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深圳奥特迅电力操作电源系统培训手册


深圳奥特迅电力设备有限公司 电力操作电源系统
培训手册

深圳奥特迅电力设备有限公司
SHENZHEN AUTO ELECTRIC POWER PLANT CO.,LTD

本手册的定位
本手册详细介绍了深圳奥特迅电力设备有限公司电力操作电源系统的基本原理、功能特点、 技术参数等,并给 出了相关的图表。 本手

册的主要用途: 1. 产品技术推广和制作标书技术条款 2. 设备选型参考 3. 电力操作电源工程设计 4. 用户及业务人员参考资料

编写:王英超 校对:杨惠丽、李磊 审批:王凤仁

深圳奥特迅电力设备有限公司 版权所有,侵权必究 内容如有改动,恕不另行通知 Copyright ? Shenzhen Auto Electric Power Plant Co., Ltd. All rights reserved 技术支持热线:0755-26520508、26520513 13925230721、13923769980 商务支持热线:0755-26520533、26520507 13602590346、13602681496

GZDW 高频开关电力操作电源培训手册

目录


第一章 概述


1 1 1 3 3 4 4 5 5 5 6 6 15 16 16 17 17 17 17 18 20 20 20 22 25 27 27

1 前言 2 电力操作电源工作原理 3 奥特迅公司电力操作电源介绍 3.1 前言 3.2 应用范围 3.3 系统特点 3.4 型号命名 3.5 使用环境 本章内容小结

第二章

设计选型及系统基础知识

1 系统接线 2 组屏方案 3 高频开关电源模块配置原则 本章内容小结

第三章

高频开关电源技术

1 直流稳压电源发展历程 1.1 线性稳压电源 1.2 晶闸管可控硅相控电源 1.3 开关型稳压电源 1.4 直流电源技术的新进展 2 高频开关电源技术 2.1 高频开关电源原理介绍 2.2 高频开关电源各部分电路 2.3 软开关技术 3 ATC系列高频开关电源模块技术指标 3.1 型号命名

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目录

3.2 正常使用条件 3.3 主要性能指标 4 ATC系列高频开关电源模块主要特点 5 ATC230/115系列高频开关电源模块结构及尺寸 5.1 ATC230M05、ATC230M10、ATC115M10、ATC115M20 5.2 ATC230M20、ATC230M25、ATC115M40 本章内容小结

28 28 30 32 32 32 33 34 34 34 34 35 35 35 36 36 36 38 38 38 38 39 39 39 40 41 42 42 42

第四章

电力操作电源智能监控系统基础知识

1 智能监控系统概述 2 奥特迅公司集中监控器工作原理 2.1 型号命名 2.2 集中监控器工作原理 3 奥特迅公司集中监控器功能、参数 3.1 直流系统各信号和状态量参数 3.2 开关量输出(无源硬接点方式) 3.3 充电模块监控 3.4 电池管理 3.5 绝缘监测 3.6 通信 3.7 历史记录 4 串行总线数字通信方式 5 副监控器(FJKQ-A) 6 集中控制器面板及尺寸 6.1 集中监控器前面板 6.2 集中监控器后面板 本章内容小结

第五章

微机绝缘监测仪

1 传统绝缘监测仪检测原理 1.1 工作原理

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目录

1.2 母线检测原理 1.3 支路检测原理 2 奥特迅公司绝缘监测仪介绍 2.1 概述 2.2 WJY3000A型微机绝缘监测仪原理 2.3 智能CT 2.4 WJY3000A微机绝缘监测仪参数、特点 2.5 WJY3000A微机绝缘监测仪结构、外形 2.6 继电器型绝缘监测仪 2.7 BXJY-A型便携式绝缘监测仪 本章内容小结

42 44 45 45 45 47 47 49 50 50 51 52 52 53 53 53 53 54 55 56 56 57 59 60 60 60 60 60 61

第六章

蓄电池智能放电仪

1 蓄电池放电仪概述 2 奥特迅公司BFD系列智能放电仪 2.1 概述 2.2 型号命名 2.3 产品规格 2.4 工作原理 2.5 BFD系列智能放电与逆变放电德性能比较 2.6 智能放电仪后台监控软件 2.7 主要技术指标 2.8 操作使用说明 本章内容小结

第七章

便携式智能充电机

1 整组电池用便携式智能充电机 1.1 型号规格 1.2 应用场合 1.3 技术参数 1.4 功能特点

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目录

1.5 控制方式 2 单只电池用便携式智能充电机 2.1 概述 2.2 型号命名 2.3 功能特点及原理 2.4 外形尺寸 本章内容小结

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第八章

直流系统其他配套设备

1 交流进线单元 1.1 交流配电单元(型号JLPD-A) 1.2 交流状态监测单元(型号JLZT-A) 2 防雷保护电路 3 降压装置 4 事故照明切换单元 5 直流断路器 6 电池巡检仪 6.1 BATM30系列蓄电池巡检仪工作原理 6.2 型号命名 6.3 功能特点 6.4 技术参数 6.5 电池巡检仪接线示意图 7 数字表计 7.1 型号命名 7.2 技术指标 7.3 性能特点 8 馈线状态监测模块 9 闪光装置 10 光电转换器 10.1 型号命名

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目录

10.2 接线方式 本章内容小结

78 79

附录1 附录2 附录3 附录4

施奈德断路器选型资料 北京人民断路器选型资料 德国好贝克(HOPPECK)电池选型资料 武汉银泰电池选型资料

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第一章概述

第一章 概述

1、 前言
GZDW系列直流电源柜,适用于大中小型发电厂、变电所,作为高压断路器直流操作机构 的分、合闸、继电保护、自动装置、 信号装置等使用的操作电源及事故照明和控制用直流 电源。 目前,电力系统使用的直流电源已大部分采用高频开关电源,相控电源作为被淘汰产品 也有部分在使用。 相控电源的纹波、高次谐波干扰大,效率低及体积庞大,监控系统不完善,难以满足综 合自动化及无人值守变电站或发电厂的要求。另外,由于阀控式密封铅酸蓄电池内阻较小, 例如,POWER6225蓄电池内阻为1.1毫欧,在带负载浮充电运行时,太大的纹波在纹波的峰值 对蓄电池有较大明显的充电, 在纹波的谷值时蓄电池对负载有较大明显的放电, 蓄电池长期 在这种较大的脉动充放电工作,会加速蓄电池老化过程,减小蓄电池的使用寿命。 高频开关电源具有稳压、稳流精度高,体积小、重量轻、效率高,输出纹波及谐波失真小、 自动化程度高等优点, 在邮电、 电力、 航空航天、 计算机及家电等领域已逐步取代相控电源。 目前,电力部规划设计院已大力推广并使用高频开关电源,新的设计规程已发行。

2、电力操作电源工作原理
在讲解电力操作电源工作原理之前,我们先给出几个关键词的定义: 1. 电力操作电源:适用于大中小型发电厂、变电所,作为高压断路器直流操作机构的分/ 合闸、继电保护、自动装置、 信号装置等使用的操作电源及事故照明和控制用直流电源称 为电力操作电源。 2. 充电模块:采用模块化高频开关PWM变换技术,将交流变成直流的静止型电力变换器,其 主要功能是实现蓄电池的均/浮充功能,所以称为充电模块。 3. 充电/浮充电装置:多个充电模块并联,实现蓄电池均/浮充充电和常规负荷供电功能的 装置。

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第一章概述

4. 监控模块:电力操作电源系统的充电模块统一受控于一台中央控制系统,该系统采用模 块化结构,实现系统的“四遥”功能,这样的系统称为监控模块。 5. 均衡充电:为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,使其恢复到规定的范围 内而进行的充电,以及大容量放电后的补充充电,通称为均衡充电。 6. 浮充电:在系统正常运行时,充电装置承担经常负荷,同时向蓄电池组补充充电,以补 充蓄电池的自放电,使蓄电池以满容量的状态处于备用。 7. 正常充电:蓄电池正常的充电过程,即由均充电(包括限流均充和恒压均充两个过程) 转到浮充电的过程。 8. 定时均充:为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致的电池单体容量不平衡,而周期 性地以较高的电压对电池进行均衡充电。 9. 限流均充:以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。 10. 恒压均充:以恒定的均充电压对电池充电。 11. 控制负荷:用于电气和热工的控制、信号装置和继电保护、自动装置以及仪器仪表等小 容量负荷称为控制负荷。这类负荷在发电厂、变电所中数量多、范围广,但容量小。 12. 动力负荷:在发电厂中,直流润滑油泵电动机、氢密封油泵电动机、电磁操作的断路器 合闸机构、交流不停电电源装置、直流照明等大功率的负荷称为动力负荷。这类负荷在发电 厂中容量较大, 对蓄电池容量及设备选择起着决定作用。 在变电所中, 主要是电磁操作机构。 13. 控制和动力母线: 控制负荷和动力负荷对直流操作电源的要求不同, 一般情况下分设控 制和动力母线。在电厂,控制和动力则由单独的直流设备分别提供,常规控制为110V系统, 动力为220V系统;在变电所,由于设备容量较小,控制和动力则由同一设备提供。 14. 核对性放电:在正常运行中的蓄电池组,为了检验其实际容量,以规定的放电电流进行 恒流放电,只要有单节电池达到了规定的放电终止电压,即停止放电,然后根据放电电流和 放电时间,计算出蓄电池组的实际容量,称为核对性放电。 15. 终止电压:蓄电池容量选择计算中,终止电压是指直流系统的用电负荷,在指定放电时 间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。 对蓄电池本身而言, 终止电压是指蓄电池在不同 放电时间内及不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。 一般情况下, 前者的要求比后者 要高。

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第一章概述

电力操作电源系统原理
电力操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单 元、降压单元和蓄电池组等部分组成。图1为电力操作电源系统原理框图。

合闸回路

充电模块

降压硅链

控制回路

I路 II路

交 流 配 电 单 元

充电模块 充电模块 充电模块 充电模块

蓄 电 池 组

绝缘检测

集中监控单元
图1-1:电力操作电源系统原理框图

远方监控系统

两路交流输入经交流配电单元互投后选择其中一路交流输入提供给充电模块; 充电模块 输出稳定的直流电源, 一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出, 另外通过降压单元提供 控制输出, 为负载提供正常的工作电流; 绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地 绝缘状况;集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单元、直 流母线和蓄电池组等运行参数的采集与各单元的控制和管理, 并可通过远程接口接受后台操 作员的监控。

3、奥特迅公司电力操作电源介绍
3.1 前言 GZDW系列高频开关直流电源系统, 是深圳奥特迅电力设备有限公司自行开发研制和生产 的新一代电力操作电源。其中,集中监控器、充电模块及各监测单元的设计,均采用世界最 先进的且具有成功运行经验的技术,并结合了我国电力系统的特点。

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第一章概述

多年的运行与设计经验使奥特迅全面了解到我国不同地域、 不同行业对直流操作电源的 不同要求及使用习惯。 因此奥特迅研制的电力操作电源非常适应中国国情, 完全可以满足不 同用户的各种技术要求。 深圳奥特迅电力设备有限公司在高频开关电源设备的设计、 制造运行方面积累了丰富的 经验, 产品通过了国家继电器质量监督检验中心型式试验、 国家电力工业部电力设备质检中 心型式试验、通过国家科学技术新产品成果鉴定。我司可提供以下文件证明:质检部门的认 可文件、瑞士ISO-9001:2000质量认证书、两部鉴定证书和生产许可证、国家电力公司电力 规划设计总院推荐证书、 成套局推荐证书、 获国家水电水利规划设计总院推荐证书以及在电 力系统商业运行的良好记录。 3.2 应用范围 奥特迅 GZDW系列直流电源柜,适用于大中小型发电厂、变电所,作为高压断路器直流 操作机构的分、合闸、继电保护、自动装置、 信号装置等使用的操作电源及事故照明和控 制用直流电源。各项性能指标达到并超过DL/T459-2000标准。 3.3 系统特点: ? ? ? ? ? ? ? 采用自行开发的第三代智能高频开关电源模块,充电模块N+1热备份 宽电压输入范围:AC380V±20%,电网适用性强 交流输入频率:50Hz±10% 硬件低压差自主均流,均流不平衡度≤±3% 充电模块采用软开关技术,效率高达96% 监控系统采用串行总线结构、分散控制集中管理的智能监控模式 直流系统中各功能单元均为具有CPU的智能化单元, 具有自诊断能力; 单元与单元、 单元与监控器之间全部是数字通讯且输入输出电气全隔离; ? 直流系统中任一单元故障时, 不影响其它单元的正常运行。 先进的控制逻辑和通讯 校验算法,可确保在任何干扰环境下,都不会使系统产生误动。 ? 具有RS232、RS485、MODEM、光端机等多种接口,支持任意通讯规约,更加方便与 远程监控系统通讯实现“四遥”功能,适合于无人值守 ? 具有蓄电池自动管理及自动温度补偿功能,智能化电池管理

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第一章概述

? ?

具有交流进线缺相保护、雷击浪涌吸收及交流配电单元 专业为用户度身定做各种规格配置的电力电源系统

3.4 型号命名 GZDW系列高频开关电力操作电源系统型号命名规则如下:

3.5 使用环境 ? 户内使用,设备运行的周围空气温度不低于-10℃,不高于+40℃,在设备停用期 间,周围空气温度不低于-25℃,不高于+55℃; ? ? ? ? 日平均相对湿度不超过95%,月平均相对湿度不大于90%; 运行地点无导电或爆炸尘埃,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽; 交流输入电压波形为正弦,电压波动范围不超过额定值的±20%; 交流输入频率波动范围不超过额定值的±10%。

本章内容小结
本章主要介绍电力操作电源的几个名词定义, 电力操作电源的工作原理。 对奥特迅公司 电力操作电源进行了简介。

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第二章设计选型及系统基础知识

第二章 设计选型及系统基础知识

本章主要讲述电力用操作电源系统设计选型方案,接线方式,系统配置等内容。在本章 的后半部分介绍了电力操作电源相关配件的性能原理描述。

1、系统接线方式
目前国内电力用操作电源系统接线主要分为以下几种方式: ? 以母线分段为标准可分为 单母线接线方式、单母线分段接线方式、双母线接线方式等; ? 以降压装置为标准可分为 带降压装置接线方式和不带降压装置接线方式; ? 以充电机和蓄电池组数为标准可分为 一组充电机一组蓄电池方式、二组充电机一组蓄电池方式、二组充电机二组蓄电 池方式、三组充电机二组蓄电池方式等。 下面例举几种比较典型的接线方式 图2-1:一组充电机一组蓄电池单母线无降压装置 图2-2:一组充电机一组蓄电池单母线带降压装置 图2-3:二组充电机一组蓄电池单母线带降压装置 图2-4:一组充电机一组蓄电池单母分段带降压装置 图2-5:二组充电机一组蓄电池单母线分段无降压装置 图2-6:二组充电机二组蓄电池双母线带降压装置 图2-7:二组充电机二组蓄电池双母线无降压装置 图2-8:三组充电机二组蓄电池双母线无降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-1:一组充电机一组蓄电池单母线无降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-2:一组充电机一组蓄电池单母线带降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-3:二组充电机一组蓄电池单母线带降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-4:一组充电机一组蓄电池单母分段带降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-5:二组充电机一组蓄电池单母线分段无降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-6:二组充电机二组蓄电池双母线带降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-7:二组充电机二组蓄电池双母线无降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

图2-8:三组充电机二组蓄电池双母线无降压装置

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第二章设计选型及系统基础知识

这里只是列举了几个较为常见的系统接线方式供大家参考。 实际运行中由此几种基本方 式可衍生出较多方案,如双母线系统I、II段母线连接方式可采用单刀开关直接连接,亦可 通过两把双投开关实现两段母线机械闭锁连接。 另外有无降压装置也为系统接线方式变换的 一个因素。

2、组屏方案
奥特迅公司电力操作电源系统依据用户需求基本可分为充馈电一体化柜, 充电柜, 馈线 主柜,馈线分柜,母线联络柜,事故照明柜,电池柜、放电柜等。

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第二章设计选型及系统基础知识

注:以上所示配置仅为举例示意用,实际则由于各系统组成的充电模块型号及数量,馈线开 关容量及数量等参数改变而柜体屏面布置有所变化。

3、高频开关电源模块配置原则
充电/浮充电装置采用多个智能高频开关电源模块并联, N+1热备份工作。 智能高频开关 电源模块数量可按如下公式选择(即确定N的数值): N×模块额定电流≥Ij+Ic10 Ij-------直流系统最大经常性负荷 Ic10-----满足蓄电池要求的充电电流 (阀控式铅酸电池为0.1-0.2C10) 。 例如:直流电源系统电压等级为220VDC,蓄电池容量为300Ah,经常性负荷为5A(最大 经常性负荷不超过7A)。 充电电流(0.1C10×300Ah)+最大经常性负荷(约7A)=37A。若选用ATC230M20电源模块2台 即可满足负荷需求(N=2),再加一个备用模块共3个电源模块并联即可构成所需系统。

本章内容小结
本章主要讲述了电力操作电源几种较为常见的系统接线形式及组屏方式。 同时对电力操作电 源系统的模块配置概念也做了详细的描述。

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第三章高频开关电源模块

第三章 高频开关电源模块基础知识
直流操作电源发展的历程基本可分为线性稳压电源、 相控电源和现在全面应用的高频开 关操作电源。 本章主要介绍开关电源各部件的工作原理及软开关技术。 并讲述了奥特迅公司 高频开关电源模块的工作原理、各项参数及其功能特点。

1 直流稳压电源发展历程
1.1 线性稳压电源

图3-1:线性稳压电源原理框图

上图3-1为线性稳压电源常用原理图,交流电源经过工频变压器变压、整流、滤波,再 经过晶体调整管整定输出直流电压。 这类电源存在如下的缺点: (a) 变压器由于工作在工频频率,在输出较大功率时体积大、笨重。 (b) 晶体调整管由于工作在放大状态,等效于一个可变电阻器。电路设计时,为了满足 输入电压在额定±20%变化,输出电压稳定的要求,晶体调整管的输入电压往往是 输出电压的二倍,其功率损耗为晶体调整管的压差×电流,损耗很大,整机的效率 低于50%。

1.2 晶闸管可控硅相控电源

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第三章高频开关电源模块

图3-2:晶闸管可控硅相控电源原理框图

图3-2是晶闸管可控硅相控电源常用原理图,交流电源经过工频变压器变压隔离,再经 过晶闸管转换成50Hz脉冲电压, 再经过电抗器及输出滤波器滤波, 将输入转换成稳定的直流 输出电压。 稳压原理是通过采样得到的输出电压变化量, 经过与基准电压值在误差放大器中比较放 大之后,输出脉冲信号控制晶闸管的导通角,当输出电压下降,晶闸管的导通角增大,晶闸 管的导通时间增加,输出电压上升;当输出电压上升,晶闸管的导通角减小,晶闸管的导通 时间减小,输出电压下降。 这种稳压电源与线性稳压电源比较, 晶闸管工作在开通与截止两种状态, 减小了晶体管 的功率损耗。 但电源变压器同样工作在工频频率, 为了使输出电压纹波较小及减小导通时的 电流冲击,要求有较大电感量的电抗器及较大容量的滤波电容,同样的在输出较大功率时, 变压器、电抗器及电容的体积大及笨重,变压器、电抗器铁损及铜损较大,有温升散热、通 风的问题。这种形式的电源效率只在60%~80%左右。

1.3 开关型稳压电源

图3-3:开关型稳压电源原理框图

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第三章高频开关电源模块

图3-3为高频开关电源原理图,交流电源经过整流、滤波变成直流,再经过高频变压器 及高频开关管,将直流电转换成高频脉冲输出,高频脉冲信号经过快恢复整流管整流、电抗 器及输出滤波器滤波变成稳定的输出直流电压。 它的稳压原理是通过采样得到的输出电压变化量,经过与SMP控制器的基准电压值在误 差放大器中比较放大之后,输出脉宽信号控制开关管的导通与截止,当输出电压下降,脉宽 展宽,开关管的导通时间增加,输出电压上升;当输出电压上升,脉宽减小,开关管的导通 时间减小,输出电压下降。 这种稳压电源与晶体管线性稳压电源比较, 开关管工作在导通与截止两种状态, 减小了 晶体管的功率损耗。另外由于高频变压器工作在高频状态(100KHZ),从计算变压器、电抗 器所需铁芯的截面公式中不难看出频率越高, 截面可以设计得越小, 工作在100KHZ频率的高 频开关电源变压器、 电抗器所需铁芯的截面要比工作在50HZ频率的相控电源变压器、 电抗器 所需铁芯的截面积小二千倍。在同样输出纹波的条件下滤波电容也可以比相控电源小二千 倍。由于变压器、电抗器体积大大地减小,变压器、电抗器的铁损及铜损也大大地减小,这 种形式的电源效率在80%~94%左右。
开关稳压电源与线性稳压电源的主要性能比较

技术性能 稳压精度 稳流精度 纹波系数 效率 功率因数 体积 动态相应 噪音 智能程度 供电可靠性 设备对电网要求 通信接口 开机浪涌

高频开关电源 ≤0.5% ≤0.5% ≤0.05% ≥94% ≥0.9 小 好,百 μs 级 低 智能管理,具有“四遥”信号 N+1 热备份,带电更换,可靠性高 输入范围宽,适应力强 RS232/485,MODEM,以太网等 极小

相控电源 ≤1% ≤2% ≤5% 60%~80% ≥0.7 大 差,几十 ms 高 低 无备份或 1+1,停电更换,可靠性差 适应力差 无 大

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第三章高频开关电源模块

1.4 直流电源技术的新进展
1.4.1 高效率绿色电源及智能化电源管理 (a) 绿色电源基本概念是:节能、省电、低噪音、低污染、低辐射。 (b) 提高电源效率是改善电源省电效果的根本途径, 进一步提高高频开关电源的效率。 (c) 低噪音是指电源发出的噪音,高频开关电源发出的噪音主要是风机发出的噪音, 噪音一般小于 55dB。为了进一步降低噪音,高频开关电源尽量采用自然散热。 (d) 低污染、低辐射是指电源对电网的污染及稳压输出电压的质量。减小电网的污染 是要提高功率因素,减小三次、五次、七次电压、电流谐波,输出电压的稳定是 提高输出电压的稳压精度,稳流精度,纹波电压及输出峰─峰值。采用功率因数 校正技术的高频开关电源,功率因数近似 1,而且对公共电网基本上无污染。 (e) 进一步提高电源的智能化程度及小型化程度。 1.4.2 分布式电源系统 (a) 分布式供电技术。分布式供电是指对集中式供电而言,分布式供电是利用最新电 源理论和技术成果做成相对较小的电源功率模块来组合成积木式,智能化的大功 率供电电源系统。 (b) 分布式供电主要优点: ? 供电质量高。因为各供电单元靠近负载,改进了负载静态和动态供电性能。 ? 高效、节能。配电为较高电压 220V 或 380V,传输损耗降低,提高效率、节约能源。 ? 可靠性高。 采用大规模集成电路技术和混合电路技术模块化电源可靠性远高于分立 组件生产的电源,易组成冗余式供电,系统可靠性更高。 ? 使用维护方便。积木式智能化系统,现场维护故障单元方便、敏捷,系统扩大功率 容易。 分布式供电研究始于八九年初,主要在航空、航天,巨型计算机等国防军事领域。随着 高频技术及新型功率器件技术的发展, 迅速推动分布式电源系统研究的开展。 八十年代未已 成为国际电力电子学的研究热点。 其研究的内容包括高频化电源变换技术, 高功率密度封装 技术、电源单元并联技术、功率因素校正技术,以及电源模块电源系统智能化技术等。

2 高频开关电源技术
2.1 高频开关电源原理介绍
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第三章高频开关电源模块

开关电源的基本电路框图如图 3-4 所示。 开关电源的基本电路包括两部分。 一是主电路, 是指从交流电网输入到直流输出的全过程,它完成功率转换任务。二是控制电路,通过为主 电路变换器提供的激励信号控制主电路工作,实现稳压。

A B C D

软起动 E M I

滤 波

全 桥 变 换

直 流 输 出

原边 检测控制 辅助电源

PWM脉宽 控制 信号调节

输出测量 故障保护 微机管理

面 板

通讯接口(RS232)

集中控制及均流接口

图 3-4:开关电源的基本电路框图

高频开关电源由以下几个部分组成: 主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程,包括: 原边检测控制电路:监视交流输入电网的电压,实现输入过压、欠压、缺相保护功能及 软启动的控制。 EMI 输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到 公共电网。 软启动:消除开机浪涌电流。 整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。 全桥变换:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越 高,体积、重量与输出功率之比越小。 输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。 控制电路 一方面从输出端取样, 经与设定标准进行比较, 然后去控制逆变器, 改变其频率或脉宽, 达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对整 机进行各种保护措施。

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第三章高频开关电源模块

检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表数据。 辅助电源 提供所有单一电路的不同要求电源。

2.2 高频开关电源各部分电路
2.2.1 EMI 滤波电路 图 3-5 为 EMI 输入滤波电路,L1、L2、L3 常态滤波,L4、L5 为纵向共模扼流线圈,电 容 C1、C2、C3 为滤除共模干扰电容,C4 至 C9 为常态滤波电容。

图 3-5:EMI 滤波电路原理图

2.2.2 三相整流电路 图 3-6 为三相整流电路,采用一块三相整流集成电路。

图 3-6:三相整流电路原理图

2.2.3 输入软起动 图 3-7 为输入软起动电路,继电气 J 为常开触电,合上交流输入时,交流电源经整流后 通过限流电阻 R 对电容充电, 当电容充满后, 控制继电气 J 闭合, 避免大电流对电容的冲击。

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第三章高频开关电源模块

图 3-7:软起动电路原理图

2.2.4 输出直流滤波 图 3-8 为输出直流滤波电路。

图 3-8:E 输出直流滤波电路原理图

2.2.5 DC/DC 全桥变换 图 3-9 为全桥 DC/DC 变换电路原理图。高频开关管 A、D 和 B、C 组成桥的两臂,高频变 压器 T 连接在它们中间。通过加在 A、C 和 B、D 两组开关管栅极的对称倒相脉冲实现该两组 组开关管依次导通或截至,以实现 DC/DC 的高频变换过程。

图 3-9:DC/DC 全桥变换电路原理图

下面以 4 个时间段来说明它的工作过程: t0<t<t1:t=t0 时,主回路中 A、D 两管同时导通,B、C 两管处于关断状态,电源电压 Ui 加在变压器两端,通过变压器加在输出电感 Lo 和负载上,主回路的电流 It 线性增加, 电源向负载输送能量。 t1<t<t2:在 t=t1 时,A、D 两管同时关断,主回路的电流 It 迅速减小到零,变压器两
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第三章高频开关电源模块

端的电压 Vt 也迅速减小到零,此时靠输出电感 Lo 及电容 Co 的续流储能向负载输送能量。 t2<t<t3:t=t2 时,主回路中 B、C 两管同时导通,A、D 两管处于关断状态,电源电压 加在变压器两端,通过变压器加在输出电感 Lo 和负载上,主回路的电流 It 线性增加,电源 再次向负载输送能量。 t3<t<t4:在 t=t3 时,B、C 两管同时关断,主回路的电流 It 迅速减小到零,变压器两 端的电压 Vt 也迅速减小到零,此时再次靠输出电感 Lo 及电容 Co 的续流储能向负载输送能 量。 以此种方式交替运行,保证向负载输送能量。

图 3-10:全桥变换 V/I 波形示意图

2.2.6 脉宽调制控制器 开关电源输出电压的变化取决于功率变换电路的开关管导通时间, 导通时间越长, 则电 容两端电压升高越多;开关管关闭时间越长,则电容两端电压降低越多。所以为了调节开关 电源输出电压,就必须控制开关管的栅极驱动。我们采用脉冲宽度调制方式(PWM方式)来 控制开关电源的输出电压。如使开关电源输出电压升高,则开关管驱动的脉冲要加宽,即脉 冲宽度固定,在单位时间内的导通次数增加,保证总的导通时间加长。反之亦然。 图3-11是脉宽调制控制器的原理框图和波形图。

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第三章高频开关电源模块

图 3-11:脉宽调制控制器的原理框图和波形图

脉宽调制控制器工作原理: 开关电源输出电压 Vo 通过电阻分压,分压后的电压为 V1,接到放大器的负端,放大器 的正端接标准稳压电源(例如 LM7805)输出 Vt,放大器输出电压为 V2,接比较器正端,比 较器负端接斜波发生器。斜波发生器产生一个固定频率和幅度的斜波,V2 与斜波比较后输 出脉冲波形。 稳压原理: Vo↗→V1↗→V2↘→比较器输出脉宽变窄→Vo↘; Vo↘→V1↘→V2↗→比较器输出脉宽变宽→Vo↗。

2.3 软开关技术
全桥相移 ZVZCS 软开关技术采用恒频控制、 对称性结构, 在大功率变换器中得到了广泛 的应用。 它能使全桥相移电路结构中处于被动臂的两只开关管工作在 ZCS 状态, 而主动臂上 的两只开关管仍然工作在 ZVS 状态, 从而达到更完善的软开关效果, 在高频大功率变换器中, 全桥相移 ZVZCS 技术是理想的软开关方案。

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第三章高频开关电源模块

图 3-12: 全桥相移 ZVZCS 基本原理图

图 3-12 是全桥相移 ZVZCS 的基本原理图,与硬开关相比,增加了一个饱和电感 Ls,省 去了全桥臂上的吸收电容,并在主回路上增加了一个阻挡电容 Ce。通过相移方式控制主回 路的有效占空比。 阻挡电容 Ce 与饱和电感 Ls 适当配合, 能够使全桥被动臂上的主开关管 (A、 B) 达到零电流开关 (ZCS) 的效果, 而主动臂上的主开关管 (C、 D) 仍然处于零电压开关 (ZVS) 的状态。 下面详细分析这个软开关过程: 图 3-13 是全桥相移 ZVZCS 的主要波形图,下面分 5 个时间段来说明它的工作过程。 t0<t<t1:主回路中 A,D 两管导通,饱合电感 Ls 处于饱合状态,电感量很小,可以认 为是短路状态。 电源电压通过变压器加在输出电感 Lo 和负载上, 主回路的电流 Ip 线形增加, 电源向负载输送能量,电容 Ce 的电压 Vce 由负向正逐渐增加。 t1<t<t2:在 t=t1 时,D 管关断,主回路的电流持续,使 C 管的电容 Cr 放电,最终使 C 管的电压为零,并通过 C 管的体二极管续流,在 t=t2 时 C 管零电压开通。这个过程与全桥 相移 ZVS 的情况完全一致。此时电容 Ce 上形成的阻挡电压 Vce 达到最大。 t2<t<t3:由于 Lo 的续流作用,输出二极管钳位使变压器副边短路,在主回路中只有变 压器的漏感存在,因此阻挡电压 Vce 迅速将主回路的电流 Ip 回复到零,当 Ip 回复到零时, 饱合电感 Ls 退出饱合状态,呈现出很大的电感量,使 Ip 维持在零附近一直到 A 管关断。 t3<t<t4:在 t=t3 时,A 管零电流关断,经过一个死区时间 B 管开通。 t4<t<t5:B 管开通时由于饱合电感 Ls 尚未饱合,Ip 经过一定的滞后再迅速上升,电流

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第三章高频开关电源模块

的滞后使 B 管的开通损耗大大降低。 在 t=t5 时 Ip 达到输出电流在主回路的折合值, 变压器 副边出现电压,电源再次向负载输送能量,电容 Ce 的电压 Vce 由正向负逐渐减小,开始下 半个对称的周期。 从上述原理分析可以看出,主动臂上的两只主管(C、D)处于 ZVS 状态,其开通损耗为 零,同时由于电容 Cr(r=a,b,c,d)的存在,降低了主管关断时电压的上升斜率,关断损 耗也得到降低,被动臂上的两只主管(A、B)处于 ZCS 状态,其关断损耗为零,同时由于饱 和电感 Ls 的存在,降低了主管开通时电流的上升斜率,使整个开关损耗大大降低。

图 3-13: 全桥移相软开关 ZVZCS 主要波形图

3 ATC 系列高频开关电源模块技术指标
奥特迅公司自行研发生产的 ATC 系列智能高频开关电源模块是本公司专为电力直流系 统开发、设计和生产的第三代产品,新一代的充电模块采用了软开关、散热风道与电路隔离 和分散型控制技术, 具有高智能、 高效率、 高可靠等优点, 是电力直流操作电源的首选设备。 3.1 型号命名

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第三章高频开关电源模块

如,ATC230M10,额定输出 220V/10A 模块; ATC115M40,额定输出 110V/40A 模块。 3.2 正常使用条件 (1) 户内使用,设备运行的周围空气温度不低于-5℃,不高于+40℃;在设备停用 期间,周围空气温度不低于-25℃,不高于+55℃。 (2) 周围空气最大相对湿度不超过 90% (相当于周围空气温度 20±5℃时)。 (3) 运行地点无导电或爆炸尘埃,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。 (4) 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- 15%~+20%。 (5) 交流电网频率波动不超过 50Hz±10%。 3.3 主要性能指标 3.3.1 ATC 系列高频开关电源模块选型表
序号 额定输出电流 额定输出电压 220V 系列 1 2 4 5 6 7 5A 10A 20A 20A 25A 40A ATC230M20 ATC230M25 ATC115M40 360×230×200 18 ATC230M05 ATC230M10 ATC115M10 ATC115M20 340×140×200 8.8 110V 系列 外形尺寸 mm 重量 kg

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第三章高频开关电源模块

3.3.2 输入特性
序号 1 2 项目 交流输入电压 交流输入频率 指标 AC380V±20% 50Hz±10% ≤4A(230M05、115M10) 3 交流输入电流 ≤8A(230M10、115M20) ≤12A(115M30) ≤16A(230M20、115M40) 4 5 功率因数 综合效率 ≥0.95 ≥96% 满载 备注 三相四线

3.3.3 输出特性
序号 1 项目 输出电压可调范围 指标 180~320V 连续可调 (220V 系列) 90~160V 连续可调(110V 系列) 5A(230M05) 10A(230M10、115M10) 2 额定输出电流 20A(230M20、115M20) 30A(115M30) 40A(115M40) 3 4 5 6 7 8 9 输出限流 稳压精度 稳流精度 纹波系数 负载调整率 电网调整率 并机均流不平衡度 105%额定输出电流 ≤±0.2% ≤±0.5% ≤±0.05% ≤±0.5% ≤±0.1% ≤±5% 备注

3.3.4 保护与报警
序号 1 2 3 4 5 项目 输入过压保护 输入欠压报警 输出过压保护 输出欠压报警 过热保护 指标 ≥456±5VAC 关机报警 ≤280±5VAC ≥320±5VDC(220V 系列) ≥160±5VDC(110V 系列) ≤198±5VDC(220V 系列) ≥75±5℃关机报警 温度正常自动恢复 也可由监控系统设定 备注 电网正常自动恢复

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第三章高频开关电源模块

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输出短路保护 防雷保护

输出电压降到零,电流会缩 40% 设有完善的防雷保护电路

输出故障排除, 自动恢复

3.3.5 监控特性
序号 1 2 项目 遥信 遥测 指标 将交流输入过、欠压,输出过、欠压,过热, 均/浮充,开/关机和故障信号送监控器 测量充电模块的输出电压、 电流并送监控器 根据监控器命令,控制充电模块的均/浮充 3 遥控 转换或开/关机 根据监控器命令, 调节充电模块的输出电压 4 遥调 和稳流 充电模块设有数字表, 可显示模块的输出电 5 显示 压和电流 当充电模块失去与上级联系 时,具备手动控制均/浮充转 换或开/关机功能 充电模块同时具备手动调节 输出电压和稳流功能 备注

3.3.6 其它特性
序号 1 项目 可靠性指标 指标 MTBF≥100000 小时 ≤38dB (ATC230M05,ATC230M10, ATC115M10,ATC115M20) 2 噪音 ≤40dB (ATC230M20, ATC115M30 ATC115M40) 3 绝缘电阻 ≥100MΩ 输入对地 4 绝缘强度 ≥2000VAC/50Hz 输出对地 输入对输出 5 6 冷却方式 交流输入谐波 风冷 满足电力系统要求 备注

4 ATC 系列高频开关电源模块主要特点
(a) 软开关技术 充电模块是我公司自行研制开发的第三代智能型高频开关充电模块, 采用移相全桥 零电压脉宽控制软开关技术,开关管为零电压、零电流开关,无电压电流过冲或尖峰, 具有理想软开关特性。与硬开关相比,软开关充电模块的开关损耗降低了 40%,给充电

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第三章高频开关电源模块

模块带来的最明显优点是: ? 整机效率提高到 94%至 96%,使在相同工作环境下充电模块的温升大幅降低。同类 产品中 ATC 系列充电模块温升最低 ? 由于无电压及电流过冲或尖峰, 功率开关器件承受的电应力较小, 功率开关器件的 可靠性得到提高。 ? 由于电压变化率(dv/dt)及电流变化率(di/dt)的减小,使充电模块的电磁干扰 明显降低,提高了电磁兼容性能。 (b) 防尘技术 通风散热风道与电路完全隔离技术(专利号 99216549.0) 用特制的散热器,使散热风道与内部电路完全隔离,把发热的器件贴在散热器的表面, 风机运行时, 将热量迅速排出模块, 既提高了散热效率又能有效防止电路板的尘埃吸附, 使充电模块对环境的适应能力显着提高。 (c) 智能化技术 充电模块内置 CPU,协调管理模块各项操作及保护,并以电气隔离的数字通信方式 接受上位机的控制,其优点有: ? ? 设有光电隔离的数字通信接口具有电气隔离能力,可承受外界 2000V 电压冲击。 模块接受的指令是数字信号, 只有在接到符合通讯协议的指令时, 才执行相应的操 作,任何干扰导致的非法指令均不接收,不会引起模块误动作。 ? ? 模块故障时,故障模块自动退出,不影响系统正常运行。 智能化模块能监测到集中监控器的工作, 当集中监控器故障时, 控制充电模块转换 到手动控制方式, 此时可以手动控制各个充电模块, 实现均/浮充转换及均/浮充电 压、电流的设置。 ? (d) ? ? ? ? ? ? 智能化模块的监控采用分散控制方式。 全功能化技术 稳定的直流输出 均/浮充电压、电流设置功能 均/浮充转换,开关机控制功能 自主均流功能 可直接显示输出电压、电流及各种工作状态。 设有完善的过流、过压、短路保护及防雷措施。
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第三章高频开关电源模块

? ?

采用 SMT 表面贴片工艺,稳定性好。 95%采用进口优质器件。

5 ATC230/115 系列高频开关电源模块结构及尺寸
5.1 ATC230M05,ATC230M10,ATC115M10,ATC115M20 5.1.1 前面板

5.1.2 后面板

5.2 ATC230M20,ATC230M25,ATC115M40 5.2.1 前面板

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第三章高频开关电源模块

5.2.2 后面板

本章内容小结
本章主要讲述了电力操作电源模块的发展历史、 高频开关电源工作原理及软开关技术。 在后 半部分介绍了 ATC 系列高频开关电源模块的参数指标、外形尺寸及其性能特点。

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第五章微机绝缘监测仪

第四章 电力操作电源智能监控系统基础知识
智能监控系统是电力操作电源的核心控制部分,相当于整个直流系统的“大脑”。其本 身性能关系到整个直流系统的智能化程度及稳定性。 本章节主要介绍奥特迅公司智能集中监 控系统工作原理、 性能特点及电池智能管理模式, 同时介绍了公司独创的直流系统串行总线 全数字通讯方式。

1 智能监控系统概述
监控系统主要由监控调度中心计算机及安装在直流系统上的集中监控器组成, 监控调度 中心可通过电话网、光纤或标准串行口对直流系统进行遥测、遥信、遥调、遥控。监控调度 人员可在监控调度中心监视各个现场的直流系统的运行情况, 一旦发现某个系统出现异常或 告警,则可以直接访问该系统的集中监控器,获取必要的详细信息,实施必要的应急操作, 然后根据需要做好准备,再赴现场进行故障处理,实现无人值守,提高维护工作的效率。

2 奥特迅公司集中监控器工作原理
2.1 型号命名 奥特迅公司直流屏智能监控系统通称为集中监控器,有 DJKQ 和 JKQ 两种系列。DJKQ 系 列用于 220kV 及以下变电站、用户站等场所。JKQ 系列用与 500kV 变及大中型电厂等场所。

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第五章微机绝缘监测仪

2.2 集中监控器工作原理 集中监控器装于直流电源屏内,负责对直流系统各单元(如电压电流采集单元、充电模 块、绝缘监测、电池巡检等)运行状态与数据的采集、显示;系统单元运行参数的设置,并 控制各单元的正常运行; 接收监控中心计算机发送来的命令及参数, 并将系统运行状态及参 数发送给监控中心计算机。图 4-1 为集中监控器原理框图。
键盘显示

绝缘监测仪 数字表计 电池巡检仪 DC/DC模块 充电机1,2组 串 行 总 线

光 电 隔 离

CPU 主板控制

光 电 隔 离 继 电 器 板

RTU 开关量输入

开关量输出 光字牌 报警指示

稳流模块

电流采样输入
图 4-1: 集中监控器原理框图

DJKQ 及 JKQ 两种系列集中监控器采用数字总线控制方式,对所监测的模拟量、数字量 无数量上的限制,即通道数可任意扩展。该装置采用智能控制技术,具有容错能力。在控制 过程中自动检测电压、电流变送器的状态,当变送器故障时,它会以其它的相关变送器和各 个模块的上报参数为控制依据,而不会中断对直流系统的控制。当监控器故障时,其本身具 有声光报警和空接点输出。

3 奥特迅公司集中监控器功能、参数
集中监控器作为直流屏内的智能管理单元,负责采集各功能单元输入/输出数据量、状 态量,并根据其本身程序控制各单元的运行状态,同时将所得直流屏数据上传至后台。 3.1 直流系统各信号量和状态量采集 信号量采集
充电模块输出电压、电流 母线电压、负荷电流 单只电池电压(系统配有电池巡检仪时) 其他选配信号量 43 蓄电池组电压、电流 正负母线电压、接地电阻值 交流进线电压、电流等(配交流表)

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第五章微机绝缘监测仪

状态量采集
充电机输出开关状态 母线联络开关状态 熔丝故障(充电机输出、蓄电池输出) 各馈线开关分合闸状态 (系统配有馈线状 态监测模块时) 其他选配信号量 蓄电池输出开关状态 绝缘故障状态 两路交流进线失压 各馈线开关脱扣 (馈线开关装有报警 触点)等

3.2 开关量输出(无源硬接点方式) 集中监控器接受系统各输入量后与设定值进行比较, 当系统出现异常时以硬接点形式送 至后方监控中心,同时监控器本身相应光字牌点亮,液晶显示屏报故障,并做历史记录。集 中监控器开关量输出有:
两路交流失压、三相不平衡、缺相报警 熔断器故障(蓄电池、充电机熔丝故障) 熔丝故障(充电机输出、蓄电池输出) 充电模块故障(单只) 母线电压异常(过、欠压) 馈线开关脱扣故障(配报警触点) 绝缘故障 集中监控器故障(装置本身报警)

直流系统故障(总故障硬接点,包含以上所有故障)

3.3 充电模块监控 充电模块通过串行总线接受监控器的监控,实时向监控器传送工作状态和工作数 据,并接受监控器的控制。监控的功能有:
遥控充电模块的开/关机及均/浮充 遥信充电模块的运行状态 遥测充电模块的输出电压和电流 遥调充电模块的输出电压

3.4 电池管理 电池的管理功能主要有如下内容: (1) 显示蓄电池电压和充放电电流,当出现过、欠压时告警。 (2) 设有温度变送器测量蓄电池环境温度,当温度偏离 25℃时(或根据蓄电池厂家提供 值),由监控器发出调压命令到充电模块,调节充电模块的输出电压,实现浮充电压 温度补偿。 (3) 温度补偿系数可通过键盘任意设定。 温度补偿系数一般设定为负的 3~5mV/℃单只电池。即当环境温度高于电池厂家设定
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第五章微机绝缘监测仪

值时, 充电电压降低 V-; 反之, 则充电电压升高 V+。 温度变化后充电电压变化 V±计算如下: V±=n×Kc×T n――蓄电池组个数 Kc――温度补偿系数,一般取 5mV T――温度较基准温度 25℃的变化。 (4) 手动定时均充,可通过监控器键盘预先设置均充电压,然后启动手动定时均充。 (5) 手动均充程序:以整定的充电电流进行稳流充电,当电压逐渐上升到均充电压整定值 时,自动转为稳压充电,当达到预设时间时转为浮充运行。充电曲线见图 4-2,均充 时间可通过键盘任意设定。

电压 U 电流 A 均充电压 浮充电压
0.1C 10A

稳流充电

稳压充电

浮充电 定时到

图 4-2: 手动均浮充曲线图

自动均充,当下述的条件之一成立时,系统自动启动均充: ① 系统连续浮充运行超过设定的时间(3 个月); ② 交流电源故障,蓄电池放电超过十分钟。 自动均充电程序:以整定的充电电流进行稳流充电,当电压逐渐上升到均充电压整定 值时,自动转为稳压充电,当充电电流小于 0.01C10A 后延时一定时间后(出厂设定值为 15 分钟),自动转为浮充运行。充电曲线见图 4-3。

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第五章微机绝缘监测仪

电压 U 电流 A 均充电压 浮充电压
0.1C 10A

计时点0.01C10A

稳流充电

稳压充电

延时或定时 到优先转为 浮充状态

浮充电

图 4-3: 自动均浮充曲线图

3.5 绝缘监测 集中监控器的绝缘监测功能主要包括监控器内置绝缘监测仪和监控器与外配微机绝缘 监测仪通讯两种方式。当集中监控器内置绝缘监测仪时,型号为在监控器后加字母“J”。 (1) 监控器内置绝缘监测仪时,可监测并数字显示两段母线正负对地电压、电阻值; (2) 当外配微机绝缘监测仪时,可通过 RS485 串口与绝缘监测仪通讯,并将数据量上传。

3.6 通信 集中监控器设有 RTU 接口,可通过 RTU 接口与综合自动化系统连接,或通过 MODEM 与 电话网连接,设有多种通信规约(奥特迅规约、部颁规约、用户指定规约等)。监控器统一 汇总系统及各功能单元的实时数据、 故障告警信号和设置参数, 并完成与上位计算机的通信, 实现直流系统的“四遥”功能。

3.7 历史记录 能将系统运行过程中一些重要的状态、数据和时间等信息存储起来,以备后查,装置掉 电后信息不丢失。可汉字显示最新的 128 条,最大存储量为 500 条,用户可在计算机后台随 时浏览。

4 串行总线数字通信方式
奥特迅监控系统采用串行总线结构、 分散控制集中管理模式, 直流系统中各功能单元均
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第五章微机绝缘监测仪

为具有 CPU 的智能化单元,均具有自诊断能力;单元与单元、单元与监控器之间全部是数字 通讯且输入输出电气全隔离;任一单元故障时,不会影响其他单元的正常运行。先进的控制 逻辑和通讯校验算法,可确保在任何干扰环境下,都不会使系统产生误动。
后台监控 计算机 RS232,485 MODEM等 开关量输入 开关量输出 串行总线
二拖一 隔离 驱动器

副监控器

集中监控器

开关量输出 开关量输入

充电模 块1

充电模 块N

DC/DC 变换 模块

智能变 送器

电池巡 检仪

馈线状 态监测 模块

馈线失 电检测 模块

降压 硅链

微机 绝缘 监测仪

图 4-4:串行总线数字通信方式原理框图

5 副监控器(FJKQ-A)
副监控器是奥特迅公司独立开发的直流电源智能监控系统选配件,主要应用于 135MW 及以上发电厂、330kV 及以上变电站、核电站、大型水电站等重要场所,作为主监控器热备 份部件。其特点主要有: ? 具有自学习与记忆功能, 当集中监控器正常时, 副监控器学习和监视集中监控器的控制 方法与运行状态,当集中监控器故障时,副监控器能自动投入运行,并严格遵循集中监 控器的控制策略。 ? ? 副监控器作为系统的可选设备,其正常与否均不影响系统的正常运行。 副监控器热备份运行。

6 集中监控器面板及尺寸
6.1 集中监控器前面板

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第五章微机绝缘监测仪

(1) 显示器 采用大屏幕液晶全中文显示,配用背光。按面板上任意键背光将自动开启,两分钟内无 键盘操作,背光将自动关闭。 (2) 光字牌 右边第一个监控器运行光字牌,在监控器正常运行时常亮,颜色为绿色。其余八个为故 障报警光字牌,当直流系统中有故障时点亮,颜色为红色。具体功能在标字框中给出相应的 提示。 (3) 功能键 四个功能键在不同的菜单下, 具有不同的功能, 具体功能在显示器右侧与功能键相对应 的位置给出提示。 (4) 光标移动键 分上、下、左、右四个。 (5) 数字键 包括 0~9 数字和一位小数点 (6) 清屏键 在任意状态下,按清屏键,程序将重新初始化液晶显示器,保持原显示器内容不变。 (7) 确认键 在设定参数完成后按“确认”键保存设定的参数。 6.2 集中监控器后面板

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第五章微机绝缘监测仪

(1) RTU 接口-DB9 RS-485/RS232 接口,可接到 PC 机、MODEM 或综合自动化系统。 (2) 绝缘监测仪接口-DB9 绝缘监测仪与监控器通信接口: (3) 充电机接口-DB15 充电模块与监控器通信接口 (4) 馈线状态监测接口 (5) DC/DC 模块接口 (6) 电池巡检仪或温度变送器与监控器通信接口 (7) 数字电压表、电流表与监控器通信接口 (8) 开关量输入接口 (9) 开关量输出 1(独立的常开触点) (10) 开关量输出 2(独立的常开触点) (11) 工作电源 直流输入接口,分别接控母 1 和控母 2,DC220V/DC110V/DC48V (12) AC220V(稳流控制器电源接口) AC220V 接口,稳流电源输入接口 (13) 采样输入接口 采样输入接口采集蓄电池充放电电流,插孔内接分流器正极,外接分流器负极。

本章内容小结
本章节主要介绍奥特迅公司智能集中监控系统工作原理、 性能特点及电池智能管理模式, 同 时介绍了公司独创的直流系统串行总线全数字通讯方式。

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第五章微机绝缘监测仪

第五章

微机绝缘监测仪

直流系统接地监测作为系统正常运行的保证, 日益受到厂家及用户的重视。 各类接地监 测装置也层出不穷。本章节主要讲述了传统接地监测原理及我公司开发的 WJY3000A 系列微 机型绝缘监测仪、 继电器型绝缘监测仪和便携式绝缘监测装置的工作原理及特性, 供大家参 考、使用。

1 传统绝缘监测仪检测原理
1.1 工作原理 绝缘监测仪主机检测正负直流母线的对地电压, 通过对地电压计算出正负母线对地绝缘 电阻。当绝缘电阻低于设定的报警值时,自动启动支路巡检功能。传统绝缘监测仪工作原理 框图见图 5-1。

图 5-1:传统绝缘监测仪原理图

1.2 母线检测原理 1.2.1 平衡电桥检测法 平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置 2 个阻值相同的对地分压电阻 R1、R2,通过它 们测得母线对地电压 V1、V2。平衡电桥检测原理框图见图 5-2。

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图 5-2:平衡电桥检测原理图

当 Rx = Ry=∞时,系统无接地。此时,V1=V2=110V。 当系统单端接地时,得以下方程(1):

通过此方程式可求得单端接地电阻 Rx 或 Ry。 当系统出现双端接地时,得以下方程(2):

此时,不能直接求解,处理方法是将 Rx 、Ry 中较大的一个视为无穷大,按单端接地 的情况求解, 所求得的接地电阻值大于实际值。 Rx、 Ry 的实际值越接近,则测量误差越大, 达到 Rx = Ry 时,测量误差∞。 1.2.2 不平衡电桥检测法 不平衡电桥检测是由主机内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关 K1、K2 按照一定 的开合顺序接地。不平衡电桥检测原理见图 5-3。

图 5-3:不平衡电桥检测原理图

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在一个检测周期内,K1 闭合 K2 断开,测得 V1、V2,得方程(3)

然后 K1 断开 K2 闭合,经一定延时后再次测量 V1、V2,得方程(4)

解联立方程(3)、(4)就可直接求得正负母线接地电阻 Rx、Ry。 1.2.3 两种检测方法性能比较 平衡电桥和不平衡电桥由于本身电路的限制, 都有各自的优点及缺点, 其比较见表 5-1。
表 5-1 平衡电桥和不平衡电桥检测对比表 平衡电桥检测 平衡电桥法属于静态测量,即测量正负 母线对地的静态直流电压,母线对地电 优点 容的大小不影响测量精度 由于不受接地电容的影响, 检测速度快。 在测量过程中, 需要正负母线分别对地投 电阻,因此母线对地电压是变化的。为了 双端接地时,测量误差较大; 缺点 不能检测平衡接地。 获得准确的测量结果, 每次投入电阻后需 要延时, 待母线对地电压稳定后, 再测量, 因此检测速度慢; 受母线对地电容的影响 任何接地方式均能准确检测 不平衡电桥检测

这里建议对于 500kV 及以下变电站、用户站等小型直流系统宜采用不平衡电桥检测方 法;对于大型电厂直流系统,由于馈出回路接线复杂、分布电容较大,宜采用平衡电桥检测 方式。 1.3 支路检测原理 1.3.1 交流法 较早的绝缘监测仪对于支路电阻检测基本上都采用了小信号注入法, 即当母线检测接地 异常时,将一个约 5~10V,10~20Hz 的低频信号注入母线,交流 CT 通过锁相技术等方式 便可检测到不平衡电流即漏电流,然后再通过数据线将检测信号送至主机做响应处理。图 5-4 为交流法支路检测原理图。

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图 5-4:交流法支路检测原理图

该方式 CT 结构简单、成本较低。但由于向直流母线注入交流信号,容易引起设备误动 或干扰设备,检测精度受接地电容影响,不能识别母线接地极性,已经逐渐被淘汰。 1.3.2 直流法 采用直流有源 CT,不需注入交流信号。当出现接地时,直流 CT 将直流漏电流变换为 0~5V 或 4~20mA 的电信号。 该方式的优点是无需向母线注入交流信号, 受接地电容的影响小, 能识别接地母线的极 性,能测量双端接地。缺点是成本高于交流 CT,环境温度和工作电压的波动影响测量精度。

2 奥特迅公司绝缘监测仪介绍
2.1 概述 奥特迅公司根据多年直流成套专业供应商的经验, 依托强大的研发力量, 集合国内外先 进的检测技术,推了 WJY3000A 型新一代智能微机绝缘监测仪。该装置采用直流原理,智 能数字有源 CT,从结构及原理上有了新的突破,投放市场以来得到了广大用户的认可,运 行已达 3000 多套。 同时,奥特迅公司为了适应不同用户的要求,还开发了 JYJ-A 型绝缘监测继电器及 BXJY-A 型便携式绝缘监测仪,下面将一一为大家介绍。 2.2 WJY3000A 型微机绝缘监测仪原理 主机在线检测正负直流母线的对地电压,通过对地电压计算出正负母线对地绝缘电阻。 当绝缘电阻低于设定的报警值时,自动启动支路巡检功能。支路漏电流检测采用直流有源 CT,不需向母线注入信号。每个 CT 内含 CPU,被检信号直接在 CT 内部转换为数字信号, 由 CPU 通过串行口上传至绝缘监测仪主机。支路检测精度高、抗干扰能力强。采用智能型 CT,所有支路的漏电流检测同时进行,支路巡检速度高。
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WJY3000A 型微机绝缘监测仪原理框图见图 5-5:

图 5-5:WJY3000A 原理框图

本套装置的母线电压检测采用独立的、高精度、高抗干扰能力的双积分型 A/D 转换器, 检测速度快。由于采用智能数字式 CT,所有 CT 通过一根五芯通信线与主机相连,改变了 以往 CT 到主机接线复杂的缺点,抗干扰能力也得到了增强。CT 自行计算数据,避免了传 统接地仪由 CT 采集漏电流量,由主机进行多次计算的方式,故检测速度也得到了极大的提 升,每个 CT 的检测时间仅 0.2ms。WJY3000A 型微机绝缘监测仪与传统的绝缘检测仪对比 见表 5-2。
表 5-2 WJY3000A 型绝缘监测仪与传统的绝缘检测仪对比表 传统绝缘监测仪 一般对母线注入 5~10V 低频交流信号, 对母 线的正常运行会产生一定的影响 母线对地电容对 CT 采样的有效值影响大 一般不能检测正负同时接地, 特别是正负平 衡接地 精度较低 母线接地电阻: 0~20~100K, 支路对地电阻: 0~10~30K 因 CT 与主机采样模块连线较长,受到的干 扰较大,因而测量误差也较大 每个 CT 至少与主机有一条连线。 检测速度较慢:母线检测 1~2 分,支路检测 一般每条 20~60 秒。 支路检测受支路多少影 响较大

WJY3000A 型微机绝缘监测仪 不对母线注入交流信号,不会对母线的运 行产生不良的影响 直流 CT,消除了母线对地电容的影响 可检测母线正负同时接地及正负平衡接地 检测精度较高:母线电压:1%,母线对地 电阻:2%,支路对接地电阻:5% 检测范围大:母线电压:0~300V,母线接 地电阻:0~999.99K,支路电阻:0~99.99K 每个 CT 内置数字信号处理器,直接对漏 电流进行数字化。消除了在信号传输过程 中因受到干扰而产生的测量误差 CT 采用串行总线与主机进行通信,因而 CT 与主机的连线较少。 检测速度快:母线检测 1-2 秒,支路检测 1~2 分钟,并且不受支路多少的影响

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GZDW 高频开关电力操作电源培训手册 成功解决环路问题 对于两段供电系统,接地仪可以自动识别 由哪段供电。并正确找出接地支路 检测支路数不受限制,并且不影响速度 对母线运行可保存最长一个月的运行曲 线,对判断接地产生的原因极为有用 不能解决环路问题 不能识别,不能正常检测

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检测支路较少,对检测速度影响较大 无此功能

2.3 智能 CT WJY3000A 型绝缘监测仪所配 CT 较本章 1.3 所讲述的两种方式已有了较明显的变化, 其内置 CPU,漏电流在 CT 内直接转换为数字量,数字滤波采用 256 次的平均值,测量精度 高,抗干扰能力强。CT 自身保存校准值,CT 测量精度与主机性能无关。由于检测的是波形 相对变化量,所以电源的波动不影响检测精度。 CT 与主机通过一根 5 芯电缆连接,所有 CT 并联在一起。CT 的 TXD 接主机的 RXD, CT 的 TXD 要接主机的 TXD,其他 V+、V-、GND 则同名相连。详细接线图见图 5-6。

接地仪

CT 传感器1
TXD RXD GND

CT 传感器2
TXD RXD GND

CT传感器 13
TXD RXD GND

V+ V-

V+ V-

V+ V-

VV+

2.4 WJY3000A 微机绝缘监测仪参数、特点 2.4.1 WJY3000A 微机绝缘监测仪技术参数 环境温度:-5℃~+50℃ 相对湿度:90%(最大) 大气压:80~107KPa 被测系统电压等级:直流 220V、110V、48V
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TXD

信号输入Ⅰ 信号输入Ⅱ

GND RXD

CT信号采集模块

GND RXD TXD

VV+

CT 传感器1
TXD RXD GND

CT传感器2
TXD RXD GND

CT传感器 13
TXD RXD GND

图 5-6:WJY3000A 型微机绝缘监测仪 CT 连接示意图

V+ V-

V+ V-

V+ V-

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工作电源:直流 220V、110V、48V 工作电源范围:直流 150V~286V、80V~160V、35V~80V 功率消耗:小于 40W 重量 :6Kg 母线电压测量精度:≤1% 母线电压测量范围:0~300V 母线对地电阻测量精度:误差小于2% 母线对地电阻测量范围:0~1000KΩ 支路接地电阻测量精度:误差小于 10% 可同时监测两段母线 监测支路数:≤200 L 通讯规约:奥特迅规约、部颁规约、用户指定规约等 2.4.2 WJY3000A 微机绝缘监测仪特点描述 1)一般功能 (1) 大屏幕汉字显示,具有操作提示信息,便于人机对话; (2) 无需在直流系统中注入任何信号,对直流系统无影响; (3) 抗直流供电系统对地大电容的影响; (4) 直流传感器抗电流冲击后的剩磁影响,保证传感器长期的稳定性; (5) 传感器与主机采用数字信号传输,传感器与主机的接线简单、使用方便,抗干 扰能力强; (6) 用于主分屏直流系统时,装置可设为主机或分机; (7) 数字显示母线电压,电压超过允许范围时发出报警信号; (8) 数字显示正负母线的对地绝缘电阻值,当绝缘电阻低于设定值时发出报警信号; 并自动巡查各支路对地绝缘电阻; (9) 汉字显示历史记录,装置掉电后信息不丢失。 2)特殊功能 (1) 可手动选择巡检速度; (2) 自动识别直流系统单母接线和单母线分段接线; (3) 实时监测每个 CT 的运行状态; (4) CT 自诊断,故障时 CT 自动报警;
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(5) 能够通过主机键盘调整每个 CT 的校准值; (6) CT 自身保存校准值,校准值与主机性能无关,可任意更换主机; (7) 能监测馈出线具有环路的直流系统,准确测量环路接地; (8) 实时显示正负母线接地电阻—时间曲线,当出现接地故障时,自动锁定并存贮 电阻—时间曲线;记录时间 30 天,失电后数据不丢失; (9) 能检测正负母线和支路平衡接地,分别显示故障支路的正负母线接地电阻值; (10) 支路巡检速度基本与支路数量无关。 2.5 WJY3000A 微机绝缘监测仪结构、外形 2.5.1 前面板

(1)显示器 采用大屏幕液晶全中文显示,配有背光。按面板上任意键背光将自动开启(除“清屏” 键外)两分钟内无键盘操作,背光自动关闭。 (2)功能键 四个功能键在不同的菜单下, 具有不同的功能, 具体功能在显示器右侧与功能键对应的 位置给出提示。 (3)光标上、下、左、右移动键 (4)清屏键 在任意状态下,按清屏键,程序将重新初始化液晶显示器,保持原显示器内容不变。 (5)确认键 在设定参数完成后按“确认”键保存所设定的参数。 (6)数字键 包括 10 位数字和一位小数点。 2.5.2 后面板

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第五章微机绝缘监测仪

(1)主机/分机接口 RS485 系统带有分机时,主机的“主机/分机”接口与分机的通讯接口 RS232/RS485 相连, 分机必须采用 RS485 接口。 (2)故障报警输出 故障报警输出为空接点输出 (3)被测直流系统的母线电压信号 (4)CT 接口 CT 接口为四个 5 针的插座,每个插座内均有独立的光电隔离驱动器,四个插座可互换。 (5)通讯接口 RS232/RS485 当作为主机使用时用于与上位机通讯,作为分机使用时用于与主机通讯 接口定义:2—RXD、3—TXD、5—GND、8—A、9—B 2.5.3 外型尺寸 内嵌式 455mm×115mm×272mm

2.6 继电器型绝缘监测仪 对于 35kV 及以下变电站,直流系统绝缘监测亦可采用简单的母线绝缘监测继电器,型 号为:JYJ-A,电压等级为 220V、110V、48V。

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第五章微机绝缘监测仪

主要性能参数: JYJ 系列绝缘监视继电器是监视直流母线绝缘情况的一种继电器,监视母线对地的接地 电流,当母线对地电流增大到一定值时,继电器可发出警告信号。本继电器与其它绝缘继电 器的区别是,有电流的数字显示,“动作电流”连续可调,并可区分正、负极接地,动作灵 敏,使用时灵活方便。可直接替换其它类型的绝缘监视继电器。 外形尺寸:106×56×130mm 开孔尺寸:100×50mm(也可支架安装于屏后) 重 量:0.75kg

2.7 BXJY-A 型便携式绝缘监测仪 2.7.1 工作原理 本装置是由一台信号源主机以及一块小电流检测钳形表组成, 能够检测出直流馈电电缆 的接地点。主机产生信号源,对地向直流正、负母线注入 10V15Hz 的低频交流信号,当有馈 电支路发生接地时, 则该支路馈电电缆从直流屏起点处至接地处对地应有漏电流流过, 而电 缆的接地处至负载终点端应无漏电流。 通过钳形表检测对地漏电流, 循着馈电电缆从直流屏 起点处往负载终点端逐段测量,电流开始为零的位置即为接地点。 2.7.2 主要型号 BXJY-A 2.7.3 主要性能参数: 环境温度:-5℃-+50℃ 相对湿度:≤90% 大气压:80-107kPa 电压等级:直流 220V、110V。(可同时检测两段母线) 工作电源:直流 80V-286V 对地漏电流测量范围:0.3-15mA 适应馈电电缆最大直径:Φ30mm 2.7.4 性能特点: ? ? ? ? 能够检测出直流馈电回路支路电缆的接地点,快速准确 接线简单,对于使用奥特迅公司微机接地仪的系统更简单 能够适应 220V 和 110V 两种直流电压等级的系统,检测范围广 本仪器独立使用,无须依赖任何其他装置
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第五章微机绝缘监测仪

?

测量对地漏电流时,钳型表无方向

2.7.5 外观尺寸

本章内容小结
本章节介绍了直流系统绝缘检测装置的发展趋势, 对传统检测方式及新型直流原理检测方式 进行了比较。同时对 WJY3000A 型微机绝缘监测仪的工作原理、性能特点及优势做了详细的 描述。

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第六章蓄电池智能放电仪

第六章

蓄电池智能放电仪

本章主要介绍电池放电装置的发展方向及工作原理。并讲述了奥特迅公司 BFD 系列智 能型蓄电池放电仪的工作原理、各项参数及其功能特点。

1 蓄电池放电仪概述
蓄电池组作为直流系统的备用电源,其地位极其重要。正常工作时,由市电经整流后供 给负载用电。若市电中断,则由蓄电池组连续不断的向负载供电。所以蓄电池是整个供电系 统的重要组成部分,是保证供电电源不中断的最后屏障。如果此屏障故障,后果不堪设想。 为了保证蓄电池能够在事故情况下起到关键的备用作用,保证系统的正常运行,根据 DL/724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》规定,对于新装或大 修后的蓄电池组, 应每年进行一次核对性放电, 以保证要使蓄电池经常处于充分充满的状态, 而又不产生过充电,应放出额定容量的 80%以上。 以前放电设备主要采用可变电阻、电阻盘、水阻等,需要人工调节电流,控制精度低, 劳动强度大。 采用逆变方式对电池放电, 虽没有上述缺点, 但其为脉冲放电, 电流纹波很大, 对电池造成不良影响,并对电网造成很大污染。若在放电过程中电网停电,有可能引发严重 的意外事故。 核对式放电一般分为:在线式放电与离线式放电两种。 在线式放电指蓄电池已经投入运行, 不能从系统中脱离出来做核对性放电, 按照常规在 线放电的 30%~50%额定容量放电,放电终止电压不低于直流系统正常运行所要求的最低电 压值,放电电流为放电仪电流与蓄电池提供母线负载电流之和,然后根据蓄电池放电电压/ 电流与容量的关系曲线(曲线由蓄电池厂家提供),推算出蓄电池组的剩余容量。这种放电 方式适合有一组蓄电池的直流系统、已经投运而直流母线又不能断电的情况。 离线式放电指蓄电池组没有投入运行, 如新设备安装中, 或者可以从直流系统中脱离出 来,按照常规可做核对性放电实验即放出 95%~100%额定容量,放电电流、放电终止电压以 及放电时间按照惯例选取:按照 10 小时率容量计算法,电流取 0.1C10,时间 10 小时,一 般一蓄电池厂家提供参数为准。这种放电方式适合新蓄电池安装时或两组蓄电池的直流系 统。
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第六章蓄电池智能放电仪

2 奥特迅公司 BFD 系列智能放电仪
2.1 概述 深圳奥特迅电力设备有限公司凭着多年服务于电力系统的运行经验,于 2001 年成功开 发出新一代 BFD 系列智能放电装置,并已广泛应用于 600MW、300MW 火电机组、500kV 变电 站等电力行业。该装置采用 PTC 新型功率元器件作为放电元件,全新的控制原理,体积小, 重量轻,放电电流在大范围内连续可调,稳流精度高,并不产生谐波电流。采用大屏幕液晶 汉字显示,操作方便,智能化程度高。在达到放电终止电压或设定时间后能自动停止放电, 自动处理并保存放电数据和放电曲线,掉电后数据不丢失。同时,该装置配合奥特迅公司生 产的蓄电池巡检仪及后台软件工作,放电时监测每节电池电压。放电完成后,还可通过笔记 本电脑提取放电数据,对放电结果进行记录、分析、报表和打印等 2.2 型号命名

B FD

R
额定电流 系列号 标称电压 放电仪 便携式

如:BFD220R20 指便携式放电仪,额定电压 220V,额定放电电流 20A。 2.3 产品规格 BFD 系列智能放电装置规格尺寸见表 6-1。
表 6-1 BFD 系列智能放电装置规格尺寸表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

型号规格 BFD110R20 BFD220R20 BFD220R30 BFD110R60 BFD220R50 BFD220R100 BFD110R100 BFD110R150 BFD220R150 BFD220R200

放电仪尺寸(宽×高×深)mm 428×348×200

重量 kg 14

外形

428×466×200 545×466×200

19 22

便携式

300×799×586

48

移动 小车式

400×849×826

76

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第六章蓄电池智能放电仪

2.4 工作原理 BFD 系列智能放电装置采用 PTC(Positive Temperature Coefficient)陶瓷电阻作为功率 元件,其本身具有极高的正温度系数,具有恒度特性、无明火、不发红、安全可靠的特点。 目前已广泛应用于空调、恒源加热器等领域。用 PTC 电阻作为恒流放电装置的功率元件,正 是充分利用了极高的正温度系数这一特性, 通过 PWM 脉宽调制技术无级调节风机转速, 达到 控制 PTC 的温度从而将放电电流稳定的目的。PTC 电阻的温度特性见图 6-1。

R

额定工作点

T
图 6-1:PTC 电阻 T-R 曲线

由于放电回路里无任何易损坏电子元器件, 故只要我们合理地选择额定工作点, 在任何 故障情况下均不会对直流系统构成危害。例如:当风机失控(全速)则温度最低,放电电流 小于额定值;风机停转则温度升高,放电电流也小于额定值。试验显示,额定电流 200A 的 放电仪故障实测结果是:风机停转时电流小于 2A,风机全速时电流小于 15A。因此,采用 PTC 陶瓷电阻的恒流放电仪是绝对安全可靠的,并且体积小、重量轻,性能指标也大大优于 相控有源逆变放电仪,特别适于便携式的要求。 图 6-2 为 BFD 智能放电仪控制原理框图。 采用闭环负反馈控制, 整个控制以放电仪内采 样器检测电流作判据, 其测量值与比较器的设定值比较后, 通过 PWM 脉宽调制电路控制风扇 转速,从而控制放电电阻温度。利用 PTC 电阻具有正温度特性这一特点,就可以控制放电电 阻来实现恒流放电。

电池组 采样器

P T C

风扇

PWM

图 6-2:放电仪控制原理图

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第六章蓄电池智能放电仪

2.5 BFD 系列智能放电与逆变放电的性能比较 目前市场上应用的放电装置主要有电阻放电和逆变放电两种方式,奥特迅公司生产的 BFD 系列智能放电装置与逆变放电装置的比较见表 6-2。
表 6-2 序号 BFD 智能放电装置与逆变放电装置性能对比 BFD 智能放电装置 BFD 放电装置是采用陶瓷电阻材料,其电阻的大 小受温度控制,温度高电阻大,温度低电阻小, 通过控制风机的转速达到控制温度, 完成稳流放 电,用这种材料做成的放电仪除体积小外,还具 有很高的可靠性 BFD 放电仪无任何的谐波干扰,其稳流精度可达 0.5%,主回路无任何易损电子器件,故障率极低

逆变放电装置 逆变放电电源由于要将电能送回电网, 对三 相电源的相位要求很高,目前由于逆变电源

1

的技术还未成熟,放电时,相位的波动很容 易造成逆变电源的故障,尤其是在缺相状态 下,逆变电源一定会损坏 逆变电源的国家标准还未有,其交流端的谐

2

波干扰很大,容易造成系统其他设备的误动 作

高频有源逆变器是采用 SPWM 控制, 由 IGBT 将直流变为交流再通过工程变压器隔离后馈 入电网, 逆变过程中逆变器必须与电网同步。 当逆变器故障时有可能会危及电网或蓄电池组, 例如:同步控制故障可能导致网侧短路和蓄电池冲击放电;IGBT 故障可能导致蓄电池短路 放电。 相控有源逆变器,从原理上讲只要相控整流器将触发角后移 180 即构成有源逆变器, 但各项性能指标及稳定性却很难达标。 相控有源逆变器在逆变过程中若出现 “逆变复” 或 “电 网停电” 则控制器无法关断可控硅即出现失控, 这是由可控硅的特性决定的难缺, 无法克服。 正是由于这些原因,国由一些生产相控整流器的老牌厂家已停止相控有源逆变器的生产。 这里要重点讲的是对于大容量放电装置的选择: 随着电力事业的蓬勃发展, 国内发电机组的容量不断提升, 蓄电池组的容量也较过去有 了明显的增加。大型电厂动力系统用蓄电池基本都达到了 1500Ah~2500Ah 左右,蓄电池放 电核容试验电流达到 150A~250A。用户在考虑这样大容量的放电设备时较难选择,往往认 为电阻式放电装置热量较大,同时放电能量以热能散发,易造成能源浪费。忽略了电阻放电 的便捷性、易控制性、成本低的特点。 举例说,200A 放电装置,若采用高频逆变放电装置,采购金额一般达到 10~15 万元左 右,而采用智能型 PTC 陶瓷电阻放电装置采购金额一般只需 3~5 万元。我们不难看出,假 设一年对蓄电池组核对性放电一次,按 10h 率放电。放出容量约计 400KVA·h,按电厂每度 电 0.2 元计算,并考虑逆变器效率 80%~85%,一次放电产生电费仅需 40 余元。以放电装 置一般 5~10 年的寿命来看,逆变放电较 PTC 电阻放电成本高出 10 万元左右。从售后服务
o

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第六章蓄电池智能放电仪

角度来说,逆变放电装置维修复杂,智能型 PTC 电阻放电基本不存在维修情况,故 PTC 电阻 放电方式也节省了一笔可观的维修费用。 奥特迅公司研发的 BFD 系列智能放电装置放电电流 0~250A 任意可调, 采用小车式或组 柜安装,突破了逆变放电在波形、同步、定量检测等问题上的束缚,对直流系统及电网不产 生任何可能存在的危害。 对于 100A~250A 大容量放电装置我们建议用户采用可移动小车式, 便于在合适位置对蓄电池组进行放电核容,并且一套装置可存贮 10 组数据,大大节省了放 电装置数量及采购成本。 2.6 智能放电仪后台监控软件 放电仪后台监控软件(V1.0)是奥特迅最新推出的放电仪后台监控软件。该软件具有丰 富有效的功能、 美观友好的用户界面及可靠稳定的质量, 它可以监控目前奥特迅生产的各种 型号的放电仪产品。 使用本系统可实现放电仪与电池巡检系统及环境的无人或少人值守。 采 用串口方式进行通信时,将被所需监控的放电仪通过串口与监控软件 V1.0 系统的微机直接 相连。这种监控方式最为直接、方便。 监控系统功能包括: ? 能够对放电仪实现四遥功能,即:遥测、遥信、遥调、遥控等各功能; ? 能够远程控制放电仪的启动放电或停止放电; ? 能够远程设置放电电流,终止电压,放电时间; ? 能够实时查看放电电流,单节电池电压,已放电时间,已放容量等; ? 可以实时显示放电的电池端电压曲线; ? 可以查看各单节电池电压,实时打印电池数据; ? 放电时实时对各放电数据进行记录,放电完成后可对放电数据进行分析打印; ? 放电完成后显示单节电池电压曲线,电池端电压曲线等; ? 放电完成打印放电结果。 2.7 主要技术指标 BFD 系列为便携式蓄电池放电仪,可并机运行,即一台主机可带任意台分机。主、分机 结构完全相同可通过键盘任意设定为主机或分机, 若设为主机则可独立运行, 若设为分机则 需主机控制。 ? 工作电源:90V~270V DC,直接取至蓄电池组 ? 电池电压:48V/110V/220V +25% ? 放电电流: (0.25~1.20)倍额定电流 ? 稳流精度:<0.5 %

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第六章蓄电池智能放电仪

? 显示精度:<0.2 % ? 环境温度:-10℃~40℃ ? 数据存贮量:可存贮 10 组蓄电池放电数据及曲线 ? 通讯接口:RS232/RS485 ? 外形:小车式或组柜安装 2.8 操作使用说明 BFD 系列放电仪详细操作说明可参见 《智能型蓄电池放电仪-BFD220/110 系列使用说明 书》,这里只做简单描述。 系统开机自检后显示 参数设置 开始放电 停止放电 放电结果 此时可按“上移/增加”,“下移/减小”键移动光标“←”,把光标移到相应的位置后 按“确认/设定”键,即可进入该项。 参数设置 参数设置菜单共有两屏,用“上移/增加” “ 下移/减小”可上下移动光标“_”或翻页。 放电电流:020.00A 终止电压:185.00V 设定时间:10:00 电池组号:01

设定参数的含义: 放电电流——放电时的稳流值; 终止电压——放电时当电池电压低于此电压时,自动停止放电; 设定时间——当放电时间达到设定时间时停止放电; 电池组号——本仪器最多可存储 10 组数据,掉电后不丢失。电池组号“G”的取值范围 为 1~10; 工作方式——分为主机和分机两种工作方式,一台主机可带有多台分机。主机可独立 工作,而分机必须在主机控制下才能工作; 分机个数——设定主机所带分机的个数; 分机编号——当设为分机时便弹出此项,分机编号为 1~N,必须从 1 开始连续编号;

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第六章蓄电池智能放电仪

时钟设定——设置系统时间; 数据浏览 电池电压:220.0V 电池电流:20.00A 单节最大:02.50V 单节最小:01.80V 平均电压:02.00V 电池温度:25.00℃ 巡检仪通讯:正常 1# 停止放电 ? ? ? 手动停止放电 达到设定时间 达到终止电压(单只/整组)

放电结果 第一组放电结果: 放电电流:020.0A 起始电压:221.0V 终止电压:185.0V

放电时间:10:05 放出容量:201.7Ah 开始时间:2004/ 02/18 10:20 另有放电曲线可供用户查询。在无直流电源的情况下,可将交流 220V 接入放电仪的电 池输入端,闭合输入开关,即可查看放电数据或通过串行口提取放电数据。 多机并联运行 接线方式见图 6-3。

计算机

串口2 串口1 放电仪1

串口1 放电仪N

图 6-3:多机并联接线示意图 67

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第六章蓄电池智能放电仪

参数设定 1. 主、分机方式:将其中一台设为主机,其它台设为分机,设定方法见参数设置一节, 分机只需设置分机编号,其它参数由主机控制,分机设置无效。 2. 计算机控制方式:将所有放电仪均设为分机,放电过程由计算机全程控制。 计算机提取放电数据 将计算机与放电仪主机的任一个串口通过专用通讯电缆相联,启动计算机和放电仪后, 即可根据 Windows 提示信息操作并提取放电数据。由计算机提取放电数据时,放电仪接交 直流电源均可。

本章内容小结
本章节主要介绍蓄电池放电核容设备的应用原理。 同时介绍了奥特迅 BFD 系列智能型蓄 电池放电仪的工作原理、 性能特点及操作使用, 同时介绍了智能放电仪后台完善的监控软件 系统。

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第七章便携式智能充电机

第七章

便携式智能充电机

为了方便现场紧急维护、提供阶梯试验电源、对电池组或单节电池补充电,奥特迅公司 开发了便携式移动智能充电机,该充电机分为 220V、110、48V 系列,及单只电池充电的 2~ 12V 系列。本章节将主要介绍它们的原理、特点。

1 整组电池用便携式智能充电机
1.1 型号规格 对蓄电池整组进行维护,电压等级可分为 220V、110V 及 48 V 系列。 详细规格见表 7-1。
表 7-1

规格型号 ATC300MC20 ATC300MC10 ATC150MC40 ATC150MC20 ATC48MC50 1.2 应用场合 ? ? ? ? ?

输出电压(连续可调) I型 150V-320V 75V-160V II 型 60V-320V 40V-160V

输出电流 (设四档限流) 单机 0-20A 0-10A 0-40A 0-20A 0-50A 并机 0-20A×N 0-10A×N 0-40A×N 0-20A×N 0-50A×N

输出限流 21A 10.5A 42A 21A 51A

过压保护 320V 320V 160V 160V 60V

24V-58V

直流电源故障时,为系统提供应急操作电源 直流电源检修时,为系统提供检修操作电源 蓄电池组维护时,提供充电电源 继电保护设备调试时,提供阶梯试验电源 支路接地故障查找时,为断开支路提供工作电源

1.3 技术参数
序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 交流输入范围 输入过压保护 输入欠压报警 稳压精度 稳流精度 输出限流 可靠性指标 69 指标 AC380V±20%,50Hz±10% ≥456±5VAC 关机报警 ≤280±5VAC ≤±0.2% ≤±0.5% 105%额定输出电流 MTBF≥100000 小时

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第七章便携式智能充电机

8 9 10 11 12 13 14 15 16

冷却方式 纹波系数 噪音 综合效率 过热保护 绝缘电阻 绝缘强度 重量 体积

风冷(温度及负载协调控制) ≤0.1% ≤45dB ≥96% ≥75±5℃关机报警 ≥100MΩ ≥2000VAC/50Hz 18Kg 360mm×230mm×200mm

1.4 功能特点 ? ? ? ? ? ? 体积小、重量轻 (18kg) 采用软开关技术 采用全隔离防尘结构,(专利号 99216549.0) 设有直流输出电压、电流显示 具备自动均流功能,可多机并联使用 内设 CPU 可实现电池智能化管理,并有手动功能

1.5 控制方式 ? ? ? 从均充开始计时,计时满 10 小时 均充电流小于 0.01C10A 时,进入 3 小时定时均充,3 小时定时均充结束 均充电流在小于 2.5A 后,连续 3 小时充电电流不变(小于 0.00125C10A)

2 单只电池用便携式智能充电机
2.1 概述 长久以来, 电力系统运行人员在蓄电池检测或核容时, 发现故障电池后找不到合适的单 只电池充电装置。奥特迅公司研发的 ATC150 系列高频开关电源电池模块充电装置解决了这 一难题。 ATC150 系列便携式充电模块是为电力直流系统维护电池组中单只电池补充充电而开发 的便携式小型充电设备。 它使单只电池长期亏损容量而最终导致蓄电池报废的问题得到有效 的解决,从而使电力直流系统运行的可靠性进一步得到提高。

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第七章便携式智能充电机

2.2 型号命名

ATC 150 独立单元数 输出功率 公司名称英文缩写
如:ATC1503 输出功率 150W,3 个独立单元组装成的电池充电机,可同时独立对三个故 障蓄电池进行充电维护或并接后对大容量单只电池维护。 2.3 功能特点及原理 2.3.1 功能特点 由 1~5 个独立的输入与输出隔离的充电模块组成,输出电压、电流连续可调,专用于 对 2V~12V 单体蓄电池充电。各模块功能独立,具有内置 CPU,可独立设定输出电压、输出 电流和充电时间。达到充电时间后自动终止充电。充电过程中实时显示充电电压、电流和时 间,CPU 实时控制输出电压。 本装置适用于最大 500Ah 单只电池充电。 2.3.2 原理框图(单模块)

2.3.3 主要技术指标
序号 1 2 3 4 5 6 项 目 指 标

单相交流输入范围 输出电压范围 输出电流范围 稳压精度 稳流精度 纹波系数

220VAC±15%,50Hz±10% 1.5~14.5V 5A~50A ≤±0.5% ≤±0.5% ≤10mV

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第七章便携式智能充电机

7 8 9

噪音 绝缘强度 单模块重量

≤40dB ≥2000VAC/50Hz 2.5Kg

2.4 外形尺寸 单模块外形图

ATC1503 外形图

奥特迅 ATC1503

电源

便携 式充 电机

电压调节 电流调节

电压调节 电流调节

电压调节 电流调节

本章内容小结
本章节主要介绍奥特迅公司生产的蓄电池充电用便携式充电装置, 分为整组蓄电池充电 用和单只蓄电池充电用两种类型。

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第四章监控系统

第八章

直流系统其他配套设备

随着直流电源技术的日益发展以及各用户对直流系统的重要性认识的增强, 直流系统的 配套装置也逐渐增多,技术含量也大大增加。本章节主要将直流系统中除了充电模块、接地 检测装置、智能监控等主设备外的其他配套设备如:交流进线单元、雷击保护模块、降压装 置、直流断路器、蓄电池巡检仪、馈线状态监测单元、数字电压电流表计、闪光装置、光电 转换器等等。

1 交流进线单元
交流进线单元指对直流屏内交流进线进行检测、自投或自复的电气/机械连锁装置。图 8-1为双路交流自投电路, 适用于一组充电机由两路交流电源供电的系统; 图8-2为单路交流 输入电路,适用于每组充电机由一组独立的交流电源供电的系统。 1.1 交流配电单元(型号JLPD-A) 双路交流自投回路由交流配电单元,两个交流接触器(1CJ、2CJ)组成。交流配电单元 为双路交流自投的检测及控制组件,接触器为执行组件。交流配电单元上设有转换开关QK、 两路电源的指示灯和交流故障告警信号输出的空接点。转换开关QK有4个档位,旋转手柄旋 至不同档位可实现如下功能: “退出”位:两个交流接触器均断开,关断两路交流输入。 “1#交流”或“2#交流”位:手动选择1#或2#交流投入作为充电机的输入电源。 “互投”位:双路交流的自动互投位,当任一路交流故障时,均可自动将另一路交流投 入,以保证充电机交流电源的可靠性。

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第四章监控系统

图8-1:交流配电单元原理图

1.2 交流状态监测单元(型号JLZT-A) 正常运行时, 三相交流电处于相对平衡的状态, 三相交流电中心点与零线之间无电势差, 内部继电器J1不动作, 交流故障监测单元内的告警继电器J3的线圈通过J1的常闭接点接于零 线与火线间,同时LED 发光管点亮,指示交流电源正常。当交流任一相发生缺相或三相严重 不平衡时,三相交流电中心点与零线之间产生电势差,内部继电器J1得电动作,其常闭接点 断开,使得内部继电器J3线圈失电,J3常闭接点闭合,发出故障告警信号,同时LED熄灭, 指示交流电源故障。

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第四章监控系统

图8-2:交流状态监测单元原理图

2 防雷保护电路
雷击分为直击雷和感应雷两种,线路直接遭雷击时,电缆中流过很大电流,同时引起数 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,直接危害用电设备。 感应雷通过雷云之间或雷云对地的放电, 在附近的电缆或用电设备上产生感应过电压, 危害 用电设备的安全。因此必须要在交流配电单元入口加装防雷器。 目前我司直流电源柜设有C级及D级防雷,C级防雷设在交流配电单元入口,选用的防雷 器为世界名牌防雷产品,通流量为 40kA,动作时间小于25ns,D级防雷设在充电模块内,通 流量为10kA,动作时间小于25ns,可以有效地将雷电引入大地,将雷电的危害降至最小。当 防雷器故障时,C级防雷器的工作状态窗口由绿变红,提醒更换防雷模块,防雷模块插拔方便, 易于更换。 雷击浪涌吸收器(型号LJLY-A) 雷击浪涌吸收器具有防雷和抑制电网瞬间过压双重功能, 最大通流量40KA, 动作时间小 于25ns。由图8-3可见,相线与相线之间,相线与零线之间的瞬间干扰脉冲均可被压敏电阻 和气体放电管吸收。因此,其功能优于单纯的防雷器。

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第四章监控系统

A B C N

图 8-3:雷击浪涌吸收器原理图

3 降压装置
对于108只蓄电池(220V系统)或54只蓄电池(110V系统)来说,当系统正常工作时, 充电机对蓄电池的均/浮充电压通常会高于控制母线允许的波动电压范围,采用多级硅调压 装置串接在充电机输出(或蓄电池)与控制母线之间,使调压装置的输出电压满足控制母线 的要求。 奥特迅公司硅链降压装置型号为: DT-2A □×□V / □A(共负极) DT-2B □×□V / □A(共正极)

例如:DT-2A 5×7V/40A 即指该硅链用于共负极接线系统,5档降压,每档额定降压7V, 额定电流40A。 图8-4为降压装置原理图, 由降压硅链、 控制器、 执行继电器及转换开关组成。

图 8-4:硅链降压装置原理图

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第四章监控系统

降压硅链由多只大功率硅整流二极管串接而成, 利用PN结基本恒定的正向压降, 通过改 变串入电路的PN结数量来获得适当的压降。正常运行时将转换开关置于“自动”档位,装置 处于自动调压状态,这时调压装置实时检测控制母线电压,并与设定值进行比较,根据比较 结果,控制硅链的投入级数,从而保证控制母线电压波动范围;当手动操作转换开关至“0” 位时,所有硅链全部投入,降压值最大;当手动操作转换开关至“1”位时,执行继电器J1 线圈带电,驱动其常开接点J1闭合, 1级硅链被短接,依此类推,从而达到根据需要手动调 节控制母线电压的目的。 硅链中大功率硅二极管由专用的自冷式散热片夹持固定, 确保散热效果, 适于大电流下 连续可靠工作。整个装置采用独立模块化设计,便于安装和维护,整个单元一般安装在屏内 顶部,便于散热。 这里需要讨论的是硅链保护功能, 通常用以下几种方式来避免由于硅组件损坏而造成的 控制母线失压: 加装硅链保护器件,如副硅链、断硅保护器或者旁路短接开关等。 (a) 副硅链为主硅链的热备份,它与主硅链共同组成双硅链系统。副硅链具有分级手/ 自动调压功能。 正常情况下副硅链不负责降压工作, 蓄电池或充电机输出的直流电经主硅链 降压后共负荷使用。当主硅链出现断硅情况后,副硅链瞬间投入系统运行,从而保证母线不 失电。 (b) 断硅保护器并联与主硅链侧热备份运行方式,它不具备分级手/自动调压功能。当 主硅链发生断硅后,断硅保护器瞬间投入系统运行,从而保证母线不失电。 (c) 并联DC/DC高频开关变换模块。 该方式为近年来新出现的新兴接线方式。在主硅链侧并联一台或若干台高频开关直流直流变换模块。 (d) 装硅链旁路短接开关。 以下(a)~(d)为四种方式的接线示意图。

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第四章监控系统

4 事故照明切换单元
当交流停电时, 需要由直流系统提供电源给检修照明和系统恢复用, 事故照明切换单元 就是实现这样功能的单元。其原理详见图8-5,当交流正常时由交流供电,交流停电后自动 切换到由直流供电。图中YA为试验按钮,交流正常时,YA接通,中间继电器YJ线圈带电,其 常闭接点断开,直流接触器线圈不带电,其常闭接点闭合,绿灯点亮;按下YA,中间继电器 YJ线圈失电,其常闭接点闭合,直流接触器线圈带电,其常开接点闭合,红灯点亮,表示发 生故障交流失电。

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第四章监控系统

图8-5:事故照明切换单元原理图

5 直流断路器
GZDW系列直流电源柜一般配有直流主回路断路器及配电回路断路器。 要求直流断路器本 身具有速断保护、过流保护。若用户有监测回路状态的要求,可选择加装辅助触点OF和报警 触点SD。 电力操作电源用直流专用断路器分断能力均要求在6kA以上,有些场合甚至要求在20kA 以上。选择断路器应保证在直流负荷侧故障时相应支路可靠分断,其容量与本系统上、下级 开关相匹配,以保证开关动作的选择性。 下面, 我们以一套两组充电机两组蓄电池直流系统为例, 将直流电源中各级断路器额定 电流选择做详细说明。

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第四章监控系统

断路器额定电流选择可依据以下标准: ZK1 充电装置输出回路断路器

断路器额定电流按充电装置额定输出电流选择,即 In≥KkIm Im――充电装置输出电流,A; Kk――可靠系数,一般取1.2-1.3。 ZK6 电磁操作机构的合闸回路断路器 In≥Kc2Ic1 In――直流断路器额定电流,A; Kc2――配合系数,取0.3; Ic1――断路器电磁操作机构合闸电流,A。 说明:电磁操作机构合闸回路直流断路器的额定电流按0.3倍额定合闸电流选择,一是 考虑到电磁操作机构的合闸时间很短,约几十毫秒,发热不是问题,且断路器瞬时脱扣电流 一般为7~10In,在正常的合闸电流时,取0.3Ic1断路器不会保护脱扣;二是可以降低保护 的整定电流,提高可靠性。 例如, 某一合闸回路电流150A, 则我们可以选择额定电流为45A~60A的微型断路器作为 其回路开关使用。

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第四章监控系统

ZK2

蓄电池出口回路断路器

1,断路器额定电流按蓄电池的1h放电率电流选择。 In≥I1h I1h――蓄电池1h放电率电流,A,阀控铅酸蓄电池取5.5I10,中倍 率镉镍电池取7.0I10,高倍率镉镍电池可取20.0I5; 2,按保护动作选择性条件,即额定电流应大于直流馈线中断路器额定电流最大的一台 来选择,则 In>Kc4In.max In.max――直流系统馈线中直流断路器最大的额定电流,A; Kc4――配合系数,一般可取2.0,必要时取3.0。 取以上二种情况中电流最大者为断路器额定电流, 并应满足蓄电池出口回路短路时灵敏 系数的要求。同时还应按事故初期(1min)冲击放电电流校验保护动作时间。 ZK3 直流母线分段断路器

可采用隔离开关或保护断路器 In≥KbΣIb ΣIb—较大电流的母线段上全部负荷的工作电流之和 Kb—同时系数,取0.5~0.6 关于两组蓄电池两段母线分段开关或母线联络开关设计选择的说明: 说明:母线分段断路器也称母线联络开关目前有两种接线形式,见(a),(b)。

DL/5044-95原设计规程中要求2组蓄电池系统I、 II段母线为了防止两组蓄电池并列, 两 段母线必须加装机械连锁装置以防止两组蓄电池并列。即上图中(b)接线方式。

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第四章监控系统

新版DL/5044-2004 《电力工程直流系统设计技术规程》 关于直流母线分段断路器的相关 条文说明如下: 2组蓄电池的直流系统,应满足在运行中二段母线切换时不中断供电的要求。切换工程 中允许2组蓄电池短时并联运行。即上图(a)接线方式。 《条文说明》: 2组蓄电池正常时应是分列运行,考虑到定期充、放电试验要求,为了转移直流负荷, 需要短时并联运行,在2组蓄电池电压相差不大,而且时间很短,对蓄电池没有大的危害是 允许的。 ZK7 直流馈线分柜进线电源回路断路器额定电流 In≥KcΣIc ΣIc――馈线分屏上所有负荷; Kc――同时系数,取0.8。 ZK4 蓄电池放电回路断路器 In≥1.10~1.30I10 I10――铅酸蓄电池10h率放电电流,A。

6 蓄电池巡检仪
单只电池巡检装置由于可独立测量蓄电池组中单体电池的端电压、 温度等状态量, 实时 监视整组蓄电池的运行状况, 配合集中监控器组成更完善的蓄电池管理单元, 并且减少了检 修人员工作量,已越来越受到用户的欢迎。 6.1 BATM30系列蓄电池巡检仪工作原理 BATM30系列蓄电池巡检模块由微电脑控制,采用串行总线方式,通过RS232(电流环型) 通迅接口与上位机集中监控器相连接,实时检测蓄电池组的单节电池电压、环境温度,并将 检测到的数据初步处理后上传至集中监控器,由监控器对所接收的数据进行分析处理。 6.2 型号命名

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BATM30

V 单节电池电压 2V,4V,6V,12V 系列名称

如:BATM30-12V,指 12V 单只电池监测巡检装置。 6.3 功能特点 ? ? ? ? 采用模块化设计,各模块独立工作,单模块可采集18节电池的电压、环境温度。 可根据电池节数按需配置巡检模块的数量,同一组巡检模块以地址区分。 各模块具有独立的隔离电源,输入电源范围宽(DC90V~DC270V)。 能够检测2V、4V、6V和12V等多种等级的蓄电池,检测范围广。

6.4 技术参数 环境温度:-10℃~+40℃ 工作电源范围:DC80V~DC286V,直接取自蓄电池组电压 可测量蓄电池电压等级:2V、6V、12V 电压检测精度:±0.5% 温度检测范围:-50℃~100℃ 温度检测精度:±0.5℃ 数据采集时间间隔:30 S 通迅接口:RS232(电流环型) 通迅波特率:1200bps 功率消耗:<1W 重量:单模块0.8 KG 外形尺寸(长×宽×高):单模块145×97×30mm 安装方式:直接螺丝固定于电池柜内或支架上,亦可安装于蓄电池室墙壁或基础上 6.5 电池巡检仪接线示意图

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1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 通 讯 运 行 TXD RXD GND +5V 工作 电源 +

BATM30 电池巡检模块

地址 拔码 温度 探头

1
2 3 4 5 6 7 8 9 TXD 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 通 讯 运 行 RXD GND +5V 工作 电源 +

BATM30 电池巡检模块

地址 拔码 温度 探头

TXD(接监控器的RXD) RXD(接监控器的TXD) 地 线(接监控器地线) +5V 电源 电源(取自蓄电池端电压) 电源+

1
2 3 4 5 6 7 8 9 TXD 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 通 讯 运 行 RXD GND +5V 工作 电源 +

BATM30 电池巡检模块

地址 拔码 温度 探头

图8-6:BATM30蓄电池巡检仪接线示意图

7 数字表计
IDM 系列智能直/交流数字表包括 IDVM 智能直/交流数字电压表和 IDAM 智能直/交流数 字电流表,具有精度高、寿命长、读数直观和具有很强的抗过载冲击能力,可作为高精度的 数字显示仪表和作为上位管理计算机的高精度变送器。 7.1 型号命名

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第四章监控系统

I

D

M 05
设计序号 表计 V-电压表 A-电流表 数字式 智能型

7.2 技术指标 精 度:0.5 级

显示位数:4 位半 显示方式:直读 测量范围:电压表:0~500V 电流表:0~75mV(通过分流器输入) 采样周期:0.4 秒 输入阻抗:≥10M(电压表) 过载能力:≥10 倍 电源功耗:≤2W 输出接口:RS232(电流环) 外形尺寸:106×56×130mm 开孔尺寸:100×50mm 重 量:0.75kg

7.3 性能特点 ? ? ? ? ? 精度高; 读数直观无视觉误差; 过载能力强; 电源输入及信号输出采用电气隔离,抗干扰能力强; 内置CPU,并提供RS232接口,为上位计算机提供测量数据。

8 馈线状态监测模块
对于大型发电厂、重要变电站等场合,DCS 或综合自动化若需接入直流系统各馈线开关 状态量监测信号,则需配置馈线状态监测模块,型号为 KZJ-B。 馈线状态监测模块可监测直流屏上各馈线状态 (馈线失电或开关脱扣或开关通断状态) ,
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第四章监控系统

具有选线功能。 所有馈线状态可由内置 CPU 通过串行总线上报集中监控器, 集中监控器可显 示故障支路号。 一台馈线状态监测模块可监测 48 路馈线开关。其连接方式是将直流屏上各馈线开关的 辅助接点或 (和) 报警接点依次连接至馈线状态监测模块的输入口 I、 II 上, 再通过 RS232/485 串行口上传至后台监控单元。后台监控单元可阅读直流屏上各馈线开关位置状态或故障状 态。馈线状态监测模块接线图见图 8-7。

KZJ-B
馈 线 状 态 监 测 模 块

深圳奥特迅电力设备有限公司

图8-7:KZJ-B馈线状态监测模块接线示意图

9 闪光装置
一般来说对于新建变电站及电厂, 由于站内设有综自且采用了新式负荷开关, 不需要加 装独立的闪光装置。但对于旧站改造工程,若站内不设综自则需加装闪光装置。根据设计手 册, 对于母线分段系统应在每段母线独立配置一台闪光装置, 实际上也可设置一台共用于两 段母线。 奥特迅公司生产的闪光继电器型号为 SJD-A。该继电器外形尺寸为 106×56×130mm, 重量 0.75kg。其面板上设有闪光实验按钮,可安装到面板上或设立独立支架安装到屏后。 闪光输出的形式: 馈线开关加闪光极指单个馈线开关增加独立的一极或半极(即辅助触点),闪光电源同 直流电源一同引出。 馈线开关单独引出闪光电源是指系统单独设置几路闪光开关以引出闪光 电源。 闪光装置 SJD-A 接线示意图见图 8-8。

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第四章监控系统

图8-8:SJD-A闪光装置接线示意图

10 光电转换器
在 500kV 变电站等场合,由于采用辐射供电方式,在各小室设有直流分屏,分屏上的 接地检测、 馈线监测等信号量需与直流主屏连接并上传至后台监控系统。 以往均通过屏蔽电 缆实现通信连接,现在已越来越多的采用了光纤通信方式。光纤通信彻底克服了发电厂、变 电所的电磁干扰,免除通信设备遭受地电位升高的危险影响等。 10.1 型号命名 奥特迅公司生产的光电转换器型号为 OFM03 系列产品,具体型号命名如下:
OFM 03

通道数量 串口数量 A 点对点通信 B 环网通信 设计序列号 光电转换器

如 OFM03/A12,代表点对点通信 1 串口 2 通道 03 系列光电转换器。 10.2 接线方式 光电转换器是将电信号与光信号互相转换的仪器, 一般直流分屏到主屏之间接地仪通信 为 RS485 接口,分 RXD 和 TXD,故可采用至少 2 芯多模光缆。若同时有馈线状态监测模 块的信号传输,则应采用至少 4 芯多模光缆。 直流分屏设备到主屏光缆连接示意图如图 8-9。

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第四章监控系统

图 8-9:直流分屏至主屏光缆通信示意图

本章内容小结
本章节主要介绍电力用直流操作电源的各项主要配件工作原理及性能描述, 对大家进一 步了解直流电源的功能提供一定的支持。

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