电力直流电源教材Word文档格式.docx
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以及所有支路的混合接地;
都可做出正确判断)
(7)电池监测仪:
支持单体电池电压监测和告警;
对电池端电压,充放电电流,电池房温度及其他参数做实时在线监测
系统工作原理
RS485通讯
两路市电经过交流自动切换输入一路交流,给各个整流器供电。
整流器将输入三相交流电转换为直流电,给蓄电池充电,同时给合闸母线负载供电,另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。
系统中的各监控单元受主监控的管理和控制,主监控通过通信总线将各监控单元的信息采集统一管理。
主监控显示直流系统各种工况信息,用户也可触摸显示屏查询信息及操作,系统信息还可以通过串行通信口接入到远程监控系统。
系统除交流监控、直流监控、开关量监控等基础单元外,还可以配置绝缘监测、电池巡检等功能单元,用来对直流系统进行全面监控。
系统特点
✧采用智能高频开关电源技术、、N+1热备份,方便安全
✧电压输入范围宽,电网适应性强
✧整流器可带电插拔,维护方便
✧具有有可靠的防雷及电气绝缘防护措施,确保系统工作和操作安全
✧主监控采用触摸屏,汉化液晶显示
✧可通过点击触摸屏进行系统参数查询、设置,人机界面友好,操作简单方便
✧智能电池管理功能,可自动完成对电池电压、充放电电流及温度补偿的管理,确保电池工作状态和性能,延长电池使用寿命
✧采用集散式控制系统,对直流电源系统全面的监测和控制,可实现“四遥”及无人值守
✧实时监测蓄电池电压、充放电电流,自动控制蓄电池的均充和浮充,具有电池过欠压告警、电池过温告警及过充保护等功能
✧监控系统可管理二组蓄电池组、三组充电装置、母线分段,对二组电池独立充电管理
自然环境
海拔高度:
3000m
环境温度:
-5℃—+50℃
相对湿度:
≤90%(205℃)
无导电及爆炸尘埃,无腐蚀性气体
无剧烈振动及冲击
室内使用且通风良好
系统参数
交流电压输入范围:
380V±
20%
稳压精度:
≤±
0.5%
稳流精度:
≤±
纹波系数:
≤0.1%
效率:
≥94%
功率因数:
≥0.95
噪声:
≤45dB
均流不平衡度:
≤3%
可靠性指标:
MTBF≥100000h
系统主要组成部件
序号
名称
备注
1
整流模块
DC-110V或DC-220V
2
监控单元
触摸屏或液晶屏
3
降压模块(硅堆)
4
绝缘检测单元
5
电池巡检单元
6
交流监控单元
7
直流监控单元
8
开关量单元
9
闪光模块
10
蓄电池
12V18只或2V108只
其他附件:
空气开关、防雷器、计量表计、指示灯、端子排等
图为240V120A直流电源
主要元器件图集
整流模块
模块后面板
触摸屏监控器
液晶屏监控器
开关量监控单元
绝缘监测单元
82mm
绝缘闪光继电器
整流模块
1、工作原理及特点
整流模块的原理框图如下图所示。
Ø
三相交流输入首先经防雷处理和EMI滤波。
该部分电路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。
三相交流经整流和无源PFC后转换成高压直流电,经全桥PWM电路后转换为高频交流,再经高频变压器隔离降压后整流输出。
模块控制部分负责PWM信号产生及控制,保证输出稳定,同时对模块各部分进行保护。
提供“四遥”接口。
模块采用无源PFC技术,功率因数达到0.9以上;
采用高频软开关技术,模块转换效率大大提高,最高可达95%。
模块采用自然冷却方式,减少了风扇噪音和飞尘。
模块监控采集电源工作参数并显示后上传给主监控,接受主监控指令对电源进行控制,通过显示、按键校准模块参数,设置模块运行状态。
均流控制
2、主要技术指标
●交流输入
三相输入额定电压:
380V,50HZ
电压变化范围:
20%
频率变化范围:
50HZ±
10%
●直流输出
输出额定值:
10A/230V()
20A/115V
电压调节范围:
180V-286V()
90V-155V
输出限流范围:
5%-105%×
额定电流
≤0.5%
稳流精度:
纹波系数:
≤0.1%
转换效率:
≥95%(满负荷输出)
动态响应:
在20%负载跃变到80%负载时恢复时间≤200цS,超调≤±
2%
可闻噪声:
≤55dB
工作环境温度:
-5℃--+45℃
●绝缘
绝缘电阻:
直流部分、系统部分与地之间相互施加500V/50HZ的交流电压,绝缘电阻>
2MΩ。
绝缘强度:
交流部分与直流部分和机壳间,直流部分与机壳间施加50HZ的2KV的交流电压,一分钟无击穿,无闪络。
●四遥功能
遥控:
开/关机、均/浮充
遥调:
输出电压、输出限流均连续可调
遥测:
输出电压、输出电流
遥信:
开/关机状态、工作状态
●结构外型
模块尺寸:
304×
139(面板尺寸),300×
136×
409(箱体尺寸)
模块重量:
14.5Kg
3、面板说明
模块前面板
把手
故障工作指示
液晶显示
操作
按键
通风孔
4、功能说明
A.保护功能
●输出过压保护
输出电压过高对用电设备会造成灾难性事故,为杜绝此类情况发生,我公司的高频模块内有过压保护电路,出现过压后模块自动死锁,相应模块故障指示灯亮,故障模块自动退出工作而不影响整个系统正常运行;
过压保护点设为320V±
2V()。
●输出限流保护
每个模块的输出功率受到限制,输出电流不能无限增大,因此每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.05倍,如果超负荷,模块自动调低输出电压以保护。
●短路保护
整流模块输出特性如下图,输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零,限制短路电流在限流点之下,此时模块输出功率很小,以达到保护模块的目的。
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。
输出短路
●并联保护
每个模块内部均有并联保护电路,绝对保证故障模块自动退出系统,而不影响其它正常模块工作。
模块并机输出示意图如下图所示。
并联保护电路
●过温保护
过温保护主要是保护大功率变流器件,这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值,正常工作情况下,系统设计留有足够余量,在一些特殊环境下,如环境温度过高、风机停转等情况下,模块检测散热器温度超过90℃时自动关机保护,温度降低到80℃时模块自动启动。
●过流保护
过流保护主要保护大功率变流器件,在变流的每一个周期,如果通过电流超过器件承受电流,关闭功率器件,达到保护功率器件的目的。
过流保护可自动恢复。
B.测量功能
测量电源模块输出电压和电流以及模块的工作状态,并通过LCD显示,使用者可以直观方便的了解模块和系统工作状态。
C.故障报警功能
在出现故障时模块会发出声光报警,同时LCD上显示故障信息,用户能方便的对模块故障定位,便于及时排除故障。
D.设置功能
●模块输出电压设置
通过LCD和按键设置电源模块的输出电压;
根据设置的模块工作母线、充电状态、浮充电压、均充电压、控母输出电压等参数确定电源的输出电压。
●无级限流
通过监控系统可在5%-105%额定电流内任意设置限流点,限流点通过了LCD和按键设置,根据设置的模块工作母线、合母限流、控母限流等参数确定模块输出限流。
E.校准功能
●电压测量校准
通过LCD和按键校准模块输出电压测量;
操作方法见“电源操作说明”。
●电流测量校准
通过LCD和按键校准模块输出电流测量;
●输出电压控制校准
通过LCD和按键校准模块输出电压控制;
F.通讯功能
模块通过RS485和主监控之间通讯,主监控通过通讯实现模块参数设置,采集模块工作参数,控制模块工作状态。
1.触摸屏主监控功能
图为触摸屏
图为液晶显示屏
1.1.人机接口
320*240点阵LCD汉字菜单显示,对比度可调节。
采用触摸屏操作,可方便设置参数和查询信息。
系统设置工作参数保存在EEPROM中,掉电不丢失。
1.2.系统报警
各种报警信息汉字显示,故障定位清晰直观,当前故障最多显示36条。
具有声光报警,新故障产生时发出报警声,按任意键确认后消除声音报警。
历史故障可存储255条,其中最新的32条保存在EEPROM中。
1.3.电池管理
具有自动和手动2种工作模式。
具有电池温度补偿功能。
具有电池均充保护功能。
在自动模式下,充电管理过程自动完成;
维护充电自动完成。
具有电池容量评估功能。
具有放电管理功能,启动放电计量自动记录放电时间和放电容量。
1.4.上位机通讯
提供RS232/RS485两种通讯接口选择。
提供1200BPS、2400BPS、4800BPS和9600BPS四种通讯速率选择。
提供CDT451-91和MODBUS两种通讯规约选择。
设备通讯地址可设置01–99的任意值。
1.5.支持设备
支持5A及以上的各种规格的整流模块。
支持交流监控单元、直流监控单元、开关量监控单元、电池巡检/、绝缘检测/。
支持三组充电机,双组蓄电池、单母线分段系统。
1.6.其它功能
具有实时时钟显示。
接入开关量监控可支持两段母线5级或7级硅链控制。
接入开关量监控可支持12路系统故障分类配置输出。
可支持两组108节电池巡检。
可支持两段母线各120路绝缘支路检测。
可支持两段母线各120路馈线开关报警检测。
系统正常并且3分钟无按键操作时,自动进入屏幕保护功能。
但系统故障或电池均充时,屏幕不会关闭。
2.触摸屏主监控硬件说明
2.1.基本原理框图
时钟
存储器
2.2.技术参数
供电电压:
80VDC–320VDC
显示器:
320*240点阵液晶
操作接口:
触摸屏
通讯口:
上位机通讯RS232/RS485接口;
单元通讯RS485接口
2.3.接口说明
接口序号
接口定义
接口说明
J1
监控供电
1-电源正,2-空,3-电源负
输入电压(80VDC-320VDC)
J2
上位机通讯接口
RS232模式
2-RX,3-TX,5-GND
RS485模式
6-RS485A,7-RS485B
J3
单元通讯接口
1-RS485A,2-RS485B
6
%改变上位机通讯方式,需要打开监控单元后盖,改变JP1跳线。
%RS232接线时,一端的RX(TX)引脚与另一端的TX(RX)引脚相接,GND引脚对接。
%RS485接线时,一端74的485A(485B)引脚与另一端的485A(485B)引脚相接。
2.4.结构与安装
开孔安装尺寸:
222mm(W)*117mm(H)
安装说明:
先将主监控插入面板开孔内,从面板后面用L型压条固定。
1单元功能
测量两路三相交流输入电压、一路电流、交流接触器状态。
通过RS485串行接口将检测的信息传送给主监控,作为主监控管理电源系统和处理故障告警的依据。
根据测量的交流输入电压自动完成两路交流输入自动切换;
实现两路交流互为备用供电。
提供防雷器故障状态和5个交流开关跳闸状态的检测。
电压测量直接接入,电流测量采用50A/5A电流互感器测量。
2基本原理框图
地址设置
3技术参数
80VDC-320VDC
电压测量精度:
1%
电流测量精度:
电压测量:
6路
电流测量:
1路
交流接触器控制:
2路
开关量测量:
8路
隔离RS485通讯
4接口说明
J4
J6
SW
K1
J7
J5
LED
交流监控单元接口说明
交流电流
1、2—交流互感器电流输入
一路交流电压
1-A相电压输入;
3-B相电压输入
5-C相电压输入
1-电源正,2—空,3—电源负
二路交流电压
1-A相电压输入;
3—B相电压输入
5-C相电压输入
交流接触器控制
1、3—一路交流接触器控制
5、7—二路交流接触器控制
状态量
1、一路接触器状态;
2、二路接触器状态
3、防雷状态,4-8、交流开关状态
9、状态量测量公共端
指示灯
工作指示灯(闪烁工作正常)
RS485
1—RS485A,2—RS485B
单元设置
设置监控单元地址
工作模式
左-强制2路,中-自动,右-强制1路
%J2、J4和J5上有交流电压,维修时要先切断两路交流输入后方可进行,以确保安全。
%J3上有直流高压,维修操作时应注意安全。
%开关量监测要求输入为常开无源接点。
%交流电流检测使用50A/5A交流互感器,输出直接接入测量端。
5结构与安装
Φ4×
安装尺寸140mm*82mm,采用M3螺钉固定。
二路交流接触器控制供电
6交流接触器接线说明
OFFON
7单元设置说明
8交流采样信号接线
交流互感器
型号:
LMK5-0.66-20
安装尺寸:
(mm)
a1:
28b1:
8a2:
22
b2:
10L:
67H:
90
δ:
36G:
36
将需要监测的某相从孔中穿过。
接线:
将J1-1、J1-2分别接到交流互感器接点上,并在其接点上并接1Ω/5W的水泥电阻。
测量两段合母电压、控母电压及电流、两组电池电压及充放电电流、环境温度。
提供4路扩展测量信道,可测量系统扩展设备工作参数(输入电压5V)。
电流测量支持霍尔电流传感器测量和分流器测量2种测量模式。
电压测量采用共负端直接测量,扩展测量采用传感器测量(要求传感器输出最大5V)。
信号变换
0.1%
电流传感器测量:
4路
电流分流器测量:
3路
扩展测量:
直流监控单元接口说明
直流电压输入
1、一组电池电压正,2、一段合母电压正
3、一段控母电压正,4、二组电池电压正
5、二段合母电压正,6、二段控母电压正
8、母线负
1-电源正,2-空,3-电源负
电流传感器输入
1、一组电池电流,2、一段控母电流
3、二组电池电流,4、二段控母电流
5、测量信号地
扩展测量
1、扩展测量1,2、扩展测量2
3、扩展测量3,4、扩展测量4
电流分流器输入
1、一组电池电流正,2、一组电池电流负
3、一段控母电流正,4、一段控母电流负
5、二段控母电流正,6、二段控母电流负
传感器
供电
1、+12V,2、信号地,3、-12V
详见“单元设置说明”部分
%J1、J2上有直流高压,维修操作时应注意操作安全。
安装尺寸与交流监控单元一样。
6单元设置说明
7单元使用注意事项
所有母线电压测量采用共负测量方式,因此要求所有电压测量有共负点,如果两段不能共负,则第二段母线电压、二组电池电压需用隔离电压传感器采样,由扩展测量输入。
用分流器测量电流,分流器应接在负母线上,与母线电压测量有相同共负点,否则会造成直流监控单元烧毁。
不能用分流器测量电流可采用霍尔电流传感器测量。
分流器测量和霍尔电流传感器测量可混合使用,但同一量只能选择其中一种方式。
霍尔电流传感器要求供电电压±
12V,输出电压0-5V,如采用0-4V输出应设置分流器系数=分流器量程×
1.25。
8采样信号基本接线原理图
霍尔电流传感器的安装与接线
a.霍尔电流传感器参数要求:
工作电压:
±
12V
测量范围:
50A/50A/100A/150A/200A
输出:
5V
b.霍尔传感器安装如下图所示:
Φ4
m
22mm
供电电源正
供电电源负
传感器输出
地线
c.霍尔传感器接口定义下图所示:
电压隔离传感器的安装与接线
a.电压隔离传感器参数要求:
300V
b.电压隔离传感器安装如下图所示(35mm导轨安装):
88.0mm
端子号
接线定义
信号输入正
信号输入负
12V辅助电源正
12V辅助电源负
信号输出正
信号输出负
电压隔离传感器接口定义
c.电压隔离传感器接口定义下表所示:
提供40路开关量检测,合闸开关检测数量可设置。
提供7路继电器输出,其中6路可由用户自己设置输出内容,可作为硅链控制和故障分类干接点输出。
开关量检测输入采用常开接点输入或光耦OC输入。
2技术参数
馈线开关检测路数:
32路
其它状态检测路数:
8路
继电器输出路数:
7路
3基本原理框图
WDT
J8
JP1
SW1
J12
J11
J10
J9
开关量监控单元单元接口说明
跳线选择
系统故障输出接口J1常开/常闭选择
系统故障输出
故障分类输出
故障分类输出1-3路
(用户通过主监控定义内容)
故障分类输出(硅链控制)
可作为硅链控制
或者故障分类输出4-6路
开关量输入
1-6:
开关01-06输入(常开空接点)
母开关07-12输入(常开空接点)
7:
开关输入公共端
开关13-18输入(常开空接点)
开关19-24输入(常开空接点)
开关25-30输入(常开空接点)
1-2:
开关31-32输入(常开空接点)
3-4:
电池开关1-2输入(常开空接点)
5-6:
外接设备1-2输入(常开空接点)
熔断器1-2输入(常开空接点)
绝缘监测1-2输入(常开空接点
5:
1RS—RS485A,2—RS485B
输入电压(90V-320VDC)
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- 电力 直流电源 教材