直流及UPS教材-奥特迅

1、一 直流电源概述奥特迅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。1.型号命名GZDW一口/口口/口-充电机组数×充电机额定输出电流/直流标称电压(V)G-电源柜Z-直流电源W-微机控制D-电力系统用2.正常使用条件户内使用,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

2、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50HZ±10%。3.主要技术指标输入特性序号项目指标备注1交流输入电压AC 380V±20%三相四线2交流输入频率50Hz±10%3综合效率94%输出特性序号项目指标备注1输出限流105%额定输出电流2稳压精度±0.5%3稳流精度±0.5%4纹波系数±0.05%5输出电压可调范围180-320V6额定输出电流5-300A二 系统构成及工作原理：电力操作电源系统主要由交流配电单元，充电模块，直流馈电，集

3、中监控单元，绝缘监测单元和蓄电池等部分组成，图1为整个系统的构成原理框图：图 1 系统原理框图1.单路交流检测回路单路交流检测回路由交流状态监测单元实现如图2。图 2 交流检测回路原理图正常运行时,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的线图通过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Jl得电动作,其常闭接点断开,使得内部继电器J3线图失电,J3常闭接点闭合,发出故障告警信号,同时LED熄灭,

4、指示交流电源故障。2防雷保护电路雷击分为直击雷和感应雷两种,线路直接适雷击时,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直和电源设备上,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级防雷设在交流自己电单元入口,选用的防雷器为世界名牌防雷产品,通流量为4OKA,动作时间小于25ns,D级防雷设在充电模块内,通流量为1OKA,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

5、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。3雷击浪涌吸收器图3 雷击浪涌吸收器工作原理图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4OKA,动作时间小于25ns。由图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。充电模块充电模块采用(N+1)冗余方式供电,即在用N个模块满足电池组的充电电流(0.1C10)加上经常性负荷电流的基础上,增加1个备用模块。例如:200AH电池组,经常性负荷(Ij)为10A的直流系统,可算出充电机的最大输出电流为:最大输出电流=0.1C10+Ij=0.

6、1×200+104OA如采用容量为1OA的充电模块,取N=3,N+14备用模块采用热备份方式,直接参与正常工作。4直流馈电单元直流馈电单元是将直流电源通过负荷开关送至各用电设备的配电单元。根据负荷的功能不同馈线回路可分为:控制回路和合闸回路,各回路所用负荷开关均选用专用直流断路器,分断能力均在6KA以上,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。5绝缘监测单元绝缘监测单元用于监测直流系统电压及其绝缘情况,在直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情况下发出声光告警,并将对应告警信息发至集中监控器。根据用户的不同需要,绝缘监

7、测仪可自己置普通型或带支路巡检型,一般安装在馈线柜上,带支E各巡查的监测仪自己有传感器,分别装在每回馈线开关的后下部,各馈线开关的引出线穿过传感器的中心孔。内直绝缘监测仪检测直流母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地电阻。当电压过高、过低或绝缘电阻过低时发出相应的告警信号,告警定值可通过键盘设置。带支路巡检的绝缘监测仪监测正负直流母线的对地电压和绝缘电阻,当正、负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时,自动启动支路巡检功能。支路巡检采用直流有源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。支珞检测精度高和抗干扰能

8、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。6电池的管理单元电池管理主要有如下几个内容：(1)可显示蓄电池电压和充放电电流,当出现过、欠压时进行告警。(2)设有温度变送器测量蓄电池环境温度,变送器通过串行总线将测量到的蓄电池环境温度送监控器,当温度偏离25时,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。当温度上升1时,充电机输出电压降低0.54V,当温度下降1时,充电机输出电压上升0.54V。(3)手动定时均充,可通过监控器键盘预先设置均充电压、均充时间,然后启动手动定时均充,监控器运行以下均充程序:以整定的充电电流进行稳流充电,当电压

9、逐渐上升到均充电压整定值时,自动转为稳压充电,定时时间到转为浮充运行。充电曲线见图4。 图4 手动定时均衡充电曲线(4)自动均充,当下述的条件之一成立时,系统自动启动均充: 系统连续浮充运行超过设定的时间(可通过监控器键盘设置,出厂设置为3个月) 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，动转为稳压充电,当充电电流小于0.01C10A后延时1小时(或设定值),转为浮充运行。充电曲线见图5.图5 自动均衡充电曲线三 集中监控器的简介及使用方法：1.概述JKQ2000D集中监控器作为电力用高频直流电源成套装置的主要部件,以P

10、C486工控机为主机,配有大屏幕全中文汉字显示和输入键盘,面板光字牌报警。图6一为直流系统配置及监控方式示意图,集中监控器通过分散控制方式,对直流系统充电模块、绝缘监测模块、电池组、母线、配电等进行实时监控,并设有多种通信协议,完成与上位计算机的通信,实现直流系统的"四遥"功能。图6 直流系统配置及监控方式示意图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,实现元人值守,提高维护工作的效率。集中监控器组成主要有

11、PC486工控机、串口卡、光电隔离输入板、光电隔离输出板、显示键盘接口与显示键盘、稳流器等部分组成。光电隔离输入板设有165各光电隔离状态信号输入,直流系统的一些主要状态信号,如开关、熔丝、交流电源等状态信号通过光电隔离输入板输入到集中监控器。光电隔离输出板设有16路双触点继电器信号输出,集中监控器通过光电隔离输出板将直流系统的一些主要故障信号通过光电隔离输出板输出报警。充电模块、智能变送器、馈线状态监测模块、电池巡检仪具有内置CPIj,完成本身的信号采样及协调控制,输出设有隔离的RS232接口,这些模块通过串口卡接受集中监控器的监控。微机型绝缘监测仪通过串口卡接受集中监控器的监控。 监控器通

12、过稳流器实现对蓄电池的稳流充电。2面板及说明 图7 集控器面板示意图显示器: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("清屏"键外)两分钟内无键盘操作,背光将自动关闭。光字牌:左边第一个为监控器运行光字牌,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。在不同的系统中,具有不同的报警功能,具体功能在标字框中给出相应的提示。 功能键:四个功能键在不同的菜单下,具有不同的功能,其体功能在显示器右侧与功能键相应的位直给出提示。光标上、下、左、右移动键。数字键:包括09数字和一位小数点。清屏键:在任意状态下

13、,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。确认键:在设定参数完成后按"确认"键保存设定的参数。3显示操作方法系统信息：当系统上电后，会显示相应的系统数据和信息，若系统有故障，则会在对应处闪烁及发出声音报警，同时在屏幕右端会弹出“故障”两字，在下图中，按上页 下页键可翻至相应的上页或下页，按下菜单键可弹出主菜单界面，按下故障键可直接进入故障信息界面。图8 集控器相关显示信息主菜单：在此项中可以完成本系统的各项操作，若要进行某项操作可以直接按下相应的数字键即可。按下返回则返回上一屏。如图9。图 9 主菜单显示参数的浏览：可以浏览系统的各项参数，按下相应数字键

14、可进一步进行详细查看。如图10。图 10 参数浏览选择画面状态信息浏览：界面如下图所示，当系统出现故障时，相应选项会闪烁以报警。图11 状态信息总画面按下正常报警键可转换为停止报警，从而停止蜂鸣器的报警声音，按下返回键则可返回上一级菜单。按下相应的数字键可查看其具体的故障信息：如绝缘出现故障，按下数字5，则可查看前8条故障支路的详细信息：图12 支路故障显示画面当馈线支路发生故障时，按下6，可查看下图中的详细信息： 图13 故障馈线详细信息画面其它的故障显示方法均与上述同理，故不再一一描述。最后是充电机的控制，对于运行人员的操作，主要是充电机的浮充均充转换换。在下图的画面中可以控制充电机的开关

15、机，均浮充状态以及均充时间，用上下左右键把光标移到开机或浮充后边，再按转换键即可实现开关机和均充浮充的转换操作。完成后按下确认键。把光标移到均充定时后边，再用左右键可以设定均充定时，最后按下确认键完成。具体显示如下图所示。图14 充电机控制画面四 智能高频电源模块的简介及使用方法1 简介及使用条件ATC 系列智能高频开关充电模块 , 采用了具有国际先进水平的软开关技术 , 散 热风道与电路隔离结构 , 内置 CPU, 具有高智能、高效率、高可靠等优 点 , 各项性能指标达到并超过 DL/T459-2000 标准 , 是电力直流操作电 源的首选设备。使用条件:户内使用 , 设备运行的周围空气温度

16、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波 , 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 50HZ ± 10% 。2 工作原理图15 高频模块的原理框图上图为电源模块的工作原理框图,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；辅助电源为整个模块的控制电路及监拉电路提供工作电源；E

17、MI输入滤波电路实现,对输入电源作净化处理,滤除高频干扰及吸收瞬态冲击；软启动部分用作消除开机浪涌电流；三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流,全桥变换电路再将直流变换为高频交流,高频交流经主变压器隔离、全桥整流、滤波转换成稳定的直流输出；信号调节、PWM控制电路实现输出电压、电流的控制及调节,确保输出电源的稳定及可调整性；输出测量、故障保护及微机管理部分负责监测输出电压、电流及系统的工作状况,并将电源的输出电压、电流显示到前面板,实现故障判断及保护,协调管理模块的各项操作,并跟系统通信,实现电源模块的高度智能化。充电模块具有如下独立功能：（1） 稳定的直流输出（2） 均/浮充电压电流

18、设置功能（3） 均/浮充转换及开关机控制功能（4） 自主均流功能3 面板说明及使用方法 图16 高频开关电源模块外观及面板示意（1） 工作状态指使灯（2） 输出显示窗口（3） 开/关机按钮（4） 输出限流状态指示灯（5） 散热窗（6） 输出调整电位器（7） 均/浮充按钮（8） 均流调整电位器（9） 输出显示校准电位器（10） 产品型号（11） 面板拉手（12） 三相交流输入空气开关面板的指示状态如下表：工作指示灯指示灯内容输入交流输入状态指示灯,模块的交流输入电源正常时该灯亮。均充均元状态指示灯,模块处于均充状态时该灯亮。输出状态指示灯,直流输出及通信都正常时,该灯闪烁较快且无规律；直流输出正

19、常但通信不正常时,该灯闪烁较慢且有规律；直流输出不正常时该灯不亮。正常故障故障状态指示灯,当模块故障时该灯亮,故障消除后自动恢复。4 模块自带的保护功能序号项目指标备注1输入过压保护456VAC士3%关机报警电网正常自动恢复2输入欠压报警280VAC±3%3输出过压保护320VDC(220V系列)可调4过热保护75±5关机报警温度正常自动恢复5输出短路保护输出限流故障排除,自动恢复6防雷保护设有完善的防雷保护电路5操作指导开机步骤:检查输入、输出接线是否正确；检查交流输入电源是否在规定的范围内；启动开关(或三相空气开关)处于关断状态,"开/关机"及&qu

20、ot;均/浮充"按钮处于松开状态；接入交流输入电源,合上启动开关(或三相空气开关),输入状态指示灯点亮,表示输入正常；按下"开/关机"按钮,模块开始工作,有输出,输出状态指示灯点亮,输出表计显示输出电压、电流值。关机步骤:先松开“开/关机”按健,关闭启动开关(或三相空气开关)。模块的均充/浮充：按下"均/浮充"按钮,均充状态指示灯亮,模块的输出电压自动调整到设定的均充电压；松开"均/浮充"按钮,均充状态指示灯灭,模块的输出电压自动回调到设定的浮充电压。多机并联运行及要求:限流档应处于同一档；各模块的浮充电压及均充电压应保持基

21、本一致；对于配有集中监控的系统,模块的通讯地址编码应按模块的数量顺序设定,不能出现重复设置；自动/手动：当模块与集中监控系统通信正常时,模块处于自动状态,模块的浮充电压、均充电压及均/浮充转换、开/关机由集中监控器控制；通信不正常或无集中监控器时,模块自动回到手动控制状态,模块的浮充电压、均充电压为面板设定的电压,均/浮充转换、开/关机由面板控制。注意事项：本设备内部设有抗雷保护电路,为确保设备及人身安全,保护地线必须安全可靠接地,接地电阻要小于5欧姆。机器前面进风罩与后面排风口不要遮挡,前、后应留有80-10Omm的问隙,以免影响整机散热。五 微机绝缘监测仪简介及使用方法1.工作原理本装直采用非平衡电桥原理 , 实时监测正负直流母线的对地电压和 绝缘电阻 , 当正负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警值时 , 自动 启动支路巡检功能。支路巡检采用主流有源 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 , 支路检测精度高和抗干扰能力强。采用智 能型 CT, 所有支路的漏电流检测同时进行 , 支且各巡检速度快。2.功能特点1) 大屏幕汉字显示 , 具有操作提示信息 , 使于人机对话 ； 2) 元需