泰昂直流电源系统介绍

各位领导专家，大家好！,2013.04.26,深圳市泰昂能源科技股份有限公司,泰昂能源直流电源介绍,目录,1、直流电源系统简介,2、直流电源系统各部分介绍,3、直流电源系统监控模块介绍,4、泰昂直流电源产品介绍,1、直流电源系统简介,1.1.什么是直流电源系统（以下简称直流电源）直流电源系统主要为工厂、变电站等的控制负荷和动力负荷提供不间断直流电源。控制负荷主要包括电气和热工系统的控制、信号、保护、自动装置和部分执行机构，这些都是保证变电站正常、安全运行的极重要设备；动力负荷主要包括大合闸电流的电磁操作机构、事故照明装置等，也都是非常重要的负荷。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁路等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。,2、直流电源系统主要部分介绍,2.1直流电源系统的主要组成单元系统由交流输入切换单元、充电模块、直流监控系统、蓄电池组、蓄电池监测系统、直流绝缘监测系统、直流配电单元、硅链调压装置（可选）等功能单元组成。2.2直流电源系统的主要功能整流功能：将波动范围较大、质量较低的交流电转换成高质量的、与交流隔离的直流电；蓄电池组充放电管理功能：交流输入正常时，由交流电转换的直流电一方面为直流负荷供电，一方面对蓄电池组进行浮充电；交流停电时，由蓄电池组继续为用户负荷提供电源以保证负荷电源的不间断，交流恢复后给蓄电池组进行补充充电；蓄电池充电分为浮充、均充两种情况；,绝缘监测功能：在线监测直流输出对地绝缘情况，出现直流接地故障时须告警并进行接地选线；电池监测功能：在线监测蓄电池的单体电压、内阻状态，监测蓄电池的环境温度，并进行分析判断，出现异常时进行相关告警；馈线开关状态监测功能：在线监测馈线开关的位置状态及是否脱扣；系统运行状态监测功能：实时在线监测充电装置的交流输入电压、直流输出电压、输出电流，蓄电池组电压、蓄电池组充放电电流、负载电流、直流母线电压等系统运行参数，运行参数超出规定范围时进行相应的保护或告警；系统主要元件监测功能：实时在线监测系统的充电模块、防雷模块、蓄电池输出熔断器、充电装置输出开关、直流监控系统、蓄电池监测系统、直流绝缘监测系统、硅链调压装置等主要元件及功能单元的状态，发生故障时进行告警；通信功能：系统中的直流监控模块、蓄电池监测模块、直流绝缘监测模块通过RS485或CAN总线将直流电源系统的运行信息上传至监控模块，同时接受监控模块的下行指令。,2.3直流电源系统的原理方块图,2.4直流电源系统的工作原理交流正常时两路交流输入经过交流切换装置选择其中一路输入到系统，并通过交流配电单元给N+x个并联的充电模块组成的充电装置供电，充电模块将输入的三相交流电转化为直流电，一方面给蓄电池组充电，这时一般是浮充电；另一方面给合闸母线供电，合闸母线配电给相关负载。此外，合闸母线再通过硅链降压装置降压后为控制母线供电，控制母线再配电给相关负载。并不是所有的系统都有控制母线；交流输入停电或异常时（过压或欠压）充电模块停止工作，由蓄电池组电池为供电，监控模块告警。交流输入回复正常后，充电装置对蓄电池组进行补充充电，这时一般是先进行均充，蓄电池充满后自动转入浮充；充电装置停止工作时间蓄电池放电超过10分钟或是大负荷造成蓄电池放电到一定程度（5%10%），充电装置将由浮充装入均充以快速补充充电；系统浮充运行一段时间需要自动转入一次均充，以均衡蓄电池可能出现的不平衡，自动转周期一般为3个月；蓄电池的充放电控制都是由直流监控系统控制完成，直流监控系统还负责系统运行状态及主要元件运行状态的监测。直流监控系统一般由直流监控模块、交流测控模块、直流系统测量模块组成；,直流绝缘监测系统负责完成绝缘监测功能，当出现正负母线对地绝缘电阻低于25K/15K（分别对应220V/110V系统），系统将放出告警，同时启动选线功能自动查找并显示输出绝缘较低的支路。直流绝缘监测系统由直流监控模块、不平衡电阻桥、馈线漏电流监测模块组成；直流绝缘监测系统还负责监测馈线开关的状态（位置及是否脱扣），由馈线开关状态监测模块负责信号采集；蓄电池监测系统负责完成蓄电池监测功能，一般可监测蓄电池的组电压、充放电流、蓄电池单体电压，蓄电池工作环境温度、蓄电池特征点温度，有些还要求监测蓄电池单体内阻、连接条阻抗、浮充电流等参数。蓄电池监测系统由蓄电池监测模块、蓄电池单体电压巡检模块或蓄电池内阻测量模块组成；有些对成本控制比较严格的项目可以把直流绝缘监测系统、蓄电池监测系统的功能中的一个或两个都合并到直流监控系统中完成。,2.5智能充电模块2.5.1智能充电模块的功能：将三相交流电转换成高质量的稳定直流电，可以稳压输出、恒流输出两种方式工作，输出电压、电流可通过直流监控模块设定；具有均流功能（只在稳压状态时），可以均分负载，以实现N+1冗余热备份；具有交流输入过欠压、交流缺相、输出过欠压、输出限流、过流保护、模块过温、输出短路、通信失败等多种保护及告警功能，以保证工作的可靠性；具备独立的监控系统，可与直流监控模块通信具备“四遥”能力。带LED指示灯和数码管显示，可在充电模块上查询模块的运行状态信息。可独立于直流监控模块自主工作。,2.5.2智能充电模块的工作原理：,三相交流输入经过EMI滤波电路输入到工频整流电路，将交流电压整流成脉动的直流电压，通过浪涌电流抑制电路抑制开机时的瞬态浪涌电流，通过无源PFC功率校正电路和输入滤波电路，将脉动的直流转换为比较平滑的直流，高频逆变电路将直流转换为高频交流，通过高频变压器传输能量到次级，次级的高频整流电路将高频的交流转换为高频脉动的直流，再经后级的LC滤波电路滤成平滑的高质量的直流电输出。其中高频逆变电路受PWM控制电路的控制进行脉宽相位调制，以实现输出的稳压或稳流。模块可在监控系统的监控下工作，实现遥调，遥控，遥测，遥信的“四遥”功能。,2.5.3智能充电模块的主要参数：额定输出电压：110V、220V额定输出电流：常用有5A、10A、20A、30A、40A稳压精度：0.5%稳流精度：1%输出电压波纹系数：峰-峰值系数1%；有效值系数0.5%；均流不平衡度：5%30%105%额定输出电流范围稳流范围：10%105%额定输出电流输入电压范围：（85%120%）*380Vac转换效率：90%输入功率因数：0.92输入谐波电流：2-19次谐波电流含量30%,2.6直流绝缘监测系统2.6.1绝缘监测系统功能母线电压监测正负母线对地电压监测正负母线对地绝缘电阻监测（包括平衡接地情况）接地选线馈线开关状态监测南网直流电源新标准新增要求（还没正式实施）正、负母线对地电压偏移监测交流串电监测直流串电监测2.6.2主要性能参数各参数的测量范围及测量精度：详见南网直流电源新标准工作电源范围：详见南网直流电源新标准,2.6.3绝缘监测装置告警值,2.6.4绝缘监测装置工作原理母线绝缘电阻的检测：如图，不平衡电阻桥的开关S1、S2轮流闭合，分别测出两次的Uz、Uf，利用欧姆定律可列出两个方程式即可计算出正、负母线对地的绝缘电阻R+、R-；支路绝缘电阻的检测：如图，每个支路有一个检测漏电流的传感器CT，当支路有对地的漏电流时，CT能正确检测出来，漏电流信号送到绝缘检测模块，同时不平衡桥与把Uz、Uf送到绝缘检测模块，绝缘检测模块利用欧姆定律可计算出支路的绝缘电阻；只在母线检测到接地故障时才会启动支路绝缘电阻的检测。,不平衡电阻桥,支路绝缘检测回路,绝缘监测模块,2.7智能硅链调压装置2.7.1智能硅链调压装置的功能保护装置等直流负载对电压要求较高，当蓄电池节数较多时，合闸母线电压将超出这类负载允许的最高电压，硅链降压装置可把较高的合闸母线电压降低至直流电源系统的标称电压为控制母线供电；应具有手动和自动调压功能；具有装置故障诊断及故障告警功能；应具有开路保护功能；具有通信功能，可将硅链调压装置的工作状态信息上传到直流监控模块,2.7.2智能硅链调压装置的工作原理如下图，硅链降压装置由硅链调压控制单元，直流接触器K1K4，二极管硅堆串联而成的硅链组成，利用二级管硅堆的正向导通压降来降低控制母线的电压。当控制单元检测到+KM处的电压高于设置值时即控制一个与一节硅链并联的接触器断开，负载电流将从这节硅链流过从而使+KM的电压降下来。相反当+KM处的电压低于设置值时，控制器即控制一个接触器吸合，与之并联的一节硅链将被短路，+KM的电压将被调高起来。,+HM,+KM,2.3系统电路接线图,2组蓄电池、2套充电装置、单母线分段接线,3、直流电源系统监控模块介绍,3.1监控功能完善，全智能化设计:总监控采用全图形化7英寸真彩高分辨率TFTLCD显示，触摸屏操作，声光告警；对系统的各组成部分：交流配电、整流模块、直流馈电实现全参数本地及远端监控；主要监控量有：模块的开/关机、充电方式、输出电压调节、输出限流点整定、双路交流自动切换、电池自动管理等等。3.2多种通信接口：监控系统配有标准RS-232/485接口，采用电力部标准通信规约，方便接入自动化系统，提供开放协议，方便组网，实现“三遥”或“四遥”及无人值守。支持IRIG-B硬对时信号输入，提供1个10M/100M自适应网口，系统可选IEC61850、MODBUS、CDT91等规约，可以满足不同用户的不同需求。3.3便捷USB接口：监控系统提供1个USB接口，方便现场上载和下载设置参数，后台协议数据表及程序升级等使用，使客户的数据下载和程序升级更为便利。3.4蓄电池智能监测管理：实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动/手动控制均浮充转换，定期维护均充，电池容量计算及均充超时保护；具有电池温度补偿功能，有效的提高蓄电池的使用寿命。,4、泰昂能源直流电源系统介绍,5.1、泰昂能源直流电源5.1.2泰昂能源直流电源的发展过程第一代产品(GQH-D)传统直流系统；存在的问题：全面的信息采集带来大量的二次信号线，为电源设备的维护增加了难度。,所有开关智能模块化：开关+传感器+智能电路,“背景墙技术”:新房装修时，常把故障概率较小的电线、网线、电话线预埋在背景墙内，并在背景墙上留有接口。受此启发，我们提出采用“背景墙技术”实现开关智能模块化思路。将故障几率较小的器件免维护放置于背景墙内，背景墙面只留插接接口。背景墙一方面是模块的承载主体，同时是强电与弱电的隔离体，另一方面又是模拟量与数字量的转换体。,一体化设计要达到的目标,使设计生产维护标准化,所有开关智能化,要能放置较多数量开关,检修维护更换要方便,开关智能模块化介绍,集中功能分散化之一：,所有开关智能模块化：开关+传感器+智能电路,模块正面图,开关智能模块化介绍,更换开关过程：1、将开关断电；2、拆除馈出单元；3、拧松绝缘螺钉，向后拉出开关。整个过程方便快捷、均无触电危险,开关智能模块化介绍,馈线模块结构背景墙技术（进线母线，并作为固定馈线开关载体）+馈线开关+出线模块（出线+传感器+二次线）+智能电路,出线模块,智能电路（检测开关位置、事故跳闸接点、负荷电流、漏电流）,所有开关智能模块化：开关+传感器+智能电路,开关智能模块化介绍,标准柜(800*600*2260)馈线数量：1、250A以下塑壳开关保持柜上下350mm空间空余，可安装3标准模块，8只/模块,共安装24回。2、63A以下微断2P开关保持柜上下350mm空间空余，可安装3标准模块，16只/模块,共安装48回。,满足：要能放置较多数量开关。,所有开关智能模块化：开关+传感器+智能电路,开关智能模块化介绍,侧面,背面,正面,开关智能模块化介绍,开关智能模块化组屏图,传统直流的二次线和跨屏电缆,开关智能模块化组屏与传统屏的比较,泰昂GQH-Dd背面（无二次线和跨屏电缆）,5.1、泰昂交直流一体化的发展过程第二代产品(GQH-Dd)产品理念：在第一代产品基础上增加数字化和模块化理念；产品特点：除具有GQH-d的全部优点之外，通过模块化结构将馈线开关与智能组件设计成智能化开关模组，既实现了开关的智能化又显著地减少二次信号线和跨屏电缆，屏内接线简洁、可靠、美观，即提高了系统的运行的可靠性又方便用户检修和维护；推广年份：；存在的问题：智能化开关模组模块化还不够彻底虽然能方便用户检修和维护，但还无法做到生产的完全标准化的生产，生产周期较长无法满足快速交货的要求；开关的装配密度还不够高,GQH-Dd部分投运项目照片,2010年投入运行的直流电源,泰昂一体化（GQH-Dd）前面板图,GQH-Dd部分投运项目照片,直流电源馈线柜,GQH-Dd部分投运项目照片,5.1、泰昂交直流一体化的发展过程第三代产品(GQH-DS)产品理念：模块化、智能化、程序化；产品特点：除具有GQH-Dd的全部优点