GZDW直流电源系统说明书.doc

1、GZDW 微机监控高频开关直流电源系统 技术手册 精品 感谢下载载 GZDW系列微机监控高频开关 直流电源系统 技 术 手 册 (V1) 深圳市科陆电源技术有限公司 深圳市科陆电子科技股份有限公司 GZDW 微机监控高频开关直流电源系统 技术手册 I 目录 直流电源系统.I 目录.I 第一章 系统概述.- 1 - 1.1 引言.- 1 - 1.2 系统型号定义及设备命名方法.- 1 - 1.2.1 微机监控高频开关直流电源系统型号及含义.- 1 - 1.2.2 系统内设备命名 .- 2 - 1.3 系统功能特点 .- 2 - 1.4 系统环境参数 .- 3 - 1.5 系统技术参数 .- 3

2、- 1.6 系统工作原理 .- 3 - 1.7 系统结构.- 5 - 第二章 高频整流模块.- 6 - 2.1 概述.- 6 - 2.2 模块特点.- 6 - 2.3 工作原理.- 7 - 2.4 均流技术.- 7 - 2.5 主要技术指标 .- 7 - 2.6 整流模块的型号.- 8 - 2.7 机械外形.- 9 - 2.7.1 外形尺寸.- 9 - 2.7.2 前面板.- 9 - 2.7.3 后面板.- 10 - 第三章 监控系统.- 11 - 3.1 CL6880V2 直流电源系统监控装置 .- 11 - 3.1.1 概述.- 11 - 3.1.2 性能和特点.- 11 - 3.1.3

3、机械外形 .- 12 - 3.1.4 CL6880V2 监控显示界面及操作说明 .- 14 - 3.2 CL6887 高频开关电源交流配电监控模块.- 30 - 3.2.1 概述.- 30 - 3.2.2 性能和特点.- 31 - 3.2.3 机械外形 .- 31 - 精品 感谢下载载 3.3 CL6888 高频开关电源直流配电监控模块.- 33 - 3.3.1 概述.- 33 - 3.3.2 性能和特点.- 34 - 3.3.3 机械外形 .- 34 - 3.4 CL6881V2 高频开关电源开关（量）监测模块.- 36 - 3.4.1 概述.- 36 - 3.4.2 性能和特点.- 36

4、- 3.4.3 机械外形 .- 36 - 第四章 系统通用组件 .- 38 - 4.1 CL6890 系列数显变送器.- 38 - 4.1.1 概述.- 38 - 4.1.2 型号命名 .- 38 - 4.1.3 产品特点 .- 39 - 4.1.4 产品规格 .- 39 - 4.1.5 性能指标 .- 39 - 4.1.6 接线图.- 40 - 4.2 CL6891 系列硅链降压装置.- 40 - .2.1 概述.- 40 - 4.2.2 型号命名 .- 40 - 4.2.3 产品特点 .- 40 - 4.2.4 技术参数 .- 41 - 4.2.5 接线图及结构图.- 41 - 4.3 C

5、L6884 型微机直流系统绝缘监测仪.- 42 - 4.3.1 概述.- 42 - 4.3.2 面板布置及说明.- 43 - 4.3.3 操作说明 .- 48 - 4.3.4 通信协议 .- 52 - 4.3.5 注意事项 .- 55 - 4.4 CL6882V2 蓄电池巡检采集模块.- 55 - 4.4.1 概述.- 55 - 4.4.2 功能和特点.- 55 - 4.4.3 工作原理 .- 56 - 4.4.4 技术指标 .- 56 - 4.4.5 机械外形 .- 56 - 第五章 系统结构 .- 58 - 5.1 一体柜系统.- 58 - 5.1.1 系统特点 .- 58 - 5.1.2

6、 交流配电单元的工作原理及结构.- 59 - 精品 感谢下载载 5.1.3 直流馈电单元的工作原理及结构.- 60 - 5.1.4 一体柜内部结构.- 64 - 5.2 组屏柜系统.- 64 - 5.2.1 系统特点 .- 65 - 5.2.2 充电柜的原理及使用说明.- 65 - 5.2.3 馈电柜的工作原理及使用说明.- 67 - 5.2.4 联络柜的工作原理及使用说明.- 70 - 5.2.5 分电柜的工作原理及使用说明.- 70 - 附 录 A 系统接线方案.- 70 - 附 录 B 绝缘监测仪接线图 .80 GZDW 微机监控高频开关直流电源系统 技术手册 - 1 - 第一章 系统概

7、述 1.1 引言 深圳市科陆电源技术有限公司是科陆电子集团的子公司，是主要从事功率电子变换技 术、自动控制和信号防雷技术的开发与应用的公司，是一家集科研、开发、制造、销售为 一体的股份制民营高科技企业。拥有一批由行业资深人员组成的研发队伍，丰富的现场经 验。 深圳市科陆电源技术有限公司生产的 GZDW 系列微机监控高频开关直流电源系统， 已经广泛应用于发电厂、水电站、各类变电站、开闭所，以及铁路、化工、矿山等行业。 最早在 1996 年初投入运行的产品，至今仍可靠运行，发挥着重要作用。 1.2 系统型号定义及设备命名方法 1.2.1 微机监控高频开关直流电源系统型号及含义 蓄电池种类说明： 蓄

8、电池种类 (F、M、Z、G、C) 直流额定电流（A） 直流标称电压（V） 蓄电池额定容量及组数(双组电池2、 用 Ah 表示) 设计序号 微机监控 电力系统 直流电源 柜 G G Z Z D D WW- -/ / /- - 精品 感谢下载载 目前常用的有：F 固定型防酸式铅酸蓄电池；M 阀控式密封铅酸蓄电池； 仍在使用的有：Z 中倍率镉镍蓄电池；G 高倍率镉镍蓄电池；C 超高倍率镉镍蓄电池。 系统接线设计序号说明：（图纸详见附录） 30：单电池组，单母线分段，无降压装置，控制母线不带整流模块。 31：单电池组，单母线不分段，无降压装置，控制母线不带整流模块。 32：单电池组，单母线分段，带降压

9、装置，控制母线不带整流模块。 33：单电池组，单母线不分段，带降压装置，控制母线不带整流模块。 34：单电池组，单母线分段，带降压装置，控制母线带整流模块。 35：单电池组，单母线不分段，带降压装置，控制母线带整流模块。 40：双电池组，单母线分段，双组整流模块单一电压输出，无降压装置。 41：双电池组，单母线分段，双组整流模块单一电压输出，带降压装置。 42：双电池组，单母线分段，三组整流模块单一电压输出，无降压装置。 1.2.2 系统内设备命名 1.2.2.1 高频整流模块命名： 产品代号说明： CL6810C 经典软开关“易用 EASY”系列（风冷） CL6818 专利谐振软开关“酷 C

10、OOL”系列（直冷、风冷） 1.2.2.2 其它监控和采集模块命名见下表。 科陆公司产品代号产品名称 CL6880V2 直流电源系统监控装置 CL6881V2 高频开关电源开关（量）监测模块 CL6882V2 蓄池巡检采集模块 CL6887 高频开关电源交流配电监控模块 CL6888 高频开关电源直流配电监控模块 CL6884 微机型直流系统绝缘监测仪 表 1-1 CL 6810C / 输出电压 输出电流 产品代号 科陆公司 精品 感谢下载载 1.3 系统功能特点 采用模块化设计，先进的 DCS 模式组建系统，灵活可靠。 高频开关整流模块系列化，根据容量需求实现高性价比的配置，可以组建 658

11、000Ah 的系统。 采用软开关技术设计的高频开关整流模块，高效长寿命。 极宽的电压输入范围，电网适用性强。 整流模块N+1 热备份，可带电热 插拔，在线维护，方便快捷。 硬件低差自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度小。 安全性好，三级防雷和高强度的电绝缘防护措施。 可选绝缘检测仪实时监测母线及各支路对地绝缘状况，确保系统和人身安全。 系统执行 IEC、UL 等国际标准，可靠性与安全性有充分保障。 监控模块采用大屏幕液晶显示，全中文界面。 系统所有运行参数都可以通过监控模块设定，界面友好，操作方便。 具有强大的通讯功能，提供 CDT92、101、103、MODBUS 通讯规约，方便与变电所

12、 RTU 装置或 电厂计算机监控系统 DCS 相连。 声光告警功能：系统故障时产生声光告警。 提供包括 RS-232/RS-485 三遥接口，实现对电源系统的“遥测、遥控、遥信”以及实现无人值守。 蓄电池自动管理及保护，实时自动检测各蓄电池单体的端电压，总电压和温度，充、放电电流，并 控制蓄电池的均充和浮充状态。 显示查询系统的各种实时或者历史监控信息。 1.4 系统环境参数 大气压 76-105KPa 用于户内、且通风良好，周围空气温度不高于+50，不低于-25；设备停用期间，周围空气允许 为-25。 环境的最大相对湿度不超过 93%（相当于环境温度 205时） 。 使用地点无强烈振动和冲击

13、，安装垂直倾斜度不超过 5%。 使用地点无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体、无严重尘埃、无严重霉菌、无导电微粒和爆炸危险介 质，无强电磁场干扰。 精品 感谢下载载 周围空气温度变化率不超过 5/h，相对湿度变化率每小时不超过 5%。 交流输入频率波动范围不超过2%。 输入交流电压幅值的持续波动范围不超过额定值的20%。 柜体尺寸（mm）：2260800600 或 2360*800*600。 防护等级：IP20IP4X 可选。 1.5 系统技术参数 输入电压范围：323V437V（三相五线制）或 187253V（单相三线制） 频率：50Hz10% 输出电压范围：198V286V 连续可调或 9914

14、3V 连续可调 输出稳压精度：0.2% 输出稳流精度：0.5 % 输出电压纹波系数：0.05% 开机浪涌：无 整流系统中均流不平衡度：5% 整流系统综合效率：96%（CL6818 整流器理想状态达到 96%） 控制母线电压：2205%或 110V5%（有降压硅链的系统） 噪声：45dB(离机柜正前方 1m 处)。 平均无故障工作时间：200,000h 1.6 系统工作原理 直流电源系统由交流配电部分、整流部分、直流馈电部分、监控部分组成。其中交流配电部分主要由交流 配电单元组成。整流部分由整流模块组成。直流馈电部分由降压硅链、绝缘监测、合闸回路和控制回路组 成，监控部分由监控装置、配电监控、开

15、关（量）监测等组成。原理图如图 1-1 所示。 合闸回路控制回路 精品 感谢下载载 监控装置 交流输入 馈线输出 整流模块 电池 交流正常时 交流停电或异常时 负载 图 1-1 直流电源系统原理框图 1.交流输入正常 当交流电源输入正常时，两路交流电源采用一主一备工作，通过交流接触器互锁，由高频开关电源交流配 电监控模块（CL6887）控制、选择主回路输入，经交流断路器送入各高频开关整流模块。高频开关整流 模块将交流电转换为 220V 或 110V 的直流，所有整流模块的输出并联在一起，一方面给蓄电池组充电， 另一方面给负载提供正常的工作电流。 2.交流输入异常或停电 当交流电源输入异常或停电

16、时，高频整流模块停止工作，负载由蓄电池组供电。系统监控装置监测蓄电池 组电压、当蓄电池组放电到设置的欠压点时，系统监控装置告警。交流电源恢复正常后，高频开关整流模 块对蓄电池组进行补充电。若蓄电池组电压降低到设置浮充电压的 85%时，系统监控装置作出判断，将 自动启动均充过程，待均充过程结束后进入浮充，否则直接进入浮充。 交流电源输入正常和异常时的能量传递如见图 1-2。 图1-2 直流电源系统能量流程图 监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制，充电柜、馈电柜的运行参数、高频整流模块运行参数分别 电池巡检仪 交流配电模块 绝缘检测仪 直流配电模块 交流输入 精品 感谢下载载 有高频开关电源交

17、流配电监控模块（CL6887） 、高频开关电源直流配电监控模块（CL6888）采集处理， 然后通过串行通讯口把处理后的信息上传给监控装置（CL6880V2） ，由监控装置统一处理后，显示在液 晶屏上。同时可通过人机交互操作方式对系统进行设置和控制，根据需要还可进入远程监控。监控装置对 每个整流模块进行均/浮充控制，限流控制等，以保证蓄电池的正常充电，延长蓄电池的寿命。 1.7 系统结构 GZDW 系列微机监控高频开关直流电源系统结构有一体柜系统和组屏柜系统两种。一体柜系统由一个机 柜组成，组屏柜系统由两个或多个机柜组成。下面分别列出一体柜系统和组屏柜系统的系统结构组成清单。 一体柜系统结构组成

18、清单： 名 称 组件型号数量备注 一体柜柜体2260（2360） 800600 1 面 监控装置 CL6880V2 1 台 整流模块 CL6810/CL6818 8 台（选配） 硅链降压装置 CL6891 1 台（选配） 交流配电监控模块 CL6887 1 台 直流配电监控模块 CL6888 1 台 开关（量）监测模块 CL6881V2 1 台（选配） 绝缘监察继电器 ZJJ-3SA 1 只 闪光装置 DXW-2A 1 只（选配） 仪表显示单元1 套 直流馈电单元1 套 交流配电单元1 套 一 体 柜 安装附件1 套 注：可根据用户需要配置绝缘监测仪（CL6884） 、电池柜及蓄电池巡捡采集模

19、块 （CL6882V2） 。 表 1-2 一体柜系统结构组成表 组屏柜系统组成清单： 名 称 组件型号数量备注 充电柜柜体 2260（2360） 800600 面根据模块数量配置 充 电 柜 监控装置CL6880V2 1 台 精品 感谢下载载 名 称 组件型号数量备注 整流模块 CL6810/CL6818 台 硅链降压装置 CL6891 1 台（选配） 交流配电监控模块 CL6887 1 台 直流配电监控模块 CL6888 1 台 仪表显示单元 1 套 交流配电单元 1 套 安装附件 套根据充电柜柜体数量配置 馈电柜柜体 2260（2360） 800600 面根据馈线支路数配置 开关（量）监测

20、模块 CL6881V2 1 台（选配） 绝缘监测仪 CL6884 1 台 仪表显示单元 1 套 直流馈电单元 1 套 联络单元 1 套（选配） 母线小室1 套 馈 电 柜 安装附件 套根据馈电柜柜体数量配置 联络柜柜体 2260（2360） 800600 1 面（选配） 根据系统接线方案配置 联络单元 1 套（选配） 仪表显示单元 1 套 联 络 柜 安装附件 1 套 分电柜柜体 2260（2360） 800600 面（选配） 根据系统要求配置 开关（量）监测模块 CL6881V2 1 台（选配） 绝缘监测仪 CL6884 1 台 仪表显示单元 1 套 电源进线刀开关1 台 直流馈电单元 1

21、套 分 电 柜 安装附件 套根据分电柜柜体数量配置 注：可根据用户需要配置电池柜、蓄电池巡捡采集模块（CL6882V2） 。 表 1-3 组屏柜系统结构组成表 精品 感谢下载载 第二章 高频整流模块 2.1 概述 高频开关整流模块是电力操作电源的核心部件，拥有采用当前国际上流行的全桥移相软开关技术开发 成功 CL6810C“易用 easy”系列，采用自主创新的谐振软开关技术开发成功的 CL6818“酷 cool”系列， 具有效率高、可靠性好的优点，大量应用于电力操作电源系统中。 CL6810C“易用 easy”系列是风冷散热方式，具有功率密度大且成本相对较低，适合 组建大容量的系统；CL681

22、8“酷 cool”系列效率更高，温升更低，寿命更长，采用直冷 散热方式，无风扇，模块内部不集灰尘，适合环境多尘埃的场合，减少用户的维护量，是 本领域最好的模块之一。 2.2 模块特点 CL6810C“易用 easy”系列采用高频全桥移相 ZVS 技术，PWM 管理芯片，采用现今最新型工业级 UCC2895DW，控制可靠，功率密度高、体积小。 CL6818“酷 cool”系列采用自主创新的谐振软开关技术，效率可达业界最高-97%。 主要元器件均具有 ISO9000 资质,生产工艺要求极为严格,从而保证了产品的可靠性； 模块电气的输入输出采用一体化航空插件，支持热插拨，拆装、维修十分方便； 支持

23、N+1 冗余备份模式，可大大提高直流电源柜之可靠性； 具备电磁兼容和安规要求，符合 IEC 相关标准； 模块应用低差自主均流技术，N+1 运行时，具有理想的均流性能； 直流输出为无级限流方式，可根据负载电流，电池容量自动调压、限流； 模块有短路自回缩特性，即使处于长期短路状态，模块也不致损坏； 摸块具有多组自检、故障警示功能，如输入过、欠压，输出过、欠压、过流等； 模块与微机监控器之间通过隔离的 RS485 接口进行数据通信，有中断自恢复功能，通信更可靠； 壳体为板块结构，可分块自如拆装。 精品 感谢下载载 2.3 工作原理 图 2-1 整流模块原理框 三相交流电源经过 EMI 滤波器输入到整

24、流电路，将交流整流为脉动的直流输出，通过无源 功率因数校正（PFC）电路，将脉动的直流转换为平直的直流电源，DC/AC 高频逆变器将 直流转换为高频交流电源，通过高频整流电路将高频的 AC 转换为高频脉动的直流，此直 流通过高频滤波输出。 其中 DC/AC 高频变换电路在移相调制电路的控制下通过调整变换电路的移相宽度，以实现电压调整（包 括稳压和电压整定） 。 整个充电模块在微机系统的监控下工作，包括模块的保护、电压调整等，同时微机实现将充电模块 的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。 2.4 均流技术 整流模块采用先进的低差自主均流技术，N1 个模块并机工作时，具有非常理想的均流

25、性能，工作原 理如图 2-2 所示。 图 2-2 整流模块多台并联的均流原理框图 2.5 主要技术指标 整流模块主要技术参数见表 2-1。 精品 感谢下载载 项目指标 输入电压三相 AC380V20% 电网频率 50Hz10% 开机浪涌电流 30A 浮 充 90143V185286V 输出电压 均 充 115143V230286V 输出电压额定值 110V220V 输出电流额定值 10A20A40A10A20A30A 输出电流调节范围 111 A 222 A 444 A 111A 222 A 333A 负载调整率 0.2% 电压调整率 0.1% 稳压精度 0.2% 稳流精度 0.5% 纹波系数

26、 0.05% 效 率 96% 功率因数 0.95 输入电流谐波含量 30% 均流不平衡度 3.0% 输入过压保护 456V5% 输入欠压保护 304V5% 输出过压保护 150V5V300V10V 输出欠压告警 90V5V190V5V 输入对地 10M 输出对地 10M 绝缘电阻 输入对输出 10M 输入对地 2000VAC，时间 1min，漏电流 10mA 输出对地 2000VAC，时间 1min，漏电流 10mA 绝缘电压 输入对输出 2000VAC，时间 1min，漏电流 10mA 环境温度 -2550 环境湿度日平均相对湿度95%，月平均相对湿度90% 噪 声 45dB 平均无故障时间

27、200，000H 表 2-1 技术指标 2.6 整流模块的型号 整流模块主要有以下几种型号： 精品 感谢下载载 CL6810C-10A/220V; CL6810C-10A/110V CL6810C-20A/220V; CL6810C-20A/110V CL6810C-30A/220V; CL6810C-40A/110V 2.7 机械外形 2.7.1 外形尺寸 整流模块的外形尺寸如下图所示： 图 2-3 整流模块外形尺寸图 2.7.2 前面板 图 2-4 整流模块前面板 精品 感谢下载载 CL6818 和 CL6810C 高频开关整流模块的典型面板见图 2-4 所示，前面板显示作用如下： 数码管

28、：具有 4 位数，用于循环显示模块输出电压、输出电流、手动设置电压、手动设置电流以及 模块地址； 6 个 LED 指示灯：分别表示电压单位（V） 、电流单位（A） 、实测显示、手动显示、调压、调流等； 手动/自动切换开关：用于模块输出电压和电流在自动给定和手动给定之间切换； 循环按键：用于各显示值的循环显示； 复位按键：用于监控部分的复位； 通风孔：用于模块风扇抽风散热； 把手：便于模块插拔。 数码管的显示说明如下： 开机的初始状态显示为模块实际输出电压。电压显示有 1 位小数，电流有 2 位小数； 数码管显示的模块地址，格式为：A.012，后两位“12”为地址号。改进型的版本，显示模块地址

29、的格式为：1.412， “1.4”为软件版本号， “12”为地址号； 当“循环”按键不操作时，大约 2 分钟后自动转为显示实测电压（初始状态） ；大约 5 分钟后，数码 管关闭，LED 指示灯仍按原来状态显示； 每按一次“循环”按键时，数码管显示的内容都不同，其具体含义见表 2-2。 序 号 电压 (V) 电流 (A) 实测 显示 手动 设置 数码显示内容可做的操作/含义 1 亮亮实际输出电压 2 亮亮实际输出电流 3 亮亮手动运行时的设置电压值可调节“调压”电位器 4 亮亮手动运行时的限定电流值可调节“调流”电位器 5 本模块通信地址 6 闪烁输入电压异常 7 闪烁限流工作状态 8 闪烁通信

30、异常 表 2-2 2.7.3 后面板 整流模块的后面板布置有 JMD18T 航空插件，及接地安装螺钉。其布置图如下： 精品 感谢下载载 图 2-5 整流模块后面板图 图 2-6 JMD18T 航空插件引脚图 JMD18T 航空插件引脚的说明： 交流输入：1、2、3 脚分别接 A、B、C 三相电源； 直流输出：11、12 脚并联输出直流正极，13、14 脚并联输出直流负极； 均流：6、9 脚并联为均流（） ，7、10 脚并联为均流（+） 。 第三章 监控系统 3.1 CL6880V2 直流电源系统监控装置 3.1.1 概述 直流电源监控装置（CL6880V2）采用串行总线结构、分散控制集中管理模

31、式，其监控系统组织结构见图 3-1-1。直流系统中各功能模块均为具有 CPU 的智能化单元，均具有自诊断能力；模块与监控器之间全部 是串口通讯；任一模块故障时，不会影响其他单元的正常运行，集中监控器能及时通过告警反应当前的故 障模块。先进的控制逻辑和通讯校验算法，可确保在任何干扰环境下，都不会使系统产生误动。 后台监控设备 精品 感谢下载载 3.1.2 性能和特点 资源丰富的软硬件平台。采用嵌入式 ARM 处理器，工作频率可以高达 200MHz ；采用轻型 Linux 操作系统，64M 字节的 DRAM,64M 字节的 flash，支持 7 个 RS232/RS485 串口，2 个 USB H

32、OST 端口可支持 USB 键盘和鼠标，10M 网络接口。丰富的软硬件资源为系统不断升级和完善提供 保障。 10.4 寸大屏幕 TFT 真彩色液晶汉字显示，采用触摸屏操作，内置软件键盘可直接进行全部操作，很 好的解决了按键失效问题，Windows 界面风格，操作简捷方便，并提供操作提示信息。 智能化程度高，能非常准确地定位系统的故障信息并告警；包括交流异常、直流异常、模块故障、 通讯中断、蓄电池工况异常、电器故障、充电机工作异常、开关跳闸、绝缘异常等。 具有蓄电池浮充电压自动温度补偿功能, 温度补偿系数可以根据电池类型不同而设定，典型值 0.001V/。蓄电池智能化管理,具有常规的稳压、稳流、

33、均浮充转换等功能；支持两组蓄电池并联 工作。 与充电模块采用串口通讯方式，输入、输出电气隔离设计。 提供与绝缘监测仪通讯的独立接口，支持多种绝缘监测仪，可有效防止远离主屏的绝缘监测仪对主 系统的干扰。对外接口全部采用数据通讯口，提供与直流系统电气完全隔离的 RS232/RS485 接口 供远程监控使用，支持的规约包括 CDT92、101、103、MODBUS 等。通讯数据可按照用户要求配 置。 数据资源丰富，多种数据查询手段，包括表格、图形以及分析数据等。 所有告警有汉字记录并显示以及光字牌显示；最大支持 512 条带时标的历史告警记录，滚动显示， 不需要人工删除。 系统可以任意组屏，灵活的系统配置手段，灵活的参数设置，方便系统改造升级。具体可设置的主 要参数包括：蓄电池容量、交直流告警门限、温度补偿系数、电池节数量（最大