高频开关电源说明书(应用).doc

DCAP3000系列高频开关电力操作电源目 录一、概述2二、系统特点 2三、主要技术参数31、 输入参数 2、输出参数 3、均流特点4、 保护参数 5、绝缘特性四、主要元器件功能特点51、 充电模块 2、监控模块 3、绝缘监测仪可选件4、 电池监测仪可选件 5、调压装置可选件五、使用环境11六、模块和监控系统的选配111、 模块选择 2、监控系统选择 3、电池容量配置原则七、结构特点及柜体数121、 结构特点 2、柜体数八、系统方案13九、订货须知13十、附件一、概述DCAP-3000系列智能高频开关电力操作电源系统是湖南紫光测控有限公司集多年开发和设备网上运行经验，针对电力系统高可靠性和高性能要求而设计的新一代电源产品。本系列高频开关直流电源系统广泛适用于10500kV变电站、发电厂和高层建筑、住宅小区等的1035kV变电站、配电室，以及小型自备发电厂，作为高压开关、继电保护、自动装置等的操作、控制电源和事故照明电源。同时也可应用于其它一切需要直流电源的场所。本系列高频开关电力电源系统适用标准：DLT5044-95 火力发电厂、变电所直流系统设计技术条件规定；DLT6371997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件；NDGJ-98 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定；电力工业部颁布的电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施等有关的行业标准、国家标准。二、系统特点系统具有智能化程度高、可靠性高、操作、使用简便、显示、报警功能完善、效率、功率因数高、方案齐全、系统性强、组合方便、两路交流电源进线可自动切换等优点。系统具备完善的监控功能，由监控模块，配电监控盒，充电模块内置监控等构成分级集散式控制系统，对电源系统进行全面的管理和控制，并具备四遥功能，可方便的实现无人值守。从模块到系统完全微机智能化管理，蓄电池严格按充电曲线自动运行，无人为干预即可完成从充电、均充、浮冲到模块投切的全部操作过程。全CPU控制，监控模块单元可通过RS232或RS485通讯接口与RTU或综合自动化装置通讯，能为四遥系统提供各种智能接口，公开通信协议和代码，便于用户集中监控。具备充电电压、充电电流，蓄电池电压、控制母线电压及出线支路开关状态等数据上传功能。监控模块采用液晶汉字显示、大屏幕、声光报警，可通过屏幕对蓄电池充电参数进设置，并监视系统运行状态。充电模块正常运行时，其直流输出电压均调整在蓄电池的浮冲电压上，当监控模块因故退出运行时，系统自动工作在浮冲状态；当监控模块投入运行时，系统直流输出电压由监控模块自动控制。当监控模块出现故障后，系线仍能够正常运行，并告警。系统具体特点如下：1)采用高频开关电源特有的模块化设计，N+1热备分。2)超宽的电压输入范围，电网适用性强，可用于环境相对恶劣的场所。3)充电模块可带电拔插，在线维护，方便快捷。4)采用国际最新软开关技术，转换效率高，电磁干扰小。5)充电模块采用软开关技术，效率大于94%6)硬件低差自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度3%。7)监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光报警。8)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。9)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（需增加温度检测套件）。10)开放式接口设计，具有强大的通讯功能，支持多种通讯规约，易于接入远程监控系统，很方便实现与变电站RTU装置或变电站计算机监控系统DCS相连。11)三级集散式监控系统，实现对电源系统的遥测，遥信，遥控，遥调以及无人值守。12)蓄电池自动管理及保护，实现自动监测蓄电池的端电压，充、放电电流，并控制蓄电池的均充和浮冲，设有电池过压/欠压和充电过流声光告警，提高电池使用寿命。三、主要技术参数1.输入参数：三相四线制，交流输入电压：380V15%，频率：4555HZ2.输出参数：动力分路、控制分路可根据需要配置直流额定电压： 220V/110V DC浮冲电压：198260V DC/99130V DC均充电压：220284V DC/110V142V DC纹波系数：0.05%（典型值0.01%）稳压精度：0.5%（典型值0.1%）稳流精度：1 (典型值0.5%)3.均流特点充电模块间电流不均衡度5%(典型值3%)4.保护参数交流输入过压告警：可设置（默认值437V AC）交流输入过压保护：可设置（默认值475V AC）交流输入过压切换点：4705V AC输入欠压告警：可设置（默认值323V AC）输入欠压保护： 输入欠压切换点：3244V AC输出过压保护：可设置（默认值286V/143V DC）输出欠压告警：198V/99V DC充电模块过热保护点：90合闸母线过压告警：可设置（默认值256V/128V）合闸母线欠压告警：可设置（默认值200V/100V）控制母线过压告警：可设置（默认值242V/121V）控制母线欠压告警：可设置（默认值198V/99V）充电模块输出过压保护：可设置（默认值287V/144V）充电模块输出欠压告警：198V/99V电池组浮冲电压：可设置（默认值243V/121V,按18/9节铅酸免维护电池）电池组均充电压：可设置（默认值253V/127V按18/9节铅酸免维护电池,）电池组过充告警值：根据电池容量决定电池组过压告警点：根据电池电压设置电池组欠压告警点：根据电池电压设置5.绝缘特性输出对地：2KVAC，漏电流30毫安，时间1分钟，无飞弧输入对地：2KVAC，漏电流30毫安，时间1分钟，无飞弧输入对输出：2KVAC，漏电流30毫安，时间1分钟，无飞弧6.可靠性：承受辐射电磁干扰能力应满足：严酷等级III承受静电放电干扰能力检验：严酷等级III承受快速瞬变干扰能力检验：严酷等级IV承受减振荡脉冲干扰能力；共模2.5KV，差模1KV：7.冲击电压：5kV。8.音响噪声：60分贝9.防护等级：IP20。四、主要元器件功能特点1.充电模块对电源来说，最重要的就是保证电源稳定可靠的运行，我公司选用的模块厂家要求具有如下资质：一是选用具有先进可靠的开发设计技术公司的产品，确保了电源设计上可靠性和先进性；二是95以上元器件采用进口名牌优质器件，在硬件上保证了其可靠性；三是完善的质量保证机制，要求通过了ISO9001国际国内双层认证，从开发设计、采购、生产、售后服务的每一环节都确保了质量，电源出厂前都要求经过严格的72小时老化试验，力争将故障率消灭到零；四是完善的售后服务体系，在全国各地设有售后服务中心，配有专业电源维护工程师。充电模块是电力操作电源的重要核心部件。其基本功能是输出稳定的直流电源。根据开关电源Nl备份思想,一套电力操作电源系统至少配备2个充电模块。模块采用自然冷却工作方式，充电模块的主要功能是实现ACDC变换，此外，还有系统控制、告警等功能。1)主要功能自动手动控制充电模块具有自动手动控制功能，在自动工作方式下，充电模块接收来自监控模块的指令。通常情况，所有合闸模块应工作于自动状态，以实现监控模块对电池的智能管理。手动状态下，有模块面板上的电位器来调节模块的输出电压。电压调节充电模块接受监控模块的指令，调节输出电压到设定值。电压调整范围可以在输出电压下限（一般为198V/99V）和上限（一般为286V/143V）之间。限流指将充电模块的最大输出电流限制在一定的范围内，以控制电池充电电流，防止电池过流充电，充电模块采用无级限流技术，即在输出电流额定范围内，可限流在任意点，分辨率为1%。地址设置为了使监控模块能够识别各充电模块，每个充电模块都应该有一个地址，地址范围为031。信息指示 在充电模块的面板上有电源指示灯，保护指示灯，故障指示灯和电压电流显示表头。电源指示灯：指示充电模块内部工作电源是否正常。保护指示灯：指示充电模块处于保护状态，包括交流输入过/欠压，输入缺相，输出欠压等。故障指示灯：指充电模块因故停止输出，匕故障因素消除启，模块仍不能恢复工作，如输出过压等。电压、电流显示表头：指示充电模块输出的电压和电流，有切换开关来切换显示。2)主要性能软开关技术采用软开关技术，可以大幅减小功率开关器件的开关损耗，提高转换效率：同时，由于电压变化率（dvdt）或电流变化率（didt）相对减小很多，功率开关器件承受的电应力较小，可靠性得到了提高；另外，由于dV/dt或di/dt的减小，高频开关电源产生的电磁干扰也有很大的改善。充电模块采用FB ZVS-PWM软开关先进技术，开关频率恒定，易于控制，整机满载效率接近95%，传导干扰符合欧洲标准EN55011。均流技术充电模块采用了先进的低差自主均流技术，上作原理如下图所示。各模块的均流单元通过同一放人系数采样各自的输出电流，建立采样电压，各采样电压通过比较，以最大值作为均流总线上的基准电压UBUS。基准电压对应的模块自动成为主模块。它的输出电流相对最大，其余模块自动成为从模块。基准电压通过均流总线进入到各模块均流单元，同其采样电压进行误差比较放人后控制模块开关脉冲宽应，微调各模块的输出电压而让输出电流趋于一致。均流调整达到平衡后，从模块的输出电流都接近于主模块的输出电压模块问输出电流差值趋于零。这种均流方案的优点表现在两方面：a)均分负载不平衡小于5（通常在3左右）。b)作为主模块的充电模块是通过比较任意产生的，当主模块因某种原因退出工作（电气上完全隔离）后，系统将自动再比较出一个输出电流最大的模块作为主模块并自动重新调整输出，达到新的平衡。这样可以避免模块出现故障时造成系统崩溃。充电模块多台并联时的均流原理框图短路回缩充电模块外部输出发生短路时，充电模块自动降低输出电压和电流。有效防止外部事故对充电模块的损坏和事故的进一步扩大。输出过压自锁充电模块输出电压一旦超出内部设置的过压保护点，便自动关机，停止输出，只有重新开机才能启动输出。防止充电模块输出过压损坏外部设备。保护自动恢复充电模块内部具有完善的保护功能，一旦引起保护的条件消失，保护自动解除，模块恢复正常工作。保护点于恢复点之间有回差，防止电路在保护点附近频繁启动保护动作。内部智能化充电模块内部的监控可以检测其工作状态和各种参数，并将这些数据综合处理。或者通过通讯口与系统监控模块之间进行数据接收或发送。2.监控模块监控模块是电力电源系统的管理和控制核心，它采集、处埋系统各部分的检测数据，根据系统管理和电池管理的要求进行各种控制，显示和记录系统的故障信息。同时可通过通信口与远端设备通讯，实现远端对电源设备的监测与控制。1)主要功能监控模块主要功能有显示，设置、控制、告警，通讯、电池管理、远程下载等。显示功能监控模块对下级设备上报的各种信息进行处理后实时显示，这些信息包括采集数据、设置参数等，如系统的母线电压，电池的充电电流和模块的电压、电流等。通过监控模块的键盘和LCD显示屏，可以随时查阅系统运行信息和历史信息、当前告警信息等。同时，在设置系统参数的过程中，显示各种设置情况和动态的实时帮助信息。设置功能通过键盘输入和LCD实时显示进行交互式操作，设置系统参数。一旦这些参数输入到监控模，监控模块将保存这些设置，在以后的运行中作用于系统。这些参数包括监控模块自身的参数和各个下级设备的参数，下级设备参数设置通过串口传给下级设备。系统设置有维护级和用户级两种不同权限的设置。维护级设置涉及系统底层与硬件有关的参数，如系统配置、充电模块所连接的串口号码等，这些参数对系统的运行有重要作用，一旦设定，除非系统配置更改，否则不能轻易修改。维护级设置一般需要监控模块掉电或复位后才能生效。 用户级设置与用户使用有关的参数如交流过压告警点，均浮充电压等。这些参数应根据实际使用情况合理设置，如电他的均浮电压必须按电他的说明书来严格设定。一般情况下，用户级设置也不要轻易修改，特别是电池和电池管理的有关参数。用户级设置一旦显示操作成功，即可生效。密码保护功能只有持有合法密码的用户才能对系统进行设置或控制操作，增加了系统运行的安全性，用户级密码初始化为123456，用户在系统正常投运后应更改此密码。维护级密码不可更改。控制功能监控模块根据采集到的数据，参考监控模块的设置，进行综合处理和判断后，控制下级设备执行相应动作。主要的动作有：充电模块均浮充转换、充电模块输出限流、充电模块开关机等。同时可以通过监控模块告警干接点输出无源信号，对外部设备进行控制。此外，还可以通过键盘来执行相应的控制动作。执行动作前要输入相应的校验密码才能进入控制状态。控制命令由监控模块通过串口下达到下级设备，下级设备接受命令后执行相应的动作。告警功能部分告警信息由下级设备产生，下级设备将故障信息通过串口发送到监控模块，监控模块接受此告警信息并做相应的处理，在LCD屏上实时动态弹出告警信息。另一部分告警信息是监控模块根据采集到的数据和系统设置产生，告警信息的处理方式同上。告警等级可以通过键盘设置，分为一般告警、紧急告警和不告警。对于一些不重要的告警或无关的告警，可以设置为不告警来屏蔽。同时，监控模块输出7组干接点信号，这些干接点输出告警设置对应，多个告警信息可以对应一个干按点输出，这样可以实现与无通信功能远动系统的告警连接。通讯功能监控模块通讯包括与下级设备和后台的通讯。与下级设备通讯采用RS485422方式，实现在一条总线上挂多个设备的目的，使每个串口可以处理多达32个下级设备：与后台通讯可以采用直接通过串口近端链接后台，或串接协议转换设备来实现远程链接。监控模块的后台协议完全遵从电力部CDT协议。电池管理电池管理是监控模块的核心内容，采用二级监控模，对电池的端电压、充放电电流，电池屏温度及其它参数作实时在线监侧。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他的正常均充过程。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，不需人工干预。2)性能特点显示监控模块采用大屏幕点阵式液晶显示器，全中文菜单界面，动态信息显示易于学习和操作。最多可显示15X4个汉字。显示的亮度和对比度8档可调。通信口智能设备接口的通信速率通常为9600Bps，通信方式为RS422和RS485兼容。远程通信口的速率在1200，2400，4800，9600Bps之间可设，通信方式有RS232，RS485和RS422可选。干接点干接点的触点容量为：25OVDC3A。每组干结点有常开和常闭两个输出，常开触点和常闭触点共用公共端。软件调电压充电模块组成的系统的输出电压可通过监控模块在系统指标内任意设置。屏幕保护为防止显示器背光指示灯长时间工作而缩短寿命，特别设计了屏幕保护功能，屏幕保护时间可以在130分钟之间任意设置。输入电压范围：4060VDC最大功耗：26W四遥功能：遥测、遥调、遥信、遥控四遥功能内容遥测系统母线电压、负载总电流；电池电压、电池充放电电流；输入交流电网电压；各充电模块的输出电压、输出电流；母线对地绝缘情况。遥信各直流输出支路空气开关通断状态；电池组熔断器通断状态；电池充电电流过大，电池过/欠压；市电电网停电、缺相，电网过/欠压；充电模块工作温度过高，充电模块输出过/欠压。遥控充电模块开启、关停控制；充电模块均/浮充转换控制。遥调充电模块输出电流无级限流控制（根据监控模块的命令，在105100%的范围内调节充电模块输出电流限流点）。充电模块输出电压控制（根据监控模块的命令，调节充电模块输出电压的大小）。3.绝缘监测仪（可选件）绝缘监测仪用于监测母线、支路的绝缘下降情况，在正常运行情况下，绝缘监测仪对母线电压进行监测，通过监测母线电压计算母线对地绝缘电阻。当母线对地绝缘电阻低于设定的告警值时，绝缘监测仪进入支路巡检状态，测量出绝缘下降的支路和绝缘电阻，并且通过面板的LED指示灯发出告警，同时将告警信息上送监控模块显示。4.电池监测仪（可选件）电池监测仪主要是实现对电池单体电压的监控，同时，通过监控模块的比较，对单体电压异常的情况报警。5.调压装置（可选件）降压硅链调压装置具有自动、手动调节功能。在不同的接线方式中，具有的作用不尽相同：合闸母线通过它为控制母线提供基本稳定的电压；控制母线直接带有充电模块，因此降压硅链具有双重作用，一方面，合闸母线它为控制母线提供基本稳定的电压，另一方面，降压硅链和连接到控制母线的充电模块异常构成了控制母线电源的双重备份，提高控制母线供电可靠性。五、使用环境1)海拔高度：2000m；2)周围介质温度：-10+45；3)空气相对湿度不大于90%；4)无易燃、易爆危险介质、无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体、导电微粒的场所；5)无强电磁场干扰、无强烈振动和冲击的场所，安装垂直倾斜度不超过5度；6)室内使用，且通风良好；7)使用环境与上述不符时，由用户与厂家协商解决。六、模块和监控系统选配1.模块选择（C10为蓄电池容量）1)控制母线无整流模块模块个数(0.1C10经常负荷电流)/模块额定电流+12)控制母线有整流模块合母上的模块个数0.1C10/模块额定电流+1控母上的模块个数经常负荷电流/模块额定电流2.监控系统选择根据用户对系统的要求，选用监控模块单元，交流进线自动切换盒（可选）、电池监测仪（可选）、馈线检测及硅链调压单元、绝缘监察及接地选线单元（可选）组成，3.电池容量配置原则3)满足事故停电状态的持续放电，事故时间选定为1小时；4)放电末期合闸时所剩下容量不低于额定容量的25%；5)保证在冲击负荷出现时直流母线电压下降不超过10%；6)对免维护电池合闸电流一般不超过4C；7)考虑到电池组末期老化时容量衰减故选储备系数1.2；8)具体容量设计可参照国家有关标准和电池厂家提供的技术资料。我公司可提供选型参考。七、结