直流屏原理及作用

第一章概述GZDW-220RS智能高频开关电力操作电源系统由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁路等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。一、系统特点高可靠性：采用开关电源的模块化设计，N+1热备份。充电模块可以带电热插拔，平均维护时间大幅度减少。动力母线和控制母线可以由充电模块单独直接供电，可以通过降压装置热备份。硬件低差自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度优于5%。可靠的防雷和电气绝缘措施，选配的绝缘监测装置能够实时监测系统绝缘情况，确保系统和人身安全。系统设计采用IEC（国际电工委员会），UL等国际标准，可靠性与安全性有充分保证。高智能化：监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光告警。可通过监控模块进行系统各个部分的参数设置。模块具有平滑调节输出电压和电流的功能，具备电池充电温度补偿功能。具有多个扩展通讯口，可以接入多种外部智能设备（如电池测试仪、绝缘监测装置等）。现代电力电子与计算机网络技术相结合，提供对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”的支持，实现无人值守。蓄电池自支管理及保护，实时自动检测蓄电池的端电压、充电放电电流，并对蓄电池的均浮充电进行智能能控制，设有电池过欠压和充电过流声光告警。二、系统电气参数输入参数三相四线制交流输入电压380VA±15%频率45—55HZ输出参数系统类别220V系统110V系统动力分路可根据需要配置可根据需要配置控制分路可根据需要配置可根据需要配置闪光分路可根据需要配置直流额定电压220VDC110VDC浮充电压198—260VDC99—130VDC均充电压220—286VDC110—143VDC纹波系数≤0.5%（典型值0.01%）稳压精度≤0.5%（典型值0.01%）稳流精度≤±0.5%均流特点充电模块间电流不均衡度≤±3%保护参数输入过压告警可设置（默认值437VAC）输入过压切换点470±5VAC输入欠压告警可设置（默认值323VAC）输入欠压切换点324±4VAC动力母线过压告警可设置（默认值256V/128V）动力母线欠压告警可设置（默认值200V/100V）控制母线过压告警可设置（默认值242V/121V）控制母线欠压告警可设置（默认值198V/99V）充电模块输出过压保护可设置（默认值287V/144VDC）充电模块输出欠压告警198V/99VDC电池组浮充电压可设置（默认值243V/120V，按108/54节电池）电池组均充电压可设置（默认值253V/127V，按108/54节电池）电池组过充告警值根据电池数量决定电池组过压告警点根据电池数量决定根据电池数量决定电池组欠压告警点绝缘特性输出对地2KVAC漏电流≤30mA时间1min无飞弧输入对地2KVAC漏电流≤30mA时间1min无飞弧输入对输出2KVAC漏电流时间1min无飞弧环境温度：—5℃--+40℃音响噪音:≤45Db三、机械参数机柜外形尺寸：（高×宽×深）2260×800×600mm四、系统工作原理系统工作原理如下：1、交流输入正常时系统交流输入正常时，两路交流常时，两路交流输入经过交流切换控制板选取择其中一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块输入三相交流电转换为220V或110V的直流，经隔离二极管隔离后、一方面给电池充电，另一方面给合闸负载供电。此外，合闸母线还通过路压硅链装置与控制模块构成备份系统，提供控制母线电原。系统中的监控部分对系统进行管理和控制，信号通过配电监控分散采集处理后，再由监控模块统一管理，在显示屏上提供人机操作界面，还可以接入到远程监控系统。系统还可以配置绝缘检测仪或绝缘检测继电器，监测母线绝缘情况。2、交流输入停电或异常时交流停电或异常时，充电模块停止工作，由电池供电。监控模块监测电池电压、放电时间，当电池放电到一定程度时，监控模块告警。交流输入恢复正常以后，充电模块对电池进行充电。第二章充电柜充电柜的主要功能是实现输入交流的自动切换、交流电的分配、AC/DC变换、电池接入、硅降压和系统监控管理等。1、交流的自动切换系统可以输入两路交流电源，有自切换电路实两路交流输入的主备方式自动切换，即以第一路交流输入为主回路，第二路交流输入为从回路，当主回路发生中断或者异常时，自动切换到第二路，保证系统的交流没有长时间的中断；当主回路供电正常时，自动切换回到第一路。2、交流电的分配交流接入后，配电线路将交流电源分配到每一个充电模块，实现每个充电模块交流电源的单独控制。3、AC/DC变换AC/DC变换，即充电模块交输入交流变换为直流输出。供给电池充电或者直接供给负载。4、硅降压单元硅降压单元串接于合闸母线和控制母线。分为自动和手动两种方式，自动方式是由其内部自动控制电路来执行自动硅降压功能。手动方式由手动旋钮来控制，并可由旋钮的不同档位（5档）来控制执行继电器闭合的数目，手动调节电压。5、系统监控管理监控模块放置在充电柜中，对电源系统进行全面控制和检测。监控模块不但对充电柜内部件进行监控，而且还对绝缘监测仪、电池检测仪等下级设备进行监控。监控模块对电池实现全面的智能化管理。监控模块提供遥测、遥调、遥信和遥控，为实现远端监控提供了先决条件。第三章充电模块一、主要功能和性能1、主要功能充电模块的主要功能是实现AC/DC变换，还有系统控制、告警等功能。自动/手动控制充电模块具有自动/手动控制功能，在自动工作方式下，充电模块接收来自监控模块的指令。通常情况下，所有合闸模块应工作于自动状态下，以实现监控模块对电池的智能管理。手动状态下，有模块面板上的电位器来调节模块的输出电压。电压调节充电模块接受监控模块的指令，调节输出电压到设定值。电压调整范围可以在输出电压下限（一般为198V/99V）和上限（一般为286V/143V）之间。限流指将充电模块的最大输出电流限制在一定的范围内，以控制电池充电电流，防止电池过流充电。充电模块采用无级限流技术，即在输出额定范围内，可限流在任意点，分辩率为1%。地址设置为了使监控模块能够识别各充电模块，各个充电模块都应该有一个地址，地址范围为0—31。信息反指示在充电模块的面板上有电源指示灯，保护指示灯，故障指示灯和电压/电流显示表头。电源指示灯：指示充电模块内部工作电源是否正常。保护指示灯：指示充电模块处于保护状态，包括交流输入过/欠压，输入缺相，输出欠压等。故障指示灯：指充电模块因故停止输出，且故障因素消除后，模块仍不能恢复工作，如输出过压等。电压/电流显示表头：指示充电模块输出的电压和电流，有切换开关来切换显示。2．主要性能软开关技术采用软开关技术，可以大幅减小功率开关器件的开关损耗，提高转换效率；同时，由于电压变化率（dv/dt）或电流变化率（di/dt）相对减小很多，功率开关器件承电源产生的电磁干扰也有很大的改善。充电模块采用FBZVS-PWM软开关先进技术，开关频率恒定，易于控制，整机满载效率接近95%，传导干扰符合欧洲票准EN55011。均流技术充电模块采用了先进的低差自主均流技术，工作原理如图所示。各模块的均流单元通过同一放大系数采样各自的输出电流，建立采样电压，各采样电压通过比较，以最大值作为均流总线上的基准电压Ubus。基准电压对应的模块自动成为“主模块”，它的输出电流相对最大，其余模块自动成为“从模块”。基准电压通过均流总线进入到各模块均流单元，同其采样电压进行误差比较放大后控制模块开关脉冲宽度，微调各模块的输出电压而让输出电流趋于一致。均流调整达到平衡后，“从模块”的输出电流都接近于“主模块”的输出电流，模块间输出电流差值趋于零。这种均流方案的优点表现在两面方面：1、均分负载不平衡小于5%（通常在3%左右）。2、作为“主模块”的充电模块是通过比较任意产生的，当“主模块”因某种原因退出工作（电气上完全隔离）后，系统将自动再产生出一个输出电流最大的模块出现故障进造成系统崩溃。短路回缩充电模块外部输出发生短路时，充电模块自动降低输出电压和电流。有效防止外部事故对充电模块的损坏和事故的进一步扩大。输出过压自锁充电模块输出电压一旦超守内部设置的过压保护点，便自动关机，停止输出，只有重新开机才能启动输出。防止充电模块输出过压损坏外部设备。保护自动恢复充电模块内部了具有完善的保护功能，一旦引起保护的条件消失，保护自动解除，模块恢复工作。保护点和恢复点之间有“回差”，防止电路在保护点附近频繁启动保护动作。内部智能化充电模块内部的监控可以检测其工作状态和各种参数，并将这些数据综合处理。或者通过通讯口与系统监控模块之间进行数据接收或发送。3、主要指标：输入指标项目指标备注输入电压323V—475V三相三线输入电流≤8A，（满载，HD2210，HD11020）≤4A，（满载，HD22005，HD11010）交流输入频率50HZ±10%功率因数≥0.92效率≥92%输出指标项目指示备注浮充电压198—260V（220V系列）99—130V（110V系列均充电压220—284V（220V系列）110—142V（110V系列）输出电流10A（GD22010）、5A（HD22005）、20A（HD11020）、10A（HD11010）最大输出可达额定输出电流的105%—110%负载调整率≤±0.5%电网调整率≤±0.1%电压上升时间3—8秒输出恒流范围10%—100%稳流精度≤±1%负载电流纹波系数≤0.05%稳压精度≤±0.5%温度系数（1/℃）≤±0.2‰保护特性项目指示备注输出短路回缩回缩电流≤40%额定电流,可恢复输出过压保护291±4VDC(220V系列),可由监控设置110V系列：146±2V输出欠压告警194±4VDC(220V系列)110V系列：97±2V输入过压告警点(保护点)480±5VAC,可恢复,回差5—15V输入欠压告警点(保护点)318±5VAC，可恢复，回差10—20V缺相保护可恢复过温保护过温保护点：90℃，降温后恢复精度：±5℃监控接口项目指示备注遥信将模块的保护信号(交流过/欠压,缺相,输出过/欠压,模块过温等信号)和故障信号传送给监控模块。遥测测量充电模块的输出电压、电流，送模块表头显示并上报监控模块。遥控根据监控模块的命令，控制充电模块的开/关机，均/浮充转换。遥调根据监控模块的命令，调节模块的输出电压根据监控模块的命令，在10%—100%范围内调节充电模块的电流限流点。显示充电模块监控板控制充电模块的LED表头显示模块的输出电流，电压。其他指标项目指标环境温度-5℃--40℃相对湿度≤90%（25℃）音响噪音≤25dB重量体积二、模块的结构充电模块前面板上的高亮度LED数码管指示模块的输出电压或电流，由显示转换开关进行切换。面板中部的三个发光二极管分别指示模块输入电源正常（绿色）；模块保护（黄色），括交流过/欠压，缺相，输出欠压，模块过温等；模块故障（红色），包括输出过压等。发光二极管相邻的精密电位器用来整定模块输出电压值，只有在手动方式下，该电位器才起作用。充电模块地址用手动拔码开关用来设置模块通讯地址和选择手动功能。在模块的前面板上，地址选择开关用来设置充电模块的监控地址，拔码向上拔为0，向下拔为1；控制选择开关决定充电模块是否受监控摸块的控制，拔到自动状态时，充电模块的输出的电压、均/浮充状态、限流点、开/关机等均由监控模块统一控制，前面板上的电位器不起作用；拔到手动状态时，前面板上的电位器可调节充电模块的输出电压，限流点固定在105%-110%。手动状态主要用于调试、检修及异常状态的紧急处理。充电模块的后面板上有一个一体化连接器，模块与外部的所有连线，包括三相交流输入线、直流输出线、接地线、均流线、通信线等，均通过这个一体化连接器。该连接器可带电插拔，安全方便。三、使用说明充电模块的外表装有散热器，在使用时应置于通风良好的环境中，严禁模块外表有覆盖物。当充电模块安装在机架内时，可以带电热插拔，使用只须将模块沿