ZHDCS智能高频开关电力操作电源系统使用说明书

V3.2 ZHDCS 系列系列 智能高频开关电力操作电源系统 使用说明书 智能高频开关电力操作电源系统 使用说明书 致用户 致用户 尊敬的用户，非常感谢您使用我公司的产品，我们将竭诚为您提供全方位的技术支 持和服务。 在使用本产品前，请您详细阅读本说明书。如果您需要获得更多的信息或遇到难以 解决的问题，请按下列信息与本公司的电力用户服务中心联系。 杭州中恒电气股份有限公司 地址： 杭州国家高新技术产业开发区东信大道 69 号 邮编： 310053 电话： +086-571-86698999（总机） 传真： +086-571-86698777 网址： 安全须知 安全须知 本产品在使用时有高压，请注意安全。 请按本公司提供的接线方案接线，请勿擅自改变接线方案，否则会造成系统损坏。 出版说明出版说明 本说明书适合下列人员阅读：直流系统设计人员、安装调试人员、技术支持人员、 直流系统维护人员等。 版本号：V3.2 V3.2 出版日期：2010 年 9 月 版权所有，保留一切权利。内容如有改动，恕不另行通知。 V3.2 I 目目 录录 第一章第一章 概述概述.1 1.1 引言.1 1.2 系统特点.1 1.3 系统型号说明.2 1.4 系统的组成部件.2 1.5 系统组屏介绍.3 1.6 系统适用范围.3 1.7 执行标准.3 1.8 使用环境条件.3 第二章第二章 工作原理及参数工作原理及参数.4 2.1 系统工作原理.4 2.2 系统技术指标.4 第三章第三章 充电模块充电模块.7 3.1 充电模块型号说明.7 3.2 充电模块技术参数.8 3.3 充电模块执行标准.9 3.4 智能型风冷式充电模块.9 3.4.1 基本工作原理.9 3.4.2 性能特点.9 3.4.3 主要功能.10 3.4.4 模块的外形与安装尺寸. 11 3.5 智能型自冷式充电模块.18 3.5.1 性能特点.18 3.5.2 主要功能.19 3.5.3 模块的外形与安装尺寸.20 3.6 新智能型自冷式及风冷式充电模块.22 3.6.1 简介.22 3.6.2 优点.22 3.6.3 功能.23 V3.2 II 3.6.4 模块前面板.24 3.6.5 模块的输入输出接口.25 3.6.6 模块的外形及安装尺寸.26 3.7 模块安装及开通前检查.26 3.7.1 安装模块.26 3.7.2 接线.26 3.7.3 检查.26 3.8 开通、调试.26 3.9 安装、调试及使用中应注意的事项.27 3.10 充电模块常见异常情况处理.29 第四章第四章 监控系统监控系统.30 4.1 主监控和子监控型号说明.30 4.2 监控系统产品简介.30 4.3 工作原理介绍.33 4.3.1 监控系统组成.33 4.3.2 智能蓄电池充电管理.33 4.4 ZHM02 主监控.37 4.5 ZHM05 主监控.37 4.5.1 特点.37 4.5.2 主要功能.37 4.5.3 原理框图.38 4.5.4 外形尺寸.39 4.5.5 接口定义.40 4.5.6 操作说明.43 4.6 子监控单元.64 4.6.1 绝缘巡检单元.64 4.6.2 电池巡检单元.65 4.6.3 ACDB01 型交流配电单元盒.67 4.6.4 DCSB01 型直流采样盒 .67 4.6.5 开关量采集单元.68 V3.2 III 4.6.6 PSOB01/02 无源开出盒.68 4.6.7 放电负载.69 第五章第五章 屏面布置与接线端子屏面布置与接线端子.75 5.1 屏面布置.75 5.1.1 一体化屏.75 5.1.2 充馈电屏.76 5.1.3 充电屏与馈电屏.77 5.2 接线端子.78 5.2.1 一体化屏.79 5.2.2 充馈电屏.80 5.2.3 充电屏与馈电屏.82 第六章第六章 安装与调试安装与调试.83 6.1 系统安装.83 6.1.1 开箱检查.83 6.1.2 屏体安装.83 6.1.3 电池上架.84 6.1.4 屏间连线.84 6.1.5 安装充电模块.85 6.1.6 交流电源接入.85 6.2 系统调试.86 6.2.1 参数配置.86 6.2.2 电池组接入.86 6.2.3 功能测试.86 6.3 安装与调试注意事项.88 第七章第七章 日常运行维护日常运行维护.90 7.1 日常维护要点.90 7.1.1 工作环境检查.90 7.1.2 工作状况.90 7.1.3 部件更换.90 7.2 定期维护.90 V3.2 IV 7.3 一般故障处理.91 第八章第八章 安全防护、包装、运输及贮存安全防护、包装、运输及贮存.93 8.1 安全防护.93 8.2 包装、运输及贮存.93 附录一附录一.94 附录二附录二.95 V3.2 1 第一章 概述 1.1 引言 电力操作电源系统（或称直流电源系统）主要应用于各类发电厂、不同等级的变电 站中，为断路器的分、合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和应急故障照明等提 供不间断的直流电源。 智能高频开关电力操作电源系统是我公司根据多年的研究开发和设备运行经验， 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， 它采用智能化高频开关电 源技术，模块化设计，具有稳压、稳流精度高，纹波系数小，可靠性高以及维护方便等 优点。监控系统功能全面，同时具有电池智能充放电管理、电池电压巡检、电池容量和 电池内阻检测、母线及馈电支路的在线绝缘接地检测等功能。 系统配置不同的监控器可以用 CDT91、MODBUS、103、101 等协议与后台通讯， 接口可选择为 RS-232、 RS-485、以太网、光纤对接等方式，方便实现与自动化系统对 接，是变电站实现无人值守改造和新建无人值守变电站的理想选择。 1.2 系统特点 采用双路交流输入，自动切换； 输入电压范围宽，适应能力强； 采用多模块并联设计，容量配置灵活，N+1 冗余备份，充电模块间自主均流； 监控配置灵活，根据用户需要，可选择多种类型主监控； 监控系统可有效实现对充电模块、交直流配电等的监控，提供干节点告警、显 示和声光告警； 实现系统全参数本地和远端监控，满足“四遥”及无人值守需要； 自动按蓄电池充放电曲线对蓄电池进行管理，有效延长蓄电池使用寿命，可同 时管理多组蓄电池； 可根据用户需要配置放电负载与电池采样盒，实现蓄电池容量与内阻的在线监 测； 电池采样盒采用单片机控制管理技术，巡检速度快，可靠性好，彻底消除继电 器方式速度慢、寿命短的弱点； 配置绝缘巡检装置。 V3.2 2 1.3 系统型号说明 ZH DC S / 蓄电池额定容量（Ah） 额定输出直流电流（A） 标称输出直流电压（V） 接线方式 系统 直流电源 中恒 示例：产品型号 ZHDCS32-22040/200 意指：接线方案为 32、标称输出直流电压 220V、额定输出直流电流 40A、蓄电池 容量 200Ah 的智能型高频开关直流电源系统。 1.4 系统的组成部件 系统的基本组成部件有以下部分，其基本功能如下。 充电模块 完成 AC/DC 变换，实现系统最为基本的功能。 交流配电 将交流电源引入分配给各个充电模块， 扩展功能为实现两路交流输入的自动切 换。 直流馈电 将直流输出电源分配到每一路输出。 主监控和子监控 子监控将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理，通过 RS485 通讯线与主监控进行信息交换。主监控进行系统管理，包括电池管理和实现 后台远程监控。 绝缘监测仪 根据需要可配置独立的绝缘监测仪，实现最多为 4 段、每段 160 路支路的绝缘 巡检功能；绝缘电阻报警值可设置。 利用中恒电力操作电源部件可以方便的进行组合，实现模块化的设计，组成不同容 量和不同接线方案的系统。 V3.2 3 1.5 系统组屏介绍 ZHDCS 系列智能高频开关电力操作电源按系统种类可分为三种基本类型： 一体化系统：将所有的部件配置在一个机柜内； 分屏系统：由一面充馈电屏、13 面电池屏组成； 分屏系统：馈电路数多、电池容量大，需要单独的充电屏和馈电屏。通常由 一面充电屏、一面或多面馈电屏、多面电池屏组成。 ZHDCS 系列智能高频开关电力操作电源按系统按屏柜种类可分为四种基本类型： 一体化屏 充馈电屏 充电屏 馈电屏 1.6 系统适用范围 1.6.1 10kV500kV 电压等级的变电站及开闭所； 1.6.2 大、中、小型发电厂及水电站； 1.6.3 轨道交通、钢铁与石油化工等需要直流电源设备的场所及用户变； 1.6.4 智能化大楼的配电房。 1.7 执行标准 本说明书所涉及的电力直流电源系统执行电力行业的 DL/T4592000 标准、 DL/T7242000 标准和国家标准 GB/T 19826-2005 。 1.8 使用环境条件 1.8.1 工作环境温度：-10+40，相对湿度不大于 90%（+25时） ，无冷凝； 1.8.2 海拔高度：2000m； 1.8.3 无剧烈振动和冲击，垂直倾斜度不超过 5%； 1.8.4 工作环境应无导电爆炸尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。 V3.2 4 直流监控 RS485 电池巡检 模块监控 绝缘监测 第二章 工作原理及参数 2.1 系统工作原理 智能高频开关电力操作电源系统由交流配电、充电模块、监控系统、直流馈电、蓄 电池组、降压单元（可选配） 、绝缘监测（可选配） 、电池监测（可选配） 、机柜等部分 组成，如图 2-1 所示。 图 2-1 系统工作原理框图 智能高频开关电力操作电源系统采用组态式一体化监控系统，分散控制、集中管理 的设计思想， 各个子监控单元有自己的微机处理器独立运作， 各自实现自己的控制功能， 使整个系统的可靠性提高。 各子监控单元采用了模块化设计，可根据系统输出容量大小和馈电分配路数的需 要，通过配置不同数量的模块，满足用户不同的需求。这种模块化、积木式的设计，能 够使系统组成方式更加灵活。 2.2 系统技术指标 2.2.1 交流输入参数 交 流 配 电 充电模块 充电模块 充电模块 合 闸 母 线 控 制 母 线 交流监控 主 监 控 RS232/485/网络 降 压 单 元 V3.2 5 表 2-1 交流输入参数表 序号 项 目 指 标 备 注 1 交流输入电压 标称值：标称值：380V 允许变动范围：允许变动范围：15%25% 三相四线制三相四线制 2 电网频率 标称值：标称值：50Hz 允许变动范围：允许变动范围：10% 3 功率因数 0.94 4 输入过压告警 可设置（默认值可设置（默认值 255Vac2Vac） 相电压相电压 5 输入过压切换 点 255Vac2Vac 相电压，两路交流自动切换动 作点。可设置 相电压，两路交流自动切换动 作点。可设置 6 输入欠压告警 可设置（默认值可设置（默认值 185Vac2Vac） 相电压相电压 7 输入欠压切换 点 185Vac2Vac 相电压，两路交流自动切换动 作点。可设置 相电压，两路交流自动切换动 作点。可设置 2.2.2 直流输出参数 表 2-2 直流输出参数表 序号 项 目 指 标 备 注 1 直流额定电压 220Vdc /110Vdc 2 直流电压范围 198Vdc286Vdc /99Vdc143Vdc 3 稳压精度 0.2% 4 稳流精度 0.3% 5 纹波系数 0.1% 6 输出限流 （10%110% ）额定值）额定值 7 模块均流不平衡度 3% 8 合母分路 可根据需要配置可根据需要配置 其中第其中第 12 路给电池供电路给电池供电 9 控母分路 可根据需要配置可根据需要配置 10 闪光分路 可根据需要配置可根据需要配置 通常通常 1 路路 16A 11 效率 94%（典型值）（典型值） 12 噪音 55dB 风冷式充电模块风冷式充电模块 13 噪音 50dB 自冷式充电模块自冷式充电模块 14 合母过压告警 可设置（默认值可设置（默认值 264Vdc/132Vdc） 15 合母欠压告警 可设置（默认值可设置（默认值 230Vdc/115Vdc） 16 控母过压告警 可设置（默认值可设置（默认值 242Vdc/121Vdc） 17 控母欠压告警 可设置（默认值可设置（默认值 198Vdc/99Vdc） 18 直流输出过压保护 300Vdc/150Vdc 故障自锁，须重新开机故障自锁，须重新开机 18 直流输出短路保护 持续短路，保护正常持续短路，保护正常 故障消除，模块可自恢复故障消除，模块可自恢复 V3.2 6 19 直流馈电绝缘巡检 4 段母线，每段 段母线，每段 160 路（非智能型） 或 路（非智能型） 或 120 路（智能型）路（智能型） 须配置绝缘巡检模块或绝缘检 测仪 须配置绝缘巡检模块或绝缘检 测仪 20 绝缘接地电阻告警 可设置，范围：可设置，范围：1 K30K 须配置绝缘巡检模块或绝缘检 测仪 须配置绝缘巡检模块或绝缘检 测仪 21 可靠性冗余备份 N+1 当当 N10 时， 建议时， 建议 N+2 或或 N+3 2.2.3 电池管理参数 表 2-3 电池管理参数表 序号 项 目 指 标 备 注 1 充电电压范围 198Vdc286Vdc /99Vdc143Vdc 2 电池组浮充电压 可设置（默认值可设置（默认值 243Vdc/121Vdc） 默认值按 ） 默认值按 108/54 节，单体节，单体 2V 电池电池 3 电池组均充电压 可设置（默认值可设置（默认值 255Vdc/127Vdc） 默认值按默认值按 108/54 节，单体节，单体 2V 电池电池 4 均充时限 可设置（默认值可设置（默认值 10 小时）小时） 电池均充时间，到了转入均充 延时 电池均充时间，到了转入均充 延时 5 延时均充 可设置（默认值可设置（默认值 3 小时）小时） 均充延时到了，自动进入浮充均充延时到了，自动进入浮充 6 定期均充 可设置（默认值可设置（默认值 2160 小时）小时） 长期运行，定期给电池组均充长期运行，定期给电池组均充 7 电池组温度补偿 -3mV/2V，可设置，可设置 补偿中心温度补偿中心温度 25 8 电池过充告警 根据电池组容量设定根据电池组容量设定 9 电池过压告警 根据电池组电压设定根据电池组电压设定 10 电池欠压告警 根据电池组电压设定根据电池组电压设定 11 电池电压巡检数量 单组最多单组最多 115 节节 须配置电池电压采样盒须配置电池电压采样盒 12 电池电压巡检组数 2 13 单体电池测量精度 0.1 14 电池组容量检测 恒流放电，恒流精度恒流放电，恒流精度1 须配置恒流放电负载须配置恒流放电负载 15 单体电池内阻检测 动态放电， 放电电流根据电池容量设 置 动态放电， 放电电流根据电池容量设 置 须配置动态放电负载须配置动态放电负载 2.2.4 其他参数其他参数 表 2-4 其它参数表 序号 项 目 指 标 备 注 1 绝缘电阻 10M 2 绝缘强度 2500Vac，1 分钟，漏电流分钟，漏电流30mA,无飞弧，无闪 络 无飞弧，无闪 络 输入对地、输出对地及输入 对输出 输入对地、输出对地及输入 对输出 3 机柜 2260mm800mm600mm(高宽深) (高宽深) 2360mm800mm600mm(高宽深) 含眉板的高度 (高宽深) 含眉板的高度 V3.2 7 第三章 充电模块 直流操作电源主要由其“心脏”充电模块和“大脑”监控系统两个核心部件组 成。 本节介绍的充电模块是 ZHR 系列智能型高频开关整流模块， 采用了高频开关技术， 模块化设计，具有稳压、稳流精度高，纹波系数小，可靠性高等优点。配有标准 RS-485 接口，可方便地实现与自动化系统的对接，是目前变电站实现无人值守的理想选择。 3.1 充电模块型号说明 ZH R 标称输出电压 系列号 额定输出电流 充电模块 中恒 V3.2 8 3.2 充电模块技术参数 表 3-1 充电模块技术参数一览表 序号 规格型号 输入电 压 功率因 素 效率 输出 稳压精度稳流精度 纹波系数保护功能 重量 冷却方式 序号 规格型号 输入电 压 功率因 素 效率 输出 稳压精度稳流精度 纹波系数保护功能 重量 冷却方式 1 ZHR11010-2 90% 额定 110V/10A 99Vdc143Vdc 010A（最大 11A） 7.5Kg 风冷 2 ZHR22010-2 额定 220V/10A 198Vdc286Vdc 010A（最大 11A） 自冷 3 ZHR11020-3 0.94 93% 额定 110V/20A 99Vdc143Vdc 020A（最大 22A） 11.5Kg 自冷 4 ZHR22020 额定 220V/20A 198Vdc286Vdc 020A（最大 22A） 风冷 5 ZHR11040 823 456Vac 三 相 三 线 50Hz 10% 0.92 92% 额定 110V/40A 99Vdc143Vdc 040A（最大 44A） 0.5%0.5% 0.1% 输入过欠压保护 告警关机，可恢复 输出过压保护 告警关机自锁，断电后可恢复 输出过流保护 恒流限压，可恢复 输出短路保护 告警恒流输出，可恢复 模块过温保护 告警关机，可恢复 15Kg 风冷 6 ZHR22010-4 (ZHR11020-4) 额定 220V/10A 198Vdc286Vdc 010A（最大 11A） 最大限 2600W 输出 9Kg 自冷 7 ZHR22020-4 (ZHR11040-4) 32347 5VAc 三 相 三 线 50Hz 10% 0.94 95% 额定 220V/20A 198Vdc286Vdc 020A（最大 22A） 最大限 5800W 输出 0.2%0.3% 0.1% 缺相保护 半功率输出，告警，可恢复 输出短路保护 输出回缩50%额定电流 告警恒流输出，可恢复 其他同上 10.5Kg 风冷 V3.2 9 3.3 充电模块执行标准 本节所涉及的高频开关充电模块执行国家电力行业的 DL/T 7812001 标准。 3.4 智能型风冷式充电模块 本节所介绍的充电模块是智能型风冷式电力用高频开关整流模块，包括： ZHR11020-2、ZHR22020、ZHR11040 三种模块。 3.4.1 基本工作原理 原理框图如图 3-1 所示。 采用三相三线制交流平衡输入，无中线电流损耗，并可以彻底消除因中线零点漂移 引起相电压过高的隐患。 交流电源输入后，首先经防雷处理和二级 EMI 滤波电路。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。 三相交流电经整流和无源 PFC 后转 换成高压直流电，经全桥 PWM 逆变电路后转换为高频交流电，再经高频变压器隔离降 压后高频整流，成为稳定可控的直流电输出。 图 3-1 智能型风冷系列电力用充电模块原理框图 3.4.2 性能特点 交流输入电压范围宽，适用于恶劣电网情况。 模块内