控制裝置，保護(hù)裝置的備用電源，在整個變電、配電自動化系統(tǒng)中起著十分重要的作用。適用于：1.發(fā)電廠和水電站以及10kV500kV電壓等級變電站及開閉所；2.鐵道、石油化工等采用直流電源設(shè)備的場所及用戶變電所。二、智能高頻開關(guān)直流電源特點1. 系統(tǒng)功能特點智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)采用智能

6、化高頻開關(guān)電源模塊并聯(lián)方式，自動實現(xiàn)均衡充電/浮充電功能，具有穩(wěn)壓精度高、穩(wěn)流精度高、紋波系數(shù)小、可靠性高等優(yōu)點，是目前可控硅整流直流電源的替代產(chǎn)品。系統(tǒng)對三相交流輸入電壓，蓄電池組端口電壓，蓄電池組充放電電流，合閘母線電壓，控制母線電壓，負(fù)載總電流進(jìn)行監(jiān)測；并實現(xiàn)空氣開關(guān)跳閘，防雷器損壞、電網(wǎng)停電、電網(wǎng)電壓過欠壓，蓄電池組電壓過欠壓，蓄電池組充電過流，蓄電池支路熔絲斷，合閘母線過欠壓，控制母線過欠壓，各輸出支路斷路或接地等故障告警。以微處理器為核心的集散式測量系統(tǒng)對充電模塊、充饋電柜、電池組、直流母線對地絕緣情況實時全方位監(jiān)視、測量和控制。先進(jìn)的電池管理功能。能對電池的端電壓、充電電流進(jìn)行檢

7、測。自動完成電池充電的智能化管理，并可實時計算電池容量顯示于屏幕上；有充電（恒流、限流恒壓充電）、浮充電及自動轉(zhuǎn)換的功能，并具有軟啟動特性。充電裝置以穩(wěn)流充電方式運行，當(dāng)充電電壓達(dá)到限壓整定值時，設(shè)備能夠自動限制電壓，自動轉(zhuǎn)換為恒壓充電運行。充電浮充電裝置以穩(wěn)壓充電方式運行，若輸出電流超過限流的整定值，設(shè)備能自動限制電流，并自動降低輸出電壓，輸出電流將會立即降至整定值以下。實現(xiàn)了全智能化，不需任何人工干預(yù)。最大限度的延長電池使用壽命。高可靠性：l 傳統(tǒng)的相控電源采用設(shè)備備份方式，高頻開關(guān)電源采用N+1熱備份，使得任意一個模塊退出運行均不影響系統(tǒng)的正常運行，保證了整個系統(tǒng)的可靠性。l 交流輸入部

8、分加輸入濾波器，尖峰抑制電路，減少對電網(wǎng)的污染，同時避免電網(wǎng)中的諧波污染電源，直流輸出部分加輸出濾波器，減少由于高頻工作產(chǎn)生的高頻傳導(dǎo)干擾。l 整流模塊機(jī)箱的輸入輸出均采用進(jìn)口一體化插座，選用鍍金插針，并具有獨特的長短針專利設(shè)計，接觸電阻小，瞬間通斷，可帶電熱插拔。平均維護(hù)時間大幅度減少。l 關(guān)鍵器件全部采用高質(zhì)量的進(jìn)口名牌產(chǎn)品，直流饋線開關(guān)選用進(jìn)口直流專用斷路器。l 具有較低的紋波電壓和穩(wěn)定的輸出電壓，穩(wěn)定和準(zhǔn)確的蓄電池浮充電流，保證蓄電池不會被長時間過充電，盡可能減少免維護(hù)蓄電池安全閥動作次數(shù)，延長蓄電池的使用壽命。l 動力母線和控制母線可以由充電模塊單獨直接供電，也可以通過降壓裝置熱備份

9、。l 硬件低差自主均流技術(shù)，模塊間輸出電流最大不平衡度小于3%。l 可靠的防雷和電氣絕緣措施，選配的絕緣監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)絕緣情況，確保系統(tǒng)和人身安全。l 系統(tǒng)設(shè)計采用IEC（國際電工委員會），UL等國際標(biāo)準(zhǔn)，可靠性與安全性有充分保證。高智能化：l 監(jiān)控模塊采用大屏幕點陣式液晶顯示器，漢字、背光顯示，聲光告警。具有100條最新故障記錄功能（含故障起、止時間），掉電后不消失。l 可通過監(jiān)控模塊進(jìn)行系統(tǒng)各個部分的參數(shù)設(shè)置。l 模塊具有平滑調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的功能，具備電池充電溫度補(bǔ)償功能。l 備有多個擴(kuò)展通訊口，可接入多種外部智能設(shè)備（如電池監(jiān)測儀、絕緣監(jiān)測裝置等）。l 開放式接口設(shè)計，具有

10、強(qiáng)大的通訊功能，方便地實現(xiàn)與變電站RTU裝置或電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（DCS）相連，并根據(jù)用戶需要傳遞相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)和告警信息。l 現(xiàn)代電力電子與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，所有信號均可記憶，可在現(xiàn)場或遠(yuǎn)方手動復(fù)歸。各故障信號在現(xiàn)場能顯示，并可以無源接點形式引至電站監(jiān)控系統(tǒng)。提供對電源系統(tǒng)的“遙測、遙控、遙信、遙調(diào)”的支持，實現(xiàn)無人值守。l 蓄電池自動管理及保護(hù)，實時自動監(jiān)測蓄電池組的端電壓、充放電電流，并對蓄電池的均浮充電進(jìn)行智能控制，設(shè)有電池過欠壓和充電過流聲光告警。2. 結(jié)構(gòu)特點：柜體材料采用優(yōu)質(zhì)冷軋寶鋼板（厚2.0）?？蚣芙Y(jié)構(gòu)件均由數(shù)控機(jī)床加工而成。機(jī)柜外形尺寸2260800600mm（高寬深）

11、。柜前配有前門，柜后左右門，便于維護(hù)人員在柜前、后操作保養(yǎng)。柜體采用焊接結(jié)構(gòu)，整體性好，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度及抗震性能，并具有獨特的通風(fēng)設(shè)計，保障柜內(nèi)的散熱。采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，模數(shù)化設(shè)計，防護(hù)等級達(dá)到IP20IP40。柜體表面采用靜電噴塑工藝涂層，抗沖擊、抗腐蝕能力強(qiáng)。內(nèi)部電氣元件安裝緊固件采用鍍彩鋅處理，匯流排采用鍍鉻處理，電池托盤采用加強(qiáng)型鍍鋅托盤。3. 工藝特點：交、直流，強(qiáng)電與弱電分開布線，通過對系統(tǒng)的功能分區(qū)，對系統(tǒng)分塊布線后進(jìn)行總成。二次布線均采用行線槽布線，既保護(hù)線路又美觀實用。對電線電纜的壓接采用先進(jìn)的冷壓帶預(yù)絕緣技術(shù)和母排套熱縮套管技術(shù)，保證了電氣的絕緣性能。各饋線輸出均采用獨

12、立的、底座封閉的阻燃型端子，連接可靠，端子上加以編號，一目了然。各電路板表面均涂有絕緣層，能在氣候惡劣，塵霧嚴(yán)重的環(huán)境下可靠運行。三、智能高頻開關(guān)直流電源使用條件1. 環(huán)境條件1. 海拔高度：2000米以下；2. 環(huán)境溫度：設(shè)備運行期間，周圍空氣溫度-5+40；設(shè)備停用期間，周圍空氣溫度-25+55。3. 相對濕度：日平均相對濕度95%，月平均相對濕度90%，4. 交流電網(wǎng)電壓幅值持續(xù)波動范圍：不超過額定電壓15%；5. 交流電網(wǎng)頻率波動范圍：不超過50Hz10%；6. 安裝地基無劇烈振動和沖擊，無強(qiáng)電磁干擾，外磁場感應(yīng)強(qiáng)度均不得超過0.5mT。垂直傾斜度不超過57. 機(jī)房無腐蝕金屬和破壞絕緣

13、的有害氣體，不允許有霉菌存在，無導(dǎo)電塵埃和引發(fā)火災(zāi)及爆炸的危險介質(zhì)。2. 電氣條件：1) 交流輸入：三相四線制，對三相電源無順序要求。2) 頻率變化范圍不超過50Hz10%。3) 交流輸入電壓波動范圍不超過380V20%。4) 交流輸入電壓不對稱度不超過5%。5) 交流輸入電壓應(yīng)為正弦波，非正弦含量不超過10%。四、智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)工作原理直流電源系統(tǒng)工作原理框圖1. 交流輸入正常時系統(tǒng)交流輸入正常時，兩路交流輸入經(jīng)過交流切換控制板選擇其中一路輸入，并通過交流配電單元給各個充電模塊供電。充電模塊將輸入三相交流電轉(zhuǎn)換為220V或110V直流，經(jīng)隔離二極管隔離后輸出，一方面給電池充電，另一

14、方面給合閘負(fù)載供電。此外，合閘母線還通過降壓硅鏈裝置與控制模塊構(gòu)成備份系統(tǒng)提供控制母線電源。系統(tǒng)中的監(jiān)控部分對系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，信號通過配電監(jiān)控分散采集處理后，再由監(jiān)控模塊統(tǒng)一管理，在顯示屏上提供人機(jī)操作界面，還可以接入到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)還可以配置絕緣監(jiān)測儀或絕緣監(jiān)察繼電器，監(jiān)測母線絕緣情況。2. 交流輸入停電或異常時交流輸入停電或異常時，充電模塊停止工作，由電池供電。監(jiān)控模塊監(jiān)測電池電壓、放電時間，當(dāng)電池放電到一定程度時，監(jiān)控模塊告警。交流輸入恢復(fù)正常以后，充電模塊對電池進(jìn)行充電。系統(tǒng)能量流動圖五、智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)組成智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：交流配電單元、整

15、流單元、監(jiān)控單元、直流饋電單元、降壓單元、電池單元、絕緣監(jiān)測單元等。l 交流配電單元將交流電源引入分配給各個充電模塊，并實現(xiàn)兩路交流電源的自動切換。系統(tǒng)默認(rèn)第一路交流電源為主電源，特殊情況可用兩路交流輸入切換開關(guān)手動選擇任一路交流電源投入使用。在交流線路上設(shè)有C級避雷裝置，可有效地防止過電壓的沖擊，保障充電模塊正常工作。l 整流單元完成AC/DC轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)系統(tǒng)最為基本的功能。一方面給電池充電，另一方面給經(jīng)常性負(fù)載提供電源。可以在自動（監(jiān)控模塊控制）和手動（人為控制）兩種工作方式下工作。l 監(jiān)控單元是電源系統(tǒng)的控制、管理核心，主要為電池管理和實現(xiàn)后臺監(jiān)控。具有四遙功能：“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)”

16、，可使電源系統(tǒng)達(dá)到少人之手或無人值守。采用分散測量和控制，集中管理的集散模式，使系統(tǒng)組成擴(kuò)容方便、靈活。監(jiān)控模塊可在“自動”和“手動”兩種方式下工作。l 直流饋電單元將直流輸出電源分配到每一路輸出。各直流輸出支路采用相應(yīng)規(guī)格的直流斷路器，保證在直流側(cè)故障時各支路能可靠分?jǐn)?。電壓及電流信號的檢測采用帶隔離的器件或電路，保證了強(qiáng)弱點之間的可靠隔離。閃光單元為選配元件，當(dāng)控制開關(guān)與斷路器位置不對應(yīng)時，閃光母線接入負(fù)荷，閃光指示燈即開始閃動。l 降壓單元動力母線通過降壓單元為控制母線提供基本穩(wěn)定的電壓。利用大功率整流二極管的PN結(jié)正向壓降疊加來產(chǎn)生調(diào)整壓降，相比于其他形式的控制母線電壓調(diào)節(jié)方式，具有安

17、全、可靠、抗電流沖擊性好。可以自動或手動方式調(diào)節(jié)降壓值。標(biāo)稱降壓值35V/18V，單級降壓值7V/4V（220V/110V），額定電流20A80A可選。l 電池單元蓄電池采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，額定電壓220V系統(tǒng)：若電池單體電壓為2V，選用104只或108只；若電池單體電壓為6V，選用36只；若電池單體電壓為12V，選用18只。額定電壓110V系統(tǒng)：若電池單體電壓為2V，選用52只或54只；若電池單體電壓為6V，選用18只；若電池單體電壓為12V，選用9只。可選配電池監(jiān)測儀，支持單體電池電壓監(jiān)測和告警?？梢栽O(shè)置告警限，適應(yīng)不同電池廠家的電池及不同的使用環(huán)境等條件。單個監(jiān)測儀可監(jiān)測兩組獨立的電池

18、，并可對兩組電池參數(shù)進(jìn)行分別設(shè)置?？蛇x配溫度傳感器，對電池的均浮充電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，溫度變送器將此信號放大調(diào)理后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的測量信號?？稍诒O(jiān)控模塊中對溫度補(bǔ)償中心點、溫度補(bǔ)償系數(shù)及行設(shè)置。監(jiān)控模塊會根據(jù)電池柜（房）內(nèi)的溫度自動對均/浮充電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。l 絕緣監(jiān)測單元絕緣監(jiān)察繼電器監(jiān)視饋線接地情況，當(dāng)母線出現(xiàn)接地時，產(chǎn)生告警信號并上報數(shù)據(jù)到監(jiān)控模塊。絕緣在線監(jiān)測及接地檢測裝置根據(jù)用戶需要可在母線上安裝直流系統(tǒng)接地檢測裝置。實時檢測正負(fù)母線對地電壓、計算母線對地電阻，判斷是否發(fā)生故障。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時投入低頻交流信號，計算支路的對地電阻和分布電容。有兩種工作狀

19、態(tài)：常規(guī)檢測和支路巡檢。在常規(guī)檢測狀態(tài)，絕緣監(jiān)測儀實時監(jiān)測正負(fù)母線對地電壓，計算母線絕緣電阻，并與系統(tǒng)設(shè)定的值比較。當(dāng)檢測電阻小于設(shè)定值時，即認(rèn)為絕緣故障，絕緣監(jiān)測儀進(jìn)入支路巡檢狀態(tài)，找出發(fā)生絕緣下降的支路，并計算支路的電阻值和支路分布電容值。可通過RS485通訊口與監(jiān)控模塊通訊?？杀O(jiān)測一段獨立的直流母線或單母線分段等情況。六、智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)型號與額定參數(shù)1. 系統(tǒng)型號的命名規(guī)則智能高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)命名規(guī)則如GZDW33-20/220/10Y1-65Ah表示33接線方式、系統(tǒng)額定輸出電流20A，額定電壓220V，單臺模塊輸出電流10A，蓄電池容量為65Ah的一體柜系統(tǒng)。8種接線方

20、式說明：30：單電池組，單母線分段，無降壓裝置，整流模塊單一電壓輸出，控制母線與動力母線合一。31：單電池組，單母線不分段，無降壓裝置，整流模塊單一電壓輸出，控制母線與動力母線合一。32：單電池組，單母線分段，帶降壓裝置，整流模塊單一電壓輸出，控制母線與動力母線分開。33：單電池組，單母線不分段，帶降壓裝置，整流模塊單一電壓輸出，控制母線與動力母線分開。34：單電池組，單母線分段，帶降壓裝置，整流模塊分兩組不同電壓輸出，控制母線與動力母線分開。35：單電池組，單母線不分段，帶降壓裝置，整流模塊分兩組不同電壓輸出，控制母線與動力母線分開。40：雙電池組，單母線分段，雙組整流模塊單一電壓輸出，無降

21、壓裝置，控制母線與動力母線合一。42：雙電池組，單母線分段，雙組整流模塊單一電壓輸出，帶降壓裝置，控制母線與動力母線分開。2. 系統(tǒng)性能參數(shù)輸入?yún)?shù)交流輸入電壓380VAC 15%（三相四線制）頻率50 Hz 10%功率因數(shù)0.92效率94%輸出參數(shù)系統(tǒng)類別220V系統(tǒng)110V系統(tǒng)直流額定電壓220VDC110VDC輸出電壓范圍198286VDC99143VDC輸出電流范圍10A400A蓄電池的額定容量103000Ah紋波系數(shù)0.05%穩(wěn)壓精度0.5%穩(wěn)流精度0.5%負(fù)載電流負(fù)載調(diào)整率0.5%電網(wǎng)調(diào)整率0.1%電壓上升時間38秒輸出恒流范圍10%100%額定電流溫度系數(shù)（1/）0.2均流特性充

22、電模塊間電流不均衡度3%噪聲45dB保護(hù)參數(shù)輸入過壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值437VAC）輸入過壓切換點4705VAC輸入欠壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值323VAC）輸入欠壓切換點3244VAC動力母線過壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值260V/130V）動力母線欠壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值200V/100V）控制母線過壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值242V/121V）控制母線欠壓告警可設(shè)置（默認(rèn)值198V/99V）充電模塊輸出過壓保護(hù)可設(shè)置（默認(rèn)值287V/144VDC）充電模塊輸出欠壓告警198V/99VDC電池組浮充電壓可設(shè)置（默認(rèn)值243V/121V,按108/54節(jié)電池）電池組均充電壓可設(shè)置（默認(rèn)值253V/127V,按10

23、8/54節(jié)電池）電池組過充告警值根據(jù)電池容量決定電池組過壓告警點根據(jù)電池電壓設(shè)置電池組欠壓告警點根據(jù)電池電壓設(shè)置絕緣特性輸出對地2KVAC漏電流30mA時間 1min無飛弧輸入對地2KVAC漏電流30mA時間 1min無飛弧輸入對輸出2KVAC漏電流30mA時間 1min無飛弧四遙功能項 目指 標(biāo)遙測系統(tǒng)母線電壓、負(fù)載總電流：電池電壓、電池充放電電流；輸入市電電網(wǎng)電壓；各充電模塊輸出電壓、輸出電流；母線對地絕緣情況遙信直流配電各輸出支路空開通斷狀態(tài)；電池組熔斷器通斷狀態(tài)；電池充電電流過大，電池電壓欠壓、過壓；市電電網(wǎng)停電、缺相，電網(wǎng)電壓過高、過低；合閘控制母線過/欠壓、充電模塊保護(hù)、故障遙控充

24、電模塊開、關(guān)機(jī)控制充電模塊均、浮充轉(zhuǎn)換控制遙調(diào)充電模塊輸出電流無級限流控制（根據(jù)監(jiān)控單元命令，在10%100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)充電模塊輸出電流限流點）充電模塊輸出電壓調(diào)節(jié)控制（根據(jù)監(jiān)控單元命令，調(diào)節(jié)充電模塊輸出電壓的大?。┢摺⒅悄芨哳l開關(guān)直流電源配置原則充電浮充電裝置采用多個智能高頻開關(guān)電源模塊并聯(lián)，N+1熱備份工作。智能高頻開關(guān)電源模塊數(shù)量可按如下公式選擇（即確定N的數(shù)值）。N模塊額定電流最大經(jīng)常性符合+滿足蓄電池要求的均充電流（閥控式鉛酸電池一般為0.1C10）例如：直流電源系統(tǒng)電壓等級為220VDC，蓄電池容量為200AH，經(jīng)常性負(fù)荷為5A。充電電流（0.1200 AH）+經(jīng)常性負(fù)荷（5A）2

25、5A。若選用HD22010電源模塊4臺即可滿足負(fù)荷需求（N3），再加一個備用模塊共4個電源模塊并聯(lián)即可構(gòu)成所需系統(tǒng)。八、智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)類型北京凱福電氣有限公司生產(chǎn)的智能高頻開關(guān)電力操作電源系統(tǒng)是電力操作電源系統(tǒng)的高可靠產(chǎn)品，由高頻開關(guān)電源模塊組成，有充饋電一體柜系統(tǒng)、分屏柜系統(tǒng)等多種類型。（一）充饋電一體柜系統(tǒng)1. 系統(tǒng)組成充饋電一體柜系統(tǒng)即將充電、饋電合并在一個機(jī)柜里。由充電模塊（數(shù)目根據(jù)實際需要配置）、監(jiān)控單元、降壓單元（可選）、絕緣監(jiān)測單元（一般配置為絕緣監(jiān)測繼電器，也可根據(jù)用戶需求配置絕緣監(jiān)測儀）、交流配電單元、直流饋電單元組成。此類系統(tǒng)為小型系統(tǒng)，主要在35KV及以下變

26、電站使用，直流負(fù)荷小，饋出支路較少，蓄電池容量多在100Ah以下，電池電壓多為12V/只，蓄電池安裝在蓄電池柜中。如下圖所示:2. 電氣特點l 采用自然冷卻的智能高頻開關(guān)充電模塊，充電模塊可選用HD22010、HD22005、HD11010,單機(jī)柜最多可配6個充電模塊。l 提供兩路交流輸入接口，可完成兩路交流輸入的主備自動切換和互鎖。l 提供一路電池接口，動力與控制輸出支路數(shù)量可由用戶指定，可提供閃光信號輸出。l 可提供31、33、35三種接線方案。l 采用絕緣監(jiān)測繼電器或絕緣監(jiān)測儀（若選用絕緣監(jiān)測儀，單機(jī)柜最多可配5個充電模塊，絕緣監(jiān)測儀占用一個充電模塊安裝位置）對母線絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測。l

27、柜內(nèi)安裝C級防雷組件，防雷通流容量可達(dá)40KA。l 系統(tǒng)具備完善的監(jiān)控功能，由監(jiān)控模塊、配電監(jiān)控板、充電模塊內(nèi)置監(jiān)控等構(gòu)成分級集散式控制系統(tǒng)，對電源系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理和控制，并具備“四遙”功能，可方便地實現(xiàn)無人值守。（二）分屏柜系統(tǒng)1. 系統(tǒng)組成分屏柜系統(tǒng)即將充電、饋電分柜布置，可以通過多個充電柜、多個饋電柜并聯(lián)組成大型直流電源系統(tǒng)。充電柜包括交流配電單元，充電模塊，監(jiān)控單元。充電模塊選用HD22010、HD11020的充電柜叫充電柜，充電模塊選用HD22020的充電柜叫充電柜。兩種柜體的基本功能是一致的，區(qū)別在于模塊插箱和柜體結(jié)構(gòu)安排上,標(biāo)準(zhǔn)饋電柜包括絕緣監(jiān)測單元（可選）、配電監(jiān)控單元、切換

28、單元、直流饋電單元和一路電池接口。充電柜I 充電柜II2. 充電柜充電柜的主要功能是實現(xiàn)輸入交流的自動切換、交流電的分配、AC/DC變換、電池接入和系統(tǒng)監(jiān)控管理等。充電柜的工作原理3. 饋電柜饋電柜的將控制電壓和合閘電壓分配給各負(fù)載支路，可實現(xiàn)多種母線的接線方式，并具有直流絕緣監(jiān)測、配電監(jiān)控、閃光輸出的功能。饋電柜的工作原理圖饋電柜可與各種充電柜配合工作。采用單元化設(shè)計概念。系統(tǒng)主要由掛在母線上的各個單元構(gòu)成，同時各個單元提供兩種信號輸出：開關(guān)狀態(tài)信號和絕緣監(jiān)測傳感器信號。切換單元的輸入由充電柜直接連入，通過切換單元的不同組合形式而實現(xiàn)不同的母線連接方式。分屏柜系統(tǒng)一般在110KV及以上變電站

29、或中小型發(fā)電廠、水電站使用，直流負(fù)荷較大，饋出支路較多，蓄電池容量在200Ah以上，單只電池電壓多為2V，蓄電池容量在300Ah以下可安裝在蓄電池柜中，容量在300Ah以上建議安裝在電池室內(nèi)。4. 電氣特點l 對于充電柜采用自然冷卻的智能高頻開關(guān)充電模塊，對于充電柜采用智能風(fēng)冷的高頻開關(guān)充電模塊，單機(jī)柜最多可配6個充電模塊。l 提供兩路交流輸入接口，可完成兩路交流輸入的主備自動切換和互鎖。l 提供一路電池接口，動力輸出與控制輸出支路數(shù)量可由用戶指定，可提供閃光信號輸出。l 可提供30、31、32、33、34、35、40、42八種接線方案：l 饋電柜采用絕緣監(jiān)測儀對母線及各直流輸出支路絕緣狀況進(jìn)

30、行監(jiān)測。l 充電柜內(nèi)安裝C級、D級兩級防雷組件，C級防雷組件通流容量可達(dá)40KA,D級防雷組件通流容量可達(dá)8KA。l 系統(tǒng)具備完善的監(jiān)控功能，由監(jiān)控模塊、配電監(jiān)控板、充電模塊內(nèi)置監(jiān)控等構(gòu)成分級集散式控制系統(tǒng)，對電源系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理和控制，并具備“四遙”功能，可方便地實現(xiàn)無人值守。九、智能高頻開關(guān)直流電源核心部件特點1. 整流模塊（充電模塊）整流模塊是電力操作電源的重要核心部件，主要功能是實現(xiàn)AC/DC變換，此外還有系統(tǒng)控制、告警等功能。整流模塊可在自動（監(jiān)控模塊控制）和手動（人為控制）兩種工作方式下工作。根據(jù)開關(guān)電源N+1備份思想，一套電力操作電源至少配備2個充電模塊。模塊型號說明整流模塊型

31、號輸 出冷卻方式HD22005220V/5A自然冷HD22010220V/10A自然冷HD22020220V/20A智能風(fēng)冷HD11010110V/10A自然冷HD11020110V/20A自然冷自然冷模塊散熱片采用高級鋁合金壓鑄模一次成型，散熱效果更好，模塊穩(wěn)定性高。智能風(fēng)冷模塊采用“溫控風(fēng)冷”技術(shù)，即風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與模塊的溫度有關(guān)，在低負(fù)荷狀態(tài)下風(fēng)扇不轉(zhuǎn)以自冷狀態(tài)工作，使風(fēng)扇故障率大大減少。1.1 工作原理充電模塊工作原理如圖所示：充電模塊工作原理圖如上圖所示，三相380V交流電首先經(jīng)過尖鋒抑制和EMI電路，主要作用是防止電網(wǎng)上的尖鋒和諧波干擾串入模塊中，影響控制電路的正常工作；同時也抑制模塊

32、主開關(guān)電路產(chǎn)生的諧波，防止傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，對電網(wǎng)污染，其作用是雙向的。三相交流電經(jīng)過工頻整流后變成脈動的直流，在濾波電容和電感組成的PFC濾波電路的作用下，輸出約520V左右的直流電電壓。電感同時具有無源功率因數(shù)校正的作用，使模塊的功率因數(shù)達(dá)到0.92。主開關(guān)DC/AC電路將520V左右的直流電轉(zhuǎn)換為20KHz的高頻脈沖電壓在變壓器的次級輸出。DC/AC變換采用移相諧振高頻軟開關(guān)技術(shù)。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過高頻整流、LC濾波和EMI濾波，變?yōu)?20/110V的直流電壓。PWM控制電路采用電壓電流雙環(huán)控制，以方便實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整和輸出電流的限制，即使在短路情況下，回縮電路起作用，不會損壞模塊

33、，提高模塊工作的可靠性。同時將交流輸入采樣得到的前饋信號送入PWM控制電路，提高電路工作的穩(wěn)定性。另一方面，為了實現(xiàn)模塊輸出的遙調(diào)，計算機(jī)輸出的數(shù)字信號經(jīng)D/A變換后送入PWM控制器對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，監(jiān)控電路監(jiān)測到模塊異常時，使模塊停止輸出，有效保護(hù)模塊。模塊面板上有控制開關(guān)、狀態(tài)指示燈和數(shù)碼管顯示，它們是充電模塊與人交流的窗口，顯示充電模塊的輸出電壓或電流值，指示均浮充狀態(tài)和各種保護(hù)告警狀態(tài)。通過控制開關(guān)來設(shè)置、控制充電模塊的工作方式和地址，調(diào)整其輸出電壓。1.2 充電模塊關(guān)鍵元器件選型使用器件規(guī)格和型號生產(chǎn)廠家整流橋美國IXYS工頻濾波電容日本NichonMOSFET美國IXYS高頻變壓

34、器德國西門子高頻濾波電容美國Marcon高頻整流二極管美國IXYSPWM芯片美國Unitrode1.3 主要特點l 模塊采用先進(jìn)的移相諧振高頻軟開關(guān)電源技術(shù)，模塊效率大于94%；采用無源PFC技術(shù),功率因數(shù)大于0.92。l 真正的熱插拔設(shè)計，插針選用高品質(zhì)鍍金插針，并有獨特的長短針專利設(shè)計，方便了系統(tǒng)維護(hù)。l 具備電磁兼容和安規(guī)措施,抗干擾能力強(qiáng)，符合IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。l 與傳統(tǒng)相控電源比較,輸出紋波大大減小。l 模塊間的均流采用了低差自主均流技術(shù),多個充電模塊并機(jī)運行時,具有理想的均流性能。l 模塊直流輸出采用無級限流方式,可根據(jù)負(fù)載電流的大小和電池容量,由系統(tǒng)監(jiān)控模塊選擇限流點，穩(wěn)流精度優(yōu)于

35、0.5%,模塊內(nèi)設(shè)置了短路回縮特性,即使模塊處于長期短路狀態(tài)也不致?lián)p壞。l 模塊內(nèi)置CPU，可顯示電壓電流并故障告警，離開監(jiān)控仍可獨立正常工作。l 充電模塊內(nèi)部監(jiān)控板在監(jiān)視控制模塊運行情況的同時,還與系統(tǒng)監(jiān)控模塊通信,使充電模塊具有遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能。2. 監(jiān)控模塊電源監(jiān)控系統(tǒng)是電源系統(tǒng)的控制、管理核心。具有四遙功能:“遙測”、“遙信”、“遙控”、“遙調(diào)”，可使電源系統(tǒng)達(dá)到少人值守或無人值守。電源監(jiān)控系統(tǒng)采用分散測量和控制，集中管理的集散模式，即如模塊、絕緣儀、電池巡檢、配電監(jiān)控等單元均有自己的CPU，自身具備獨立工作的能力及告警功能，所有數(shù)據(jù)就地處理，和監(jiān)控模塊僅通過485方式進(jìn)行數(shù)

36、字通訊。該監(jiān)控方式簡化系統(tǒng)接線，抗干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)容方便、靈活，并可減少監(jiān)控系統(tǒng)引入的故障因素。2.1 工作原理1）硬件管理 監(jiān)控模塊采用Intel 386 EX作為CPU，主頻33MHz。主電路以CPU為核心，擴(kuò)展了存儲器，包括EPROM、RAM、EEPROM以分別存儲各種數(shù)據(jù)。此外，為了提高監(jiān)控模塊的可靠性，還設(shè)計了硬件看門狗電路。電路擴(kuò)展了多個串口，實現(xiàn)多個下級設(shè)備的連接。為了實現(xiàn)人機(jī)對話，擴(kuò)展了I/O接口，以連接鍵盤、LCD模塊和輸出告警的干接點。 此外，監(jiān)控模塊的電源板將48V直流電壓變換為5V、12V等電壓供給CPU和其它芯片。2）軟件管理 監(jiān)控模塊軟件設(shè)計采用了面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ?/p>

37、將程序運行軟件和系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)分別處理，增強(qiáng)不同型號的系統(tǒng)的兼容性。2.2 主要特點 以微處理器為核心的集散式測量系統(tǒng)對充電模塊、充/饋電柜、電池組、直流母線對地絕緣情況實施全方位監(jiān)視、測量、控制。 監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計，每部分承擔(dān)相對獨立的工作，某一部分出現(xiàn)故障，不影響其它部分的工作，一方面提高了系統(tǒng)的可靠性，同時便于維護(hù)管理，使維修工作變得簡單、快捷。 電源系統(tǒng)擴(kuò)容方便、靈活，不需要在監(jiān)控系統(tǒng)方面額外投資，就可以將系統(tǒng)擴(kuò)容。 電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊提供RS232、RS485、RS422、MODEM多種通訊方式，用戶可根據(jù)需要，組成多種形式的電源集中監(jiān)控系統(tǒng)。 開放式接口設(shè)計，使電源系統(tǒng)很方便

38、地接入到其它集中監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)中。 電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊采用大屏幕點陣式液晶顯示器，全漢化顯示，操作簡便，便于學(xué)習(xí)掌握。 各種狀態(tài)、告警信息的顯示直觀、明了，可使用戶及時、準(zhǔn)確地掌握電源系統(tǒng)的運行狀況。 電源后臺維護(hù)管理軟件，提供友好的全中文圖象界面。充分考慮通訊線路情況，具有多種糾錯功能。2.3 通信口配置 串口（柜內(nèi)通信）：4路 串口（RS485/422）：1路 串口（RS232）：1路 串口（外置MODEM）：1路 電話口（內(nèi)置MODEM）：1路 干節(jié)點輸出：7路十、智能中央信號報警裝置1. 簡介目前電力系統(tǒng)中大量使用的信號報警系統(tǒng)，一般由一些沖擊繼電器、時間繼電器、閃光繼電器、信號繼電器、中間繼電器和光字牌等電氣器件組成。這些常規(guī)電器普遍存在著功耗大、靈敏度低、占地面積大等特點。我公司研制開發(fā)的XHQ-KF/32(64)型智能中央信號報警器是常規(guī)信號報警系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的微機(jī)控制