直流主要设备的功能

1、直流系统培训（2014年2月）工作原理概述整流模块（ER22020/T 艾默生）整流模块工作原理框图如下图所示。整流模块工作原理框图整流模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率部分组成。在两功率部分之外还有辅助电源以及输入、输出检测及保护电路。前级三相无源PFC电路由输入EMI和三相无源PFC组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，以满足相关的输入电流谐波和EMC标准。后级的DC/DC变换器由DSP产生PWM波控制前级PFC输出的直流电压、经过高频变压器输出后再整流滤波输出直流电压，从而将前级整流电压转换成电力操作电源要求的稳定的直流电压。辅助电源在三相无源PFC之后，DC/DC变换

2、器之前，利用三相无源PFC的直流输出，产生控制电路所需的各路电源。输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测功能。DC/DC的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测等，所有这些信号用于DC/DC的控制和保护。CAN总线用于实现整流模块与主监控模块的通讯以及整流模块间的均流。2、外观及接口 A整流模块外观B前面板ER22020/T系列整流模块前面板如下图所示。C一体化插座ER22020/T系列整流模块输入输出接口，整流模块侧采用金手指的形式，系统侧采用一体化插座，可热插拔，因此整流模块安装维护极为方便。一体化插座安装尺寸如下图所示，其管脚详细说明见下表。3、主要功能A保护功能整流模块具

3、有以下保护功能：输入过/欠压保护、输出过压保护、输出欠压告警、短路保护、缺相保护、过温保护和风扇故障告警。具体保护特性见下表。ER22020/T系列整流模块告警及保护特性项目ER22020/T备注输入过压保护点535±5Vac，恢复回差10Vac保护后无DC输出，可自恢复输入欠压保护点255±5Vac，恢复回差15Vac保护后无DC输出，可自恢复输出过压保护点硬件：330±10V保护后无DC输出，不可自恢复，需要重新上电启动软件：输出电压上限+3V四次过压锁死模式输出欠压告警小于输出电压下限，保护后有DC输出，可自恢复保护点可通过监控单元设置输出短路回缩自动限流到

4、110额定电流，可自恢复缺相保护自动限流到50%额定电流，可自恢复过温保护检测温度达到预设值自动保护可自恢复风扇故障告警风扇出现故障或者堵转时自动告警告警时无输出，堵转故障排除后可自恢复风扇控制采用环境温度和输出电流联合控制风扇转动的方式自动无级调速电池反接保护电池极性反接时，模块自动与电池隔离故障排除后，可自恢复B通信功能整流模块通过CAN方式与监控单元通信，将整流模块输出电压和电流、整流模块保护和告警信息发送给监控单元。在自动方式下，接受并执行监控单元下发的控制命令。具体通信功能见下表。在手动方式下，整流模块不接受监控单元的控制，但可以上报相关信息。ER22020/T 系列整流模块通信功能

5、序号项目指标1遥信将整流模块的保护信号（交流过、欠压，缺相，输出过、欠压，整流模块过温等信号）和故障信号传递给监控单元2遥测测量整流模块的输出电压、电流，送整流模块表头显示并上报监控单元3遥控根据监控单元的命令，控制整流模块的开/关机，均/浮充转换4遥调根据监控单元的命令，调节整流模块的输出电压根据监控单元的命令，在10100范围内调节整流模块的输出电流限流点4、性能参数A.输入特性见下表。ER22020/T系列整流模块输入特性项目指标输入电压260V530V（三相三线制）输入电流12A交流输入频率45Hz65Hz效率92.5输入功率因数0.99总电流谐波含量（THDi）5%B输出特性输出特性

6、见下表。ER22020/T系列整流模块输出特性项目ER22020/T输出电压范围176V320V额定输出电流20A最大输出电流22A（输出电压260V）电压上升时间38秒（软启动时间）输出恒流范围10110稳流精度±0.5（20限流测试）负载电压纹波系数0.1稳压精度±0.5温度系数（1/）0.2均流不平衡度±5（50100额定负载）D音响噪音：55dBE绝缘电阻与绝缘强度1）绝缘电阻输入端、输出端对外壳之间以及输入对输出之间的绝缘电阻2M（试验电压500Vdc）。2）绝缘强度加强绝缘：输入端、输出端、CAN通讯端分别短接后，在输入端与CAN通讯端，输出端与CAN

7、通讯端分别施加4242V直流电压（或者3000V交流电压）1分钟，无击穿或飞弧现象。基本绝缘：输入端、输出端短接后，在输入/输出端与外壳之间施加2850V直流电压（或者2000V交流电压）1分钟，无击穿或飞弧现象。设备技术及性能要求变送器和传感器(1)变送器和传感器应选用国际知名品牌，应能适用于需精确测量的物理量。其输出应为420mA（满刻度）直流电流，负载电阻不小于750W。(2)除另有规定外，25时的最大允许误差应不超过满刻度的±0.25%，温度从20至60的变化引起的误差不超过满刻度的±0.5%。交流输出脉动应不超过1%。设备的校准调节量应为满刻度的10%，从099%

8、的响应时间应小于300ms。在输入、输出、外接电源（如果有的话）和外壳接地之间应有电气隔离。所有的传感器的绝缘耐压试验值应符合IEEE 472 SWC的试验要求。继电器(1)顺序继电器用于逻辑控制的继电器应选用国际知名品牌，且应为重载型。该继电器应根据NEMA标准有关的条款进行设计和试验。接点数量应满足逻辑控制的要求和与电站计算机监控系统连接的要求。继电器线圈能持续带规定负荷并具有耐热措施。(2)延时继电器延时继电器应为固态式，带有防尘盖和2个单极双掷接点回路并可调延时。如有规定，还应具有瞬时接点回路。指示仪表指示仪表应为4位数字式显示仪表，嵌入式，精度0.5级，盘后接线。仪表应经过校准并适合

9、于所用的场合。我公司采用IPM智能模块化UPS/逆变电源。关于IPM智能模块化UPS/逆变电源相关的技术参数和说明，请参考投标书中的IPM逆变电源授权书及相关资料。IPM智能模块化UPS/逆变电源系统介绍 ： 英格瑞德IPM智能模块化UPS/逆变电源系统，吸取了业界产品的长处，并运用独有的专利技术，形成了产品鲜明的特点： 1) 功能模块化：系统的功能分解成不同的功能模块：逆变模块；交流输入模块；STS模块；监控显示模块；充电模块。 2) 灵活组配：不同的应用场所，可以由这五种模块灵活组配而成。只有逆变模块构成的系统就是一个纯粹的逆变电源系统；增加交流输入模块，则构成了从交流到直流，再直流到交流

10、的双变换架构；增加充电器模块，蓄电池组， STS模块则可以灵活的变身为完整的UPS电源系统。 3) 高频智能化：逆变模块采用高频软开关技术，体积小，效率高，损耗小，功率密度高。 智能化的并联均流控制，减小了并联模块间环流，提高了模块的可靠性。 4) 机柜间并联设计及同步控制：内置的并联控制，可以简单的实现1+1的冗余系统或双母线系统，提高了系统的可靠性。 l IPM逆变模块介绍IPM逆变模块原理： IPM模块电路如上图所示，220V直流输入经高频全桥谐振变换，产生一个高频的脉冲电压，经高频变压器隔离整流滤波后，得到760V左右的直流电源，给后级的逆变电路供电，经三电平逆变电路后得到220V交流

11、输出。 该电路的特点是：1、提供了高效率的隔离变换。由于采用高频的谐振变换，使得隔离变换体积小，效率高。实现直流和交流电气隔离的同时，实现了电池防反二极管的功能。 2、高效率的交流电变换电路。交流电经一个PFC整流模块得到760Vdc，然后输入到各个模块，在双电源输入模块选择交流电为主时，双电源输入模块的输出电压将高于760Vdc的电压，系统将从交流电获取能量，直流输入的隔离升压变换处于待机状态，一旦交流电掉电，系统将无扰零切换时间转到直流220V（蓄电池组）输入端获取能量，一旦交流电恢复，将再次无扰切换到交流电供电。选择直流（蓄电池组）优先时，交流电PFC输出电压稍低，系统从直流（蓄电池组）

12、回路获取能量。3、高效率的三电平逆变提高了逆变效率，减小了变换器的体积。 IPM逆变模块的特性： 1、IPM 逆变模块支持并联、热插拔和N+X 冗余。触发开关在模块拔出和插入前会自动关断和开通电源，检修维护方便。 2、IPM 逆变模块支持多模块并联。系统并联容量可达80KVA，2555 满负荷工作。 3、纯正弦波输出，总谐波含量<3.0% 。输出功率因数输出功率因数0.9，适于非线性、冲击型、整流型等负载。 4、在正常温度范围内非线性负载输出电流峰值比为3:1 5、高可靠性设计， MTBF 600000小时 。 6、高效软开关变换设计，功率密度高，体积小。 7、独立控制，每个模块实现自主

13、均流、均载，具有完善的保护功能。 8、智能风扇控制，噪声小，节能。 9、直流输入与交流输出电气隔离设计。 10、与槽架配合，可以灵活组成系统。 IPM逆变模块的技术参数：l IPF槽架介绍IPF槽架的原理： 槽架在逆变电源系统中起到：支撑，保护，连接，通信，管理模块的作用，逆变槽架组成系统时的原理框图如下： IPF槽架特点： 1、 结构紧凑，外形美观大方； 2、 槽架采用模块化设计，系统构建灵活，扩容方便，维护简单。 3、 模块和槽架之间结构设计实现维护自动断电功能，保证操作人员维护时的安全； 4、 并机线缆连接智能检测，在线维护时可以保证正常状态的模块不受干扰，可靠运行； IPF槽架的技术参

14、数：l IPX双电源输入模块简介双电源输入模块原理： 双电源输入模块完成交流转直流的PFC校正功能。输入的三相四线交流，通过Vienna整流电路进行升压PFC校正。输出为正负380Vdc的电源。双电源输入模块上有一选择开关，客户可以自行选择交流电优先或直流输入优先。当选择交流电优先时，双电源输入模块的输出电压稍高于正负380Vdc，系统将从交流电获取能量，当选择直流电优先时，双电源输入模块的输出电压稍低于正负380Vdc，系统将从直流电获取能量。 双电源输入模块特点： 1、热插拔模块化冗余设计，检修维护方便。 2、高可靠性设计， MTBF 600000小时。 3、高效率设计，功率密度高，体积小

15、，节能。 4、独立控制，每个模块实现自主均流、均载。 5、智能风扇控制，噪声小，寿命长，节能。 6、三相PFC校正设计，功率因数高，谐波电流小。 7、宽范围电源设计，工作电压可以到45%仍能继续工作。 8、宽工作频率设计，从4070Hz均能正常工作。 9、可以灵活的配置成N+1冗余结构，提高系统可靠性。 10、能自动实现故障退出和故障隔离，避免系统的宕机。 11、交流输入与直流输入隔离并联，并实现交流电源和直流电源无扰切换。 l IPC监控管理模块简介1、热插拔模块化设计，检修维护方便。 2、高可靠性设计， MTBF 600000小时。 3、大屏幕显示，大容量故障日志。 4、Linux操作系统

16、。 5、采用RS485接口支持电总协议。 6、采用以太网接口支持智能电网的标准协议IEC61850。 7、可以实时动态显示各个模块的信息。 8、实现电池的均浮充管理功能和电池的实时监测电池在线情况。 9、电池的容量计算和后备时间的动态计算。 10、电池共用的控制，节省客户的电池投资。 11、具有多种标准接口及干结点输出接口。 5.1.5微机直流系统绝缘监测装置我公司采用艾默生生产的EDU01配电监控单元（母线绝缘监测）和EGU01通用开关量检测单元（分路绝缘监测）。关于EDU01配电监控单元（母线绝缘监测）和EGU01通用开关量检测单元（分路绝缘监测）相关的技术参数和说明，请参考投标书中的艾默

17、生UtilitySure电源系统技术说明书。直流型绝缘监测仪用于在线监测直流母线正负对地绝缘状况，由EDU01作主机和EGU01作从机两者构成。主机监测电力操作电源系统的正负母线绝缘情况，从机监测系统输出支路的正负绝缘情况。 当投入EDU01绝缘功能时，EDU01可以监测直流母线的正负对地绝缘状况，如果有母线绝缘下降，便下发控制命令给EGU01对各个支路进行绝缘巡检。绝缘监测仪主机EDU01工作原理框图如下图所示。EDU01主机绝缘监测仪工作原理框图基本原理叙述1绝缘监测仪主机EDU01工作时分为常规检测和支路巡检。常规检测是在系统正常运行时实时监测正负母线的对地电压，测算母线绝缘电阻值。在发

18、生母线绝缘下降时发出报警信号，点亮故障灯，并将故障标志上送主监控模块，同时通过CAN总线发送支路巡检命令给EGU01启动各支路的巡检，寻找接地支路。若支路有接地电阻，则穿套在该支路的直流漏电流互感器会感应出电压信号，经过放大后进入EGU01的AD采样，计算出该支路的正负接地阻抗，完成对各个支路的单端正、负接地；双端平衡和不平衡接地等绝缘检测。EDU01内置30k功率电阻作为直流型绝缘监测仪的主机使用，配合EGU01及直流漏电传感器组成直流型绝缘检测仪系统。2可以通过EMU10监控或PSM主监控设置绝缘检测是电压超限检测模式，或者是电阻超限检测模式，或者是禁用绝缘功能：压差超限模式下，母线对地电

19、压不波动，只可以测量单端接地；1小时监测一次双端平衡、不平衡接地状况。阻值超限告警模式下，可以实时检测母线的单端正，负接地；双端平衡、不平衡接地。EDU01还可检测母线的瞬时接地状况，通过通讯口把瞬时接地上送到上级监控模块。绝缘监测仪技术参数序号项目技术条件1环境温度10652相对湿度903工作电源主机：EDU01：80-320Vdc;从机EGU01：80-400Vdc（从机还可用于其它高压场合下使用）4功耗20W5重量主机：0.6kg 从机：0.6kg6电压测量精度（80320V）±1.0V（满量程）7绝缘电阻告警门限0.550k（省缺为25k）8可带从机数132个9可监测支路数最

20、大896路10系统接地电阻测量精度05k：1k550k：1011支路接地电阻测量精度05k：1k550k：1012通讯接口RS485/CAN13结束告警回差20以下是关于EDU01配电监控单元（母线绝缘监测）和EGU01通用开关量检测单元（分路绝缘监测）的简要说明：以下是关于EDU01配电监控单元（母线绝缘监测）的简要说明：l 采用美国TI公司的高可靠DSP控制器。l 检测3路电压、2路电流、1段母线绝缘电阻，各个通道之间高阻隔离。l 可以根据设定的电池限流点自动控制CAN总线上的第一组充电模块的输出电流，对电池进行限流充电。l 可以连接EXU02表头接口，将模拟量数据送表头显示。l 可作为直

21、流型绝缘仪的主机使用。l 1路告警干接点输出。l 电池电流提供两个量程，小量程用于测量电池浮充电流。l 提供1路CAN2.0B接口，1路RS485 。l EMC性能符合IEC61000-6-2工业环境抗扰性标准。l 产品符合欧盟ROHS无铅标准。l 提供完善的调试工具供用户二次开发使用。l -1065 宽工作温度范围。以下是关于EGU01通用开关量检测单元（分路绝缘监测）的简要说明：l 采用美国TI公司的高可靠DSP控制器。l 可接入28路开关量/低压模拟量进行采集。l 可以接入的信号包括: 干节点、直流漏电流传感器、电流型温度传感器。l 接入直流漏电流传感器时与EDU01配合使用，完成绝缘检

22、测功能。l 提供1路RS485接口，1路CAN接口 。l EMC性能符合IEC61000-6-2工业环境抗扰性标准。l 一路告警干接点输出。l 结构尺寸同EDU01。l 产品符合欧盟ROHS无铅标准。l -1065 宽工作温度范围。(2)技术参数电压等级 DC500V 装置母线段数 1段选线回路数 60路接地电阻 25K信号接点容量 DC230V/5A断弧能力 30W5.1.6集中监控单元每组蓄电池及每套充电/浮充电高频整流模块或一套直流系统配置一台监控装置。监控装置应满足不同接线方式、不同运行工况时的监控要求。【我方应答】明白并满足以上要求。我公司采用的微机监控装置为艾默生公司生产的新一代E

23、MU10监控系统（含7吋触摸液晶显示屏）。关于EMU10监控系统相关的技术参数和说明请参考投标书中的艾默生UtilitySure电源系统技术说明书。EMU10监控模块是UtilitySure系列产品之一，可以与整流模块、DC-DC模块、逆变模块以及其它数据采集模块，组成电力自动化电源系统，实现电源系统的人机界面交互操作、各功能单元的设置和协调运行、系统运行状态的监测、运行数据的上传下达，以及智能化电池管理。EMU10监控模块组成的系统具备远程管理功能，可选择通过IEC61850、Modbus、CDT91规约和综合自动化系统通讯上报数据，用于电站实现无人职守。EMU10监控系统采用7英寸的TFT

24、真彩液晶触摸屏显示，支持按键与触摸屏多种输入方式，满足不同使用方式；提供2个USB接口，供数据下载和程序升级使用，方便远程支持；支持IRIG-B硬对时信号输入，满足电力行业要求，提供多路RS485或RS232接口，提供1个10/100Mbps以太网接口，预留IEC61850接口。 EMU10监控系统可汇总所有完整的直流电源运行数据和状态，包括绝缘检测仪、电池巡检仪、交直流配电信息、开关状态，通过一个通讯口上传给电站监控系统，无需多个通讯口共同完成，从而节省了通信资源。以下是关于EMU10监控系统的简要说明：1、系统介绍EMU10触摸屏监控模块（简称EMU10监控模块）是UtilitySure系

25、列产品之一，可以与艾默生高频开关整流模块、DC/DC模块、DC/AC逆变模块以及其他数据采集模块组成电力自动化电源系统，实现电源系统的人机界面交互操作、各功能单元的设置和协调运行、系统运行状态的监测、运行数据的上传下达以及智能化电池管理。EMU10监控模块组成的系统具备远程管理功能，可选择通过MODBUS、CDT91规约和综合自动化系统通信上报数据，用于电站实现无人职守。EMU10监控系统包括UtilitySure系列整流模块内部的监控电路、监控模块、配电监控、绝缘监测仪以及电池检测仪等设备。监控系统结构2、功能介绍EMU10监控模块是EMU10监控系统的数据处理中心。通过2个CAN通信口和2

26、个RS485通信口与配电监控模块、开关量采集模块、UtilitySure系列整流模块、绝缘监测仪、电池检测仪进行通信，完成电力电源系统运行数据的采集，并根据这些运行数据完成蓄电池组的自动均浮充转换。如果电力电源系统有故障产生，在主信息界面（见图2-6）的相应设备上会点亮告警指示灯，同时告警蜂鸣器会发出鸣叫。通过查看EMU10监控模块的告警菜单，用户可以取得具体告警信息。EMU10监控模块还可将电力电源系统运行数据通过RS485或RS232通信口按用户设定的通信规约（MODBUS、CDT91可选）上报给综合自动化系统，并接收综合自动化系统下发的均浮充控制命令，实现遥控、遥测和遥信功能。EMU10

27、监控模块采用7英寸真彩色800×480液晶显示屏，提供6个功能键和3个指示灯。支持全触摸屏操作，用户还可以使用功能键查询系统数据满足不同使用习惯。3、系统功能序号名称内容备注1电池管理根据用户设置的均浮充转换参数，对电池进行自动均浮充管理、限流充电管理、温度补偿、电池核容测试电池测试分为手动核容测试和自动测试，使用自动测试功能可对电池进行在线活化2电池均充保护根据用户设置的自动均充保护时间，完成对电池的均充保护手动均充和自动均充的保护时间不同，需要分别设置系统异常时均充自动转浮充系统有严重故障时均充自动转浮充，该处严重故障包括：所有模块通信中断、电池熔丝断、系统电流不平衡3告警馈电支

28、路空开跳闸告警通过配电监控模块、开关量采集模块检测电池熔丝断、交流空开跳闸、防雷器故障告警、绝缘继电器告警通过配电监控模块检测母线绝缘下降告警、支路绝缘下降告警通过绝缘监测仪检测配电监控模块、开关量采集模块、充电模块、电池检测仪、绝缘监测仪（主机或从机）、DC/DC模块、DC/AC逆变模块通信中断告警通过串口通信检测交流过欠压、缺相、停电、交流空开跳闸、交流防雷异常告警通过配电监控模块检测母线和电池电压过欠压告警、浮充过压告警通过配电监控模块检测电池充电过流告警、电池组温度异常告警通过配电监控模块检测。电池温度可通过配电监控模块检测，也可通过EBU01电池检测仪检测单体电池过欠压告警通过电池检

29、测仪检测UtilitySureTM系列整流模块、DC/AC逆变模块、DC/DC模块保护故障告警以及绝缘监测仪（主机或从机）、电池检测仪等设备故障告警通过串口通信检测4后台通信与后台监控实现RS232、RS485通信。通信规约为MODBUS、CDT91协议中的一种，用户可根据现场需要选择所需协议通信协议点表可以通过U盘在不同EMU10监控模块之间导出、导入和复制4、显示界面EMU10监控模块上电后，首先进行内部初始化，接着会出现语言选择界面。默认的语言为中文，用户可以不作任何操作。初始化完成后，显示主信息界面。电力电源系统在完成安装和接线，并确认接线无误后，接入电源。EMU10监控模块启动完成后

30、，液晶显示屏显示主信息界面，如图所示。主信息界面主信息界面监控模块上电后，首先进行内部初始化，接着会出现语言选择界面（中文和英文），出厂时选的是中文，用户可以不作任何操作，而以上次选择的语言启动。初始化完成后，显示系统信息屏的第一个界面。界面完全启动后，仍然可以通过系统配置输入维护级密码直流屏参数设置系统参数设置系统参数配置中进行语言切换，切换后界面会自动更新显示语言，无须重启。电力操作电源系统在完成安装以及接线，并确认接线无误后，接入电源，监控模块启动完成后显示如下主信息界面。主信息界面在主信息界面上可以方便地查询直流系统的实时数据、设置运行参数。主界面从上到下分为五部分。第一部分包括图中的

31、14号按钮，用于设置参数、查询告警信息及显示帮助信息。第二部分包括图中的5号按钮，用于查询交流输入信息。第三部分包括图中的6号按钮，用于查询整流模块信息。第四部分包括图中的712号按钮，用于查询直流母线上的各种设备信息，如蓄电池、合闸母线、控制母线、逆变模块、DC-DC、绝缘监测仪等设备信息，16号按钮，用于查询交流屏实时数据信息。第五部分为状态栏（标号1315）。显示系统运行状态，电池状态以及时间等信息。主信息界面标号下面对图中的标号进行解释。1：系统设置按钮。单击进入运行参数设置界面，需要输入用户级或维护级密码。2：充电设置按钮。单击进入电池充放电参数设置界面，需要输入用户级密码。3：告警

32、信息按钮。单击进入系统告警信息界面，可以查看或设置告警；如果要进行告警设置或者清除历史记录，需要输入用户级密码。1）显示当前告警2）告警级别设置3）显示电池记录4）帮助按钮。单击进入系统帮助信息界面。5）交流数据查询按钮。单击进入交流信息查询界面。6）整流模块数据查询按钮。单击进入整流模块信息查询界面。7）电池数据查询按钮。单击进入电池信息查询界面。如果接有电池巡检仪，则会显示各电池单体电压信息。点击“查看电池曲线”按钮，可以查看电池历史数据曲线和电池实时数据曲线，如下图。点击“电池实时数据曲线”按钮，出现如下界面，其中有一个“开始记录电池数据”按钮，点击后就开始记录电池曲线数据，而按钮则立即变为黄色的“停止记录电池数据”，再次点击“停止记录电池数据”按钮就停止记录，通常用于记录一次实时充放电过程的曲线数据。当前实时记录停止后，自动转为历史曲线记录，原来的历史曲线记录被清除。点击曲线上的某个位置，界面上会显示相应的电池电压和电流信息。8）合闸母线数据查询按钮。单击进入直流母线数据查询界面。9）控制母线数据查询按钮。单击进入直流母线数据查询界面。10）逆变模块数据查询按钮。单击进入逆变模块数据查询界面。11）DC/DC模块数据查询按钮。单击进入DC/DC模块