基于高频开关技术的直流电源监视系统设计

基于高频开关技术的直流电源监视系统设计1前言在电厂及变电站的二次系统中，为了给限制、爱护、自动装置、事故照明等设备用电，必需有牢靠的直流电源。直流电源的作用是：正常时为变电站内的断路器供应合闸直流电源;故障时，当厂、站用电中断的状况下，为继电爱护、断路器跳合闸、载波通讯供应直流电源，其稳定运行干脆影响着电力系统的平安牢靠运行。变电站直流电源主要由以下四个部分组成：蓄电池系统、充电模块部分分为沟通整流及稳压整流、微机监控部分、调压模块部分。目前，现代直流电源的发展正以高频开关技术为基础，并兼备高频化、高效率、大功率、无污染和模块等特点。在管理方式上，结合计算机网络技术的发展，形成多级计算机网络的集中监控管理系统。直流电源系统的监视系统是整个系统的核心部分，它的主要作用是把各变电站直流设备的信息上送到监控中心以供查询，同时各监控中心也向各变电站发送限制吩咐，由系统执行，还可以刚好发觉设备运行的不正常状态，刚好处理。直流电源系统的典型配置如图1所示。图1直流电源系统的典型配置图直流电源系统主要分为三大部分：直流回路的绝缘检测单元、交直流参数监控单元、电池巡检单元。目前各个厂家的产品还存在以下问题：(1)直流接地故障率始终排在电气故障首位，缘由是检测方法不足，直流传感器检测主要是易损坏、干扰严峻，沟通传感检测则受分布电容的影响，且须注入肯定信号;(2)参数监控单元主要是检测母线电压及电流，沟通侧电压及直流侧电流电压等，目前此部分监控系统只是将数据简洁检测和干脆上调，缺少自我分析和实时自我故障处理实力;(3)各部分之间运用不同的通讯规约，使对综自系统进行通讯时，必需重新统一软件规约;(4)不同单元间的组态不便，使得在运用过程中用汇编语言更改或重新编写软件时不便利，简洁出错，操作性差。针对以上状况，我们推出了PZWG2000系列智能型触摸屏限制直流高频开关电源系统。此系统的信息采集及处理可就地完成，实时性强，信号不受干扰，配线敏捷，组态便利，网络功能强，可在线调控上传数据，自检功能完善，强大的多媒体及动画功能，友好的中英文人机显示图界，双重限制原理，使系统更具牢靠等优点。2系统构成及功能2.1硬件配置PZWG2000智能型触摸屏限制直流系统为模块式结构，模块间可随意组合，可以依据不同用户的不同要求组合系统。一个完整的系统由五个部分组成：监控后台(主限制单元)、充电管理单元(高频单元)、电池管理单元(电池巡检单元)、绝缘检测单元及调压单元。其中主限制单元即监控后台为本系统的核心部分。监控后台监控后台是通过可触摸式工控机来实现并作为全面管理电源系统运行。它可在线记录、统计、分析并实时打印各种运行数据。人机界面为高亮度的彩色大屏幕LCD显示屏。具有显示清楚、直观、操作便利等优点。通过串行的RS232/RS485口，与变电站内的综合自动化系统或地区调度联系，实现四遥功能，即遥测、遥信、遥控及遥调功能，从而实现变电站电源系统的无人值守。图2监控单元原理框图充电管理单元它是主控单元和充电机的接口部分，通过它限制充电机按最适合维护电池的充电曲线自动分阶段地给电池充电，延长运用寿命。同时监测充电机的运行状态，在其出现故障时通过主控单元向操作者及上位机发出报警信号，便于管理人员刚好解除故障。高频整流模块采纳目前国际上先进的有源功率因数校正技术(PFC)和软开关脉冲宽调制技术PWM，自主均流，并可带电插拔，热修理，其原理图见图3。图3充电管理单元原理框图绝缘检测单元除可监视母线电压与绝缘外，还可对各直流接地支路进行推断。绝缘检测单元采纳平衡桥及不平衡桥相结合的原理，检测母线对地绝缘状态，不向直流系统输入信号，不受制于馈线对地电容的影响，支路检测采纳差值计算方法，可精确计算出正负母线接地阻抗。对于多条支路同时发生一点或平衡接地均可检测出。其原理图见图4。图4绝缘检测单元原理框图电池管理单元可对蓄电池的各种状态进行检测，对蓄电池的电压、电流、温度及容量进行实时检测，通过LCD屏显示单体电池信息、整组信息，具有电池过压、回路过流、电池亏容、电池过温、整组欠压等告警功能，并有串行通讯口，可将信息传送至监控单元。电池管理单元采纳电压检测和内阻检测相结合的方法来推断电池是否失效。内阻测量采纳国内首创、国际一流的测试方法，通过向电池组两端注入低频沟通信息，通过科学算法，结合电压检测模块的单电池采样，奇妙地计算出每一节电池的精确内阻。图5电池管理单元调压单元通过调压单元将充电机的输出电压调整至合理的供电范围内，更加牢靠给馈出单元供电。该单元主要是通过二极管降压原理，可敏捷自动配置降压范围，一般设置为15V～35V可调。整个系统监测全面，各单元之间相互独立，任何一个单元的退出都不影响其它单元的正常运行，系统的监控后台可限制和监视整个系统，但各单元和监控后台之间也是相互独立的，假如监控后台出现故障，系统仍能维持正常供电。2.2软件应用PZWG2000采纳ADS2000为主控软件，采纳NATIONALINSTRUMENT公司的虚拟仪器开发环境LabWindows/CVI编制而成。软件采纳模块化设计，融合面对对象编程技术。该软件运行于Windows环境下，中英文图形智能界面，实时显示、监测、限制系统运行状态。可实现全自动无人值守运行。为实现对上述智能直流电源硬件系统的有效定理，主控软件ADS2000采纳模块化设计方法，相应的模块主要有数据采集和处理模块、数据显示模块、系统设置模块、打印模块以及通讯模块等。2.3各模块的作用系统设置模块系统设置模块完成出厂设置和维护设置，出厂设置由生产厂通过硬键盘进行设置，不连键盘不能设置;维护设置由用户进行设置，运用软件系统的软键盘进行输入，并且须要输入维护级密码，设置错误可复原缺省设置。系统运行时越限语音报警，并可进行文字提示。打印模块由运行界面中的打印按钮调用，负责系统运行数据以及报警信息等内容的打印。数据采集和处理模块系统采纳了集散式限制系统结构，系统的信息采集与处理由“充电管理单元”、“馈线管理单元”和“电池管理单元”三个独立的模块分别完成，各模块内部都有独立的限制器，各单元可独立于限制单元和其它单元工作，使产品的牢靠性及可维护性大大提高，三个独立的模块各自有自己的通讯口，具备自己的通讯功能。数据采集和处理模块负责通过串口接受三个单元上传的数据，并依据各自的通讯协议进行处理，然后由数据显示模块加以显示。通信模块通讯模块将存储文件通过MODEM传输到指定网络地址，ADS2000实行计算机组网方式，异地异域甚至可以通过Internet组网，软件面对网络设计，系统通过Windows系统支持的任何一种网络和通讯与上位机通讯。数据显示模块负责为用户输入和数据供应友好界面，除主运行界面外，还包括直流电源系统图、蓄电池监测、绝缘监测、系统设置、打印日志、历史纪录以及帮助等子界面。在帮助子界面中运用语言导向，可帮助用户进行故障问题的分析及处理。语音报警模块语音报警模块在系统出现报警时，为用户供应多媒体语音报警，提示值班人员刚好处理问题，避开重大问题的发生。主程序运行模块主程序运行模块完成模块的有机结合，负责软件系统的运行管理。2.4系统优点⑴直流电源系统可实时地将运行数据及故障记录生成相应的文件自动存入计算机，用户可以随时调用。系统配备多媒体音箱，一旦发生系统故障，将会启动相应的语音报警。故障清除后音响自动解除。⑵系统出现故障时，用户只要点击界面上的帮助栏，即可找到故障缘由及相应的处理方法，大大缩短故障解除时间，削减用户损失。⑶系统配备详尽的资料库，其中包含元件库、运用说明书、图纸库。系统中所运用元件及相应型号及图纸在库中均可随时查阅。便利用户日常维护。3系统的网络在线化计算机网络化使传统直流电源系统产生质的飞越，网络化大大地削减了设备连接方式，通讯智能化设备以实现在网络环境下的产品在线维护及升级。当系统出现故障时，主限制模块将故障设备信息上传至指定网址，并通过分析在线解除故障，更快更平安地保证电力系统的平安运行。同时，产品实现了在线升级，PZWG2000系统中配置了在线升级功能，通过网络传输并在线下载，经过识别后即可分别写入各管理单元中实现产品的在线升级，削减用户的运行成本，满意用户的经济效益最大化。4结束语智