HVDC系统产品说明Word文档格式.docx
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双母线系统,从而导致UPS的系统效率将会从满载时的90%下降到80%或更低。
此外,交流UPS系统存在单点故障,可靠性和可用性较低。
(2)-48V直流供电系统
-48V直流供电系统采用分散供电,一般来说从可靠性和系统效
率没有太大问题,但与HVDC相比,负荷很大时,其系统效率偏
低。
为了提高供电系统的效率和可靠性,提出了可以替代这两
种供电系统的通信高压直流供电系统(HVDC)。
HVDC高压直流对IT设备(IP设备)供电比220V交流UPS供电具有较大的优越性,主要体现在以下几个方面:
1)设备运行稳定。
直流供电比交流供电IT设备的电源模块运
行的寿命将会延长。
另一方面,直流供电系统可维护性强,操作简单,本身供电可靠性比UPS系统可靠性提高一个数量级。
2)节能效果显著。
从改造的UPS系统安装计量表测试结果显示,每套系统均节能20%~30%以上。
3)建设投资节省。
通过新建IT系统配套电源投资比较,采用240V直流供电系统比新建UPS系统投资将会减少40%以上。
随着传统通信设备的不断退网,转型业务、增值业务等数据通信比重逐步增大,按照现在的设备供电模式,需要新建大量的UPS系统,如今后全部建设240V直流供电系统,每年节省的资金非常可观。
同时,直流供电系统技术相对更成熟,所以系统的安全性更高。
中碳科技
中碳科技作为电信运营商的战略合作伙伴,专业致力于能源与环境领域的技术研发,设备研发,为IDC机房提供新的不间断低能耗的供电和环境系统一体的集成解决方案。
在当前节能减排的严峻形势下,建设节能、可靠的通信供电系统已成为电信运营商关注的焦点。
中碳科技开发出了适应绿色数据中心的供电系统—通信用HVDC高压直流电源系统。
通过国内外演示工程的试验结果表明,通信用高压直流(HVDC)供电系统是高效节能的供电系统。
HVDC工作原理
高压直流供电系统由多个并联冗余整流器和蓄电池组成。
正常情况下,整流器将380V交流电源变换成240V或以上高压直流电源,再通过高压直流配电设备供给通信设备,同时给蓄电池充电。
当交流输入电源故障时,由蓄电池放电为通信设备提供可靠的直流电源。
高压直流系统由交直流配电部分、整流模块、监控模块、蓄电池组组成。
HVDC典型配电结构
一.单系统单路供电
配置:
整流屏(1个)+电池屏(1个)+列头柜(至少1个)+总输出屏(可选)。
二.单系统双路供电
双路供电时,两路直流可以在同一个列头柜中,此时的支路一般分成左右两部分(A路和B路),也可设计为不同的列头柜中,一柜一路。
三.双系统双路供电
整流屏(1或2个)+电池屏(2个)+总输出屏(可选)+列头柜(1或多个)。
根据系统容量和采用模块型号的不同,2个直流系统可以在同一个屏内,也可以在不同的屏内。
两路配置可以在同一猎头柜上,也可以在不同的列头柜上。
HVDC系列产品
产品组成
□交流双路输入单元□整流模块
□直流配电□蓄电池组
□系统主监控□电池管理单元
□绝缘监测单元□开关量监测单元
□组成功能
◇交流输入单元
两路交流(2路市电或其中1路发电机)接入,分配到各个开关
电源模块上。
并配有C、D两级防雷保护系统。
同时配有交流监
控单元,实时监测交流进线的状况,并将异常故障上送给系统
主监控处理。
◇整流模块
将输入交流变换成直流输出(AC/DC),通过直流配电给负载设
备供电,同时也给蓄电池充电。
◇直流配电
根据系统容量和配置的情况,直流配电有总输出屏和猎头柜。
总输出屏连接到整流屏上,通过铜排和大容量的直流空开或熔
断器分出多路总支路,然后连接到列头柜上去。
并对总支路进
行绝缘监测。
列头柜通过小容量(一般是小于10A)空开输出
到具体的设备。
同时也对每一支路进行绝缘监测。
◇蓄电池组
当交流输入停电时,蓄电池组给设备短暂不间断供电。
蓄电池选择:
2V-120节,6V-40节,12V-20节。
◇系统主监控
主监控是HVDC系统的控制中心,系统参数设置于运行管理,
以及与各个监控子单元的通讯与控制。
同时也是机房动环的接
口。
◇电池管理单元
采集蓄电池组的单体电池电压以及端电压,将数据发送至主监
控,配合系统主监控对蓄电池进行自动充放电管理。
◇绝缘监测单元
HVDC采用的是浮地系统,需要对正负母线进行绝缘监测,反映
母线对大地绝缘的状况。
绝缘监测单元通过正负母线对地电压
能够监测母线对地绝缘状况,并计算出阻值大小。
如果配合漏
电流传感器能够定为支路,并计算支路的绝缘情况。
◇开关量监测单元
开关量监测单元能够监测支路空开或熔断器的闭合断开情况,
并且根据支路设置进行支路告警。
□系统指标
项目
指标
输入电压
双路供电380V±
30%(三相四线+地线)。
输入频率
50HZ±
5HZ。
输出电压
240V标称电压输出(216V~312V可调输出)。
输出电流
20A~1200A。
(根据系统设计容量)。
效率
≥93%。
蓄电池组
1组~4组(根据容量配置)。
温度范围
工作:
-10℃~+40℃,存储:
-40℃~+70℃。
相对湿度
≤90%(40℃±
2℃)存储:
≤95%(40℃±
2℃)
海拔高度
≤2000米。
□整流模块(ZT230T系列)
整流模块采用的是智能型高频开关电源,是专为HVDC系统设计的,具有“四遥”功能的高频开关电源,模块采用世界领先的“谐振电压型双环控制的谐振开关电源技术”,具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高等优点。
配有标准RS-485接口,易于与自动化系统对接。
模块主要特点:
●效率高,模块效率可达到95%~96%。
●重量轻,体积小(40A:
410×
303×
136mm)。
●采用“三相无源功率因数校正电路”,输入无中线,功率因数可达
0.94。
●采用隔离自主均流,并机不均流度<±
3%,可保证二十台以上模
块良好并机运行。
●模块内置直流输出隔离二极管,用户无需外设。
●风冷模块风扇为简易更换模式,无需拆装机壳就可快速更换。
●模块具有RS-485接口,方便接入自动化系统进行通信。
●模块为LED数码管显示,分别设置显示切换按钮、手动调压按钮、
拨码开关,操作简单。
●输出过压保护:
内置过压保护电路,出现过压后模块自动锁死,模
块故障指示灯亮,故障模块自动退出工作,不影响整个系统正常运
行;
过压保护点:
220V模块为320V±
5%。
●输出限流保护:
每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.05
倍。
●短路保护:
采用回缩下垂限流方式,模块电流输出特性如图1-1,
输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零,限制短路电流在额定
输出电流的15%以下。
模块可长期工作在短路状态,不会损坏,
排除故障后模块可自动恢复工作。
模块技术参数
□监控系统
HVDC的监控系统采用的是3级分布式设计,第一级:
信息采集单元(包括交流采样单元,开关量采集单元,漏电流传感器,电池采样模块等),第二级:
信息处理单元(包括绝缘监测单元,电池管理单元),第三级:
系统主监控。
系统采用分布式设计将系统的采集与处理分开来,将采集的数据以数字的形式传送到上一层,这样就避免了底层信号在传输过程中产生的干扰。
同时这种设计极大地方便了系统的改造,用户只需要增减相应的采集模块和处理单元即可。
监控系统的主要功能:
交流输入监测、整流模块管理、直流输出监
测、蓄电池组管理、母线绝缘监测、开关量检测、四遥功能(遥
测、遥信、遥调、遥控)。
●交流输入监测
主要实时监测交流输入的电压和电流,当交流输入的任一一项
电压大于或小于设定值或任一一项电流值超过设定值,交流检
测单元向主监控发出“交流输入异常”的告警,系统进入非节
能运行状态,最大程度地保证系统的稳定性。
●整流模块管理(休眠技术)
主要是对模块电压调节,输出限流控制和模块休眠控制。
为配合蓄电池组管理的充放电,需要对模块的输出电压和输出
电流进行调节。
模块休眠控制即高频开关整流器休眠技术:
电源系统根据负载
电流大小,自动调整工作功率模块的数量,使系统在该工况下
达到最佳效率点并保证各模块同步老化的技术,包括功率模块
的休眠和监控模块对功率模块的冗余及循环开关机控制两部
分。
为了让提高电源系统的运行效率,系统根据实际的负载使
用情况和系统最佳工作点情况,调节模块工作状态,使某些模
块处于休眠状态,达到损耗最低,一旦负载增加,则由监控模
块将其唤醒进入工作状态。
为使所有的整流模块同步老化,延
长电源使用寿命,监控模块统计每个整流模块的运行时间,按
一定的时间间隔将某些运行时间最短并处于休眠中的模块唤醒
工作,同时将运行时间最长的模块进入休眠状态,从而达到所
有整流模块使用时间基本同步,延长电源设备使用寿命。
(当系统出现功率模块故障、控制器失效、市电异常、电池均
充等情况时,系统应自动取消功率休眠功能;
当异常情况消失,
系统处于浮充状态时,再启动模块休眠功能,从而保证系统的
安全稳定运行。
)
●直流输出监测
实时监测母线电压和电流,当输出电压电流高于系统设定值(直
流输出过压值或过流值),系统发出告警。
同时也监测各个总支
路的输出电流,当高于各个支路的设定值,根据告警设置是否
要发出告警。
●蓄电池组管理
在线监测蓄电池组的单体电池电压,端电压和内阻,能够识别
单体电压最高的电池和内阻最高的电池,当超出设定值时发出
报警。
能够根据设定值自动或手动充放电转换,当进入均充的时候能
对蓄电池组限流充电,以免蓄电池过充。
能根据蓄电池环境温度,对系统的浮充电压进行温度补偿。
根据充放电时间能对蓄电池组的剩余容量进行估计,以数据或
可视化图形直观地表示出来。
●母线绝缘监测
母线对地绝缘良好时,正负母线对地电压时平衡的,当有一极
发生接地时,正负母线对地电压就发生偏离不平衡了,通过通
过“双投切”技术来测得接地电阻的大小,并确定哪一极发生
接地。
当正负母线同时接地时,也能通过“双投切”技术测得正负母
线接地电阻的大小。
输出支路上加上漏电流传感器和绝缘监测单元后,能对N支路(理论上是无穷大)同时进行绝缘监测,包括支路正负同时接地
的情况,并确定哪些支路为接地。
●开关量检测
系统能够检测各个空开或短路器的通断状态。
根据系统对空开
的设置情况,对空开或短路器的通断变化作出告警。
●四遥功能
遥测:
输入电压,输入电流,输入频率;
整流模块输出电压,每个整流模块输出电流;
输出电压,总负载电流,主要分路电流,蓄电池充、放电
电流。
遥信:
输入过压/欠压,缺相,输入过流,频率过高/过低,断路
器/开关状态。
每个整流模块工作状态(开/关机,限流/不限流),
故障/正常;
输出电压过压/欠压,蓄电池熔丝状态,均/
浮充/测试,主要分路熔丝/开关状态。
遥调:
各类系统设置参数。
遥控:
开/关机,均/浮充/测试。
□ZTPM系列监控
ZTPM系列监控器是我公司专为HVDC系统开发设计的,该系列监控器分为按键式(STM32)和触摸式(Linux系统)两个版本。
主要特点:
◇良好的人机界面,配置点阵LCD(按键式)和彩色大屏幕LCD(触
摸式),可实时显示整个系统的工作状态,并可对系统参数进行
设置。
界面图形化操作,方便用户操作和现场维护。
◇声光报警:
交流输入过欠压,缺相保护,频率异常,交流输入过
流保护,直流输出过欠压保护,直流输出过流保护,模块异常,
蓄电池组异常,母线和支路绝缘以及配置支路通断变化告警,
同时上送至上位机。
◇提供模块“休眠”和“唤醒”功能。
◇多种通讯接口:
5路RS485;
1路RS232,1路CAN,2路USB接
口(触摸式),2路TCP/IP网络接口(触摸式)。
◇四遥功能:
遥测、遥信、遥调、遥控。
◇密码保护:
保证系统设置和系统查看的不用操作权限。
□系统主要性能指标
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- HVDC 系统 产品 说明