信实电气直流屏学习

1、江苏信实电气有限公司江苏信实电气有限公司 直流屏培训讲义直流屏培训讲义直流屏系统直流屏系统1、产品用途 2、产品组成3、系统特点4、环境条件5、系统参数6、系统工作原理7、型号定义8、系统选型方案9、直流系统电池管理产品用途产品用途 主要适用在发电厂、水电站以及各类变电站、开闭所和用户变中，为断路器分、合闸及二次回路中的控制、信号、保护、远动通讯和故障照明提供直流电源。应用于电力、石油、化工、冶金、机械、造纸、煤炭、建材、纺织、酿酒等领域。产品组成 交流配电单元 监控系统模块 调压硅链模块 绝缘监测模块 高频开关整流模块 蓄电池监测仪 蓄电池组 馈电单元各组成部分的原理和功能各组成部分的原理和

2、功能1、交流配电单元： 直流屏的交流系统一般都有两路交流电输入，正常时交流电输入切换开关置于“自动”位置，1路工作，2路备用，交流电经交流输入空气开关、交流接触器、避雷器等送至各个充电模块，为高频开关整流模块提供交流电源。 如图：62、监控系统模块：直流屏的监控系统是一个带LCD显示屏的人机界面，它是底层模块和后台管理的桥梁，是直流屏的大脑，发负责管理充电模块和底层对电池自动管理，查看当前故障信息、历史信息记录和各种参数。 如图：73、调压硅链模块：直流电源系统对电池组进行均衡充电时，充电模块的输出电压会高于控制回路的额定电压值，这时就需要一个调压装置来调节电压给控母回路供电。硅链模块就是这样

3、一个调压装置，可自动和手动来改变电压的大小，而保证控制母线的电压在范围之内。 降压硅链单元是利用大功率的整流二极管的PN结正向压降叠加来产生调整压降。这种方式安全可靠，抗冲击性好，易维护。4、绝缘检测模块：用于监控直流统电压及其绝缘情况，在直流系统出现绝缘强度下降（220V直流电压系统一般为低于25K，110V直流电压系统一般为低于7 K）等异常情况下，发出声光告警，并能找出对应的支路号和对应的电阻值。5、高频开关整流模块：高频开关整流模块是直流屏的心脏，负责给直流屏提供动力，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。充电模块内部有监控板能监视、控制模块运行情况。由于充电模块本身

4、具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。整流模块可根据实际情况有多种选择： TH230D10ZZ-3 TH230D20NZ-3 TH230D20ZZ-3高频开关整流模块的原理高频开关整流模块的原理 我公司的高频开关整流模块三相三线交流输入，输入经过输入保护（交流输入保险和缓启动电阻）、经过三相整流桥整流、无源的功率因数校正技术，经过平滑滤波单元转换成直流电。直流电再经过我公司的专利技术“谐振电压型双环控制技术”把整流好的直流电转换成高频的脉冲，然后高频的脉冲再通过高频的桥式整流平滑滤波后通过输出保护得到所需的直流电源。11 6、蓄电池组：作为全站直流系统的后备电源，在充电模块停止工作时

5、，蓄电池无间断的向直流母线送电；此外，在电磁式断路器进行合闸操作时，合闸电流大于100A，此时蓄电池成为合闸电源。他就相当于一个存储机构，是整个直流屏的仓库，大家都知道交流电是不能存储的，所以直流屏就利用电池组把由模块转换过来的直流电转化成化学能，等到交流停电时又由化学能转化成电能来给直流负载供电。 7、馈线单元：馈线单元可以跟充电柜在一起（充馈一体柜）也可单独安装（充溃分离），我们的标准馈线柜采用单元化结构，组合方便，可以灵活配置，实现多种接线方式 ，同时采用多种直流馈出单元组合可以实现输出支路的多种配置。一般馈线柜有绝缘检测单元、开关量单元组成。系系 统统 特特 点点 我们采用N+1热备份

6、格式，增加了系统的安全性。 超宽的电压输入范围，电网适应性强，可用于环境相对恶劣的场所。 充电模块可带电热插拔，在线维护，方便快捷。 采用我公司专利技术，具有国际领先水平的“谐振电压型双环控制 谐振开关电源”全程软开关就是，转换效率高，可到达96%，电磁干 扰小。 硬件低差自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度小于3% 。 监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光报警。 可通过监控模块进行系统各部分的参数设置，界面友好，操作方便。 具备平滑调节输出电压和电流，蓄电池自动温度补偿等先进功能。 开放式接口设计，具有强大的通讯功能，很方便实现与变电站RTU装置 三级集散式监控系统，实现对电源系统的“遥

7、调、遥测、遥控、遥信”以及无人值守功能 蓄电池自动管理及保护，实时自动监测蓄电池的端电压，充、放电电流，并控制蓄电池的均浮充，设有电池过、欠压和充电过流报警。环环 境境 条条 件件 环境温度不低于-5，不高于+40,设备存储环境温度允许为-10 60 环境最大相对湿度不超过90%（环境温度25 ） 运行地点无导电尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽 在室内场合下使用 如有特殊要求请在订货时提出，以保证本产品能够可靠 运行 海拔高度: 海拔高度2000m 系系 统统 参参 数数 稳压精度：0.5% 稳流精度: 0.5% 纹波系数: 0.1% 功率因数: 0.92 效 率: 94% 噪 声:

8、45dB 均流不平衡度: 3% 介电强度：2000V/min无闪络，无击穿。 可靠性指标：MTBF100000h 交流电压输入范围：380V15% 交流电压频率范围：50Hz10% 防护等级：IP30 外形尺寸: 2260800600系统工作原理系统工作原理 电力操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、监控模块、配电监控、降压硅链、直流馈电单元、绝缘监测等几部分组成，其基本原理框图如下：系统的基本工作原理：系统的基本工作原理：1、交流输入正常时 系统交流输入正常时，两路交流输入经交流切换控制电路选择其中一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。充电模块将三相交流电转换为220V或110

9、V的直流，经整监合在充电模块内部的隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给负载提供正常工作电流。 监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制，充电柜、馈电柜的运行参数、充电模块的运行参数由数据采集模块采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的信息上报给监控模块，有监控模块统一处理后显示在液晶屏上。同时可通过人机交互操作方式对系统进行设置和控制，若有需要还可接入远程监控。监控模块还能对充电模块进行均/浮充控制，限流控制等，以保证电池的正常充电，延长电池寿命。2、交流输入停电或异常时 正常浮充运行，交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，这是由电池通过硅链系统不间断的给负载供电，监控模块监测电

10、池电压、放电时间，当电池放电到设置的欠压点时，监控模块告警。交流输入恢复正常后，充电模块对电池充电。 系统工作时的能量流图：型型 号号 定定 义义1、GZDW系列标准电力操作电源系统型号定义： 系 统 选 型 方 案GZDW系列选型方案一般分为八大类:1、GZDW30：单母线分段、单组电池、充电模块单一电压输出给合母供电、控母与动母合一、无降压装置2、GZDW31：单母线、单组电池、充电模块单一电压输出给合母供电、控母与动母合一、无降压装置3、GZDW32：单母线分段、单组电池、充电模块单一电压输出给合母供电、控母与动母分开、有降压装置4、GZDW33：单母线、单组电池、充电模块单一电压输出给

11、合母供电、控母与动母分开、有降压装置5、GZDW34：单母线分段、单组电池、充电模块分两组电压分别给合母及控母供电、控母与动母分开、有降压装置6、GZDW35：单母线、单组电池、充电模块分两组电压分别给合母及控母供电、控母与动母分开、有降压装置7、GZDW40：单母线分段、双组电池、双组充电模块单一电压输出给合母供电、控母与动母合一、无降压装置8、GZDW42：单母线分段、双组电池、双组充电模块单一电压输出给合母供电、控母与动母公开、有降压装置直 流 系 统 电 池 管 理 在变电站或电厂中，直流电源不仅要为二次设备提供不间断直流电源，还要向断路器分合闸线圈提供冲击电流。电池组在直流系统中的地

12、位很重要，如何维护就成为非常重要的一个问题。智能高频开关电源具有电池管理系统。它采用二级监控模式，能对电池的端电压、充电电流、电池房温度及其它参数作实时在线监测。可准确地根据电池的充放电情况估算电池容量的变化，还能在电池放电后按用户事先设置的条件自动转入限流均充状态，通过控制母线电压来完成电池的正常均充过程。并可自动完成电池的定时均充维护，均/浮充电压温度补偿等工作，实现了全智能化，不需任何人工干预。电池充电曲线图电池充电曲线图图示：我们监控系统自动控制管理的电池曲线产品系统图纸1M-+ - M GTA2监控单元JK模块1-4VPV11KM+MK1-4VUW1Q2QAPA1GBA1FL1PAV

13、1PVA2FL2PATA1+-MGV2PV1FU2FU1Q1-41H1-4上位机通信RS232/485RS485综合监测单元 ZH1L1 1L2 1L3 NKM1UVWN2L1 2L2 2L3KM2NBLZH3FU交流双电源切换闪光继电器 KS11SM+1M-1HM+1Q5-91H5-92M-VPV22KM+APA22Q1-42H1-4闪光继电器 KS22SM+2M-2HM+2Q5-92H5-9降压装置SA3Q4Q系系 统统 平平 面面 图图系系 统统 使使 用用 说说 明明1、投入运行前的检查、投入运行前的检查 1.1 按照接线端子图将全柜组合在一起，并检查所有接线是否牢固正确。 1.2 并

14、盘连线是否接线正确。 1.3 蓄电池连接应注意、极性，安装是否稳固。 1.4 所有各仪表指针是否在“0”位置。 1.5 所有开关是否在“断开”位置。 1.6 所有电器的“触点”、“转动”闭锁绑扎线是否拆除。 1.7 屏架接地线是否连接好。 1.8 输入电压3相380V/220V 50Hz交流是否接好。 1.9 输入电源接线的“相线”、“相序”、“零线”是否与图纸要求相符。2、启动、启动 启动是指设备由停止状态转入到工作状态的一个过程。停止状态是指设备所有开关均处于断开位置，交流电源及蓄电池均不对设备供电。工作状态是指设备经过启动过程，处于正常运行状态。 2.1 合上外部交流电源开关，为设备提供

15、交流电源。 2.2 合上蓄电池熔断器1FU、2FU、3FU，合上输出总开关3Q、4Q，蓄电池电压表2PV、控制母线电压表PV1、PV2应指示在220V、110V左右。监控器应工作并报警（模块通讯故障），因此时模块还未通电，属于正常情况。 2.3 合上模块电源开关1Q和模块直流输出开关2Q，模块自动投入运行，智能化管理蓄电池，同时对控制回路经常性负荷供电。 2.4 合上对应的控制母线馈出开关及合闸母线馈出开关，对相应的负荷供电。3、 蓄电池充电蓄电池充电 3.1 设备经启动过程后，整流模块经软启动首先进入程控工作方式的均充运行状态（限流值设定在蓄电池强充电流值）当蓄电池电压随充入电量的增加蓄电池

16、电压上升；上升到均充电压值，整流模块自动转入均充稳压状态；继续均充，均充电流下降到0.01 C10，进入均充定时（最长3h），到达延时后，自动转入浮充，蓄电池补充充电结束。 均充电压=14.1Vn（n为蓄电池只数，本设备n=18，故均充电压为14.118=253.8V） 浮充电压=13.5Vn（n为蓄电池只数，本设备n=18，故浮充电压为13.518=243V） 3.2 电池管理方式可设置“自动”和“手动”两种方式，自动方式可根 据设置的参数自动完成电池的充放电管理，手动方式需要人工干预完成，出厂时设定为自动方式。 3.3 各参数的设定和修改，以及电力监控器的使用说明参看THJK002G-3电

17、力监控器说明书。 注意：蓄电池严禁过充电，智能化管理方式由微机控制电池的浮充电注意：蓄电池严禁过充电，智能化管理方式由微机控制电池的浮充电及均充电。手动均充时，要严格按照及均充电。手动均充时，要严格按照5.1设定的充电模式掌握时间，严设定的充电模式掌握时间，严禁过充电，以防损坏蓄电池。推荐采用自动充电方式。禁过充电，以防损坏蓄电池。推荐采用自动充电方式。4 、馈出回路、馈出回路 4.1 设备经启动后，首先经模块输出开关2Q、蓄电池电流表2PA、蓄电池电流传感器TA1和蓄电池熔断器向蓄电池充电，同时向合闸回路供电，然后220V经控制母线调压装置、控制母线电流表PA1和控制母线电流传感器TA2向2

18、20V控制母线供电，控制母线电压表PV1指示220V控制母线电压；110V经控制母线电流表PA2向110V控制母线供电，控制母线电压表PV2指示110V控制母线电压； 4.2 本套设备为单母线，母线220V合闸馈出4回，控制馈出5回。110V合闸馈出4回，控制馈出5回。合上对应的开关，可向各直流负荷供电。 4.3 绝缘监察： 通过监控菜单进入绝缘检测栏，在显示屏上显示系统的绝缘情况，还可以显示正负母线对地电压的平衡与否。 4.4闪光试验：按动闪光试验按钮，闪光信号灯由亮变为闪光（40100）次/每分钟。在KS闪光继电器上接线端子标识：SM1为使用节能信号灯用接线端子，可以用AD11等型号发光管

19、；标识SM2的端子为使用白炽灯时用的接线端子（用XD5等白炽灯串联电阻）。5、报警、报警 5.1 当母线过欠压、模块故障、交流故障、绝缘故障、电池故障由主 监控器发出声音信号，并用汉字显示故障点。 5 .2 直流屏故障时，主监控器发出生光报警信号。6、蓄电池核对性充、放电及活化、蓄电池核对性充、放电及活化 蓄电池在长期浮充运行状态下，其极板上会吸附堕性物质，使蓄电池容易降低。为了恢复蓄电池容量，激活堕性物质，要定期对蓄电池进行活化。方法是先将蓄电池内的电放完，再充满即可。一般一年进行一次。 6.1 蓄电池放电： 放电电流按0.1C10A放电，记录放电时间、蓄电池电压，电流及环境温度；放电至10

20、.8Vn放电终止。计算放电容量，在环境温度在20左右时，蓄电池容量应95%C10。 若不能停经常性负荷，可记录蓄电池放电电流和经常负荷电流之和为0.1C10A进行上述计算。 C10:蓄电池以10小时放电制放电时的容量，本套设备电池为200Ah 0.1C10A:以C10容量为基础的蓄电池充、放电电流，即0.1C10，本套设备为20A。 0.01 C10A: 以C10容量为基础的蓄电池均、浮充转换电流，即0.01C10，本套设备为2A。 n：串联运行蓄电池的只数，本套设备为18只1组。30 6.2 核对性放电方法 参见THJK002G-3电力监控器说明书电池管理设置一节，首先在合闸备用开关上接好放

21、电负载，放电器应为电阻性负载，在本套设备上应为15、20A的可调电阻器。合上开关，调整放电电阻的阻值，使放电电流保持在20A，当达到放电终止电压时，模块开始对蓄电池充电，同时查看放电时间计算放电容量。 6.3 蓄电池充电 放电后的蓄电池在线再充电，按3.1项进行。 注意：蓄电池严禁过放电，电池活化及容量核对性放电时，要严格注意：蓄电池严禁过放电，电池活化及容量核对性放电时，要严格掌握放电电流及放电终止电压。防止蓄电池过放电，影响蓄电池寿命掌握放电电流及放电终止电压。防止蓄电池过放电，影响蓄电池寿命及容量。及容量。7、 监控器简介 7.1 电力监控器是整个直流系统的控制、管理中心；电力监控器的主

22、要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测、获取系统中的各种运行参数和状态、根据测量数据及运行状态实时进行处理，并以此为依据对系统进行控制。 7.2 采用以微处理器为核心的集散式电力监控器，模块化设计，对交流配电、直流馈电、整流模块、电池组和系统支路绝缘实施全方位的监测和控制。 7.3 采用大屏点阵液晶显示，CCFL背光，实现全汉化显示，除完成常规数据测量，电源系统运行状态的实时显示外，还提供各种菜单、信息提示，轻触按键操作，真正实现人机对话。 7.4 通过显示屏，信号灯及声光报警提供各种工作状态、故障类型、故障部位指示，系统故障可准确定位，使系统维护变得简单有效。 7.5 对蓄电池

23、电压、充放电电流的精确管理及严格控制是保护电池及延长电池使用寿命的关键，为此本监控模块根据用户设定的充电参数（如电压保护值、充电限流值、维护性均充间隔时间等），调整整流模块的充电方式、充电电流，自动完成电池的精确管理及保养维护。 7.6 电池温度补偿功能：免维护电池的充电电压需要随环境温度的变化做相应的调整，才能保障电池处于最佳工作状态，延长电池寿命。本监控模块可自动完成电池温度补偿，确保电池工作在最佳状态。 7.7 检测整流模块的输出电流和故障状态：当模块有故障时，电力监控器发出声光报警信号，并重新分配整流模块负载。 7.8 可本地或远端控制整流模块的开/关机，自动控制电池均、浮充转换。 7

24、.9 可本地或远端连续设置模块的输出电压、限流值。 7.10 监测电池电压及充放电电流：当市电中断由电池维持向负载供电时，如果电池电压降低至告警值，监控模块发出声光报警；当市电恢复后电力监控器可对电池进行均衡充电管理；若电池长期处于浮充状态，为保养电池每隔一定时间进行一次均衡充电（时间由用户设定，默认值为720小时），以保持电池容量。另外当用户认为有必要对电池进行均充电时，亦可通过按键操作进行手动均衡充电。 7.11 采用电力部标准通讯协议，RS232或RS485串行通讯接口，支持2400BPS，4800BPS，9600BPS波特率，可方便地与电力自动化系统对接，实现电源系统“遥信、遥测、遥控

25、、遥调”的四遥功能。 7.12 详细参看THJK002G-3电力监控器说明书电力监控器说明书。8、 高频开关电源模块 8.1 具有C级防雷处理和EMI滤波。可以有效吸收雷击残压和电网尖峰，保证模块后级电路的安全。 8.2 模块采用无源PFC技术，功率因数可达0.94以上，采用高频软开关技术，模块转换效率大大提高，可达96%以上。 8.3 LCD汉字显示，模块工作状态和工作参数一目了然，在系统主监控工作时，模块接收主监控发出的工作指令。无主监控器时，可以在模块面板上方便的设置模块工作参数，模块可脱离主监控器工作。 8.4 软件校准技术：传统模块参数整定都采用电位器，存在固有缺陷，如电位器漂移问题以及现场调整不方便等问题。我公司生产的模块采用软件校准技术，模块内部没有一个电位器，通过按键和LCD显示可以校准模块输出电压、输出电流、电压测量、电流测量，模块参数调整方便快捷。 8.5 自主均流技术：模块间电流偏差小于3%。 8.6 ZVS软开关技术：为了使开关电源能够在高频下高效率地运行，我公司不断研究开发高频软开关技