直流电源的ppt课件.ppt

1、、前言n n电力直流电源系统，适用于大中小型发电厂、变电力直流电源系统，适用于大中小型发电厂、变电所，作为高压断路器直流操作机构的分、合闸、电所，作为高压断路器直流操作机构的分、合闸、继电保护、自动装置、继电保护、自动装置、信号装置等使用的操作电信号装置等使用的操作电源及事故照明和控制用直流电源。源及事故照明和控制用直流电源。n n 目前，电力系统使用的直流电源已大部分采用高目前，电力系统使用的直流电源已大部分采用高频开关电源频开关电源,相控电源作为被淘汰产品也有部分在相控电源作为被淘汰产品也有部分在使用。使用。n n相控电源的纹波、高次谐波干扰大，效率低及体相控电源的纹波、高次谐波干扰大，效

2、率低及体积庞大，监控系统不完善，难以满足综合自动化积庞大，监控系统不完善，难以满足综合自动化及无人值守变电站或发电厂的要求。及无人值守变电站或发电厂的要求。n n高频开关电源具有稳压、稳流精度高，体积小、高频开关电源具有稳压、稳流精度高，体积小、重量轻、效率高，输出纹波及谐波失真小、自动重量轻、效率高，输出纹波及谐波失真小、自动化程度高等优点，在邮电、电力、航空航天、计化程度高等优点，在邮电、电力、航空航天、计算机及家电等领域已逐步取代相控电源算机及家电等领域已逐步取代相控电源 高频开关直流电源系统引用的标准、高频开关直流电源系统引用的标准、规范：规范：电力用直流操作电源和交流不间断电源装置

3、GB/T19826-2005电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求DL/T 5044-2004火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定DL/T459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件DL/T 856-2004 电力用直流电源监控装置DL/T781-2001 电力用高频开关整流模块DL/T5120-2000 小型电力工程直流系统设计规程DL/T 724-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程 2、电力操作电源关键词的定义:n n1.1.电力操作电源：适用于大中小型发电厂、变电所，作为高压断路电力操作电源：适用于大中小型发电厂、变电所，作为高压断路器直流操器直流操 作机

4、构的分作机构的分/合闸、继电保护、自动装置、合闸、继电保护、自动装置、信号装置信号装置等使用的操作电源及事故照明和控制用直流电源称为电力操作电源。等使用的操作电源及事故照明和控制用直流电源称为电力操作电源。n n2.2.充电模块：采用模块化高频开关充电模块：采用模块化高频开关PWMPWM变换技术，将交流变成直流的变换技术，将交流变成直流的静止型电力变换器，其主要功能是实现蓄电池的均静止型电力变换器，其主要功能是实现蓄电池的均/浮充功能，所以浮充功能，所以称为充电模块。称为充电模块。n n3.3.充电充电/浮充电装置：多个充电模块并联，实现蓄电池均浮充电装置：多个充电模块并联，实现蓄电池均/浮充

5、充电浮充充电和常规负荷供电功能的装置。和常规负荷供电功能的装置。n n4.4.监控模块：电力操作电源系统的充电模块统一受控于一台中央控监控模块：电力操作电源系统的充电模块统一受控于一台中央控制系统，该系统采用模块化结构，实现系统的制系统，该系统采用模块化结构，实现系统的“四遥四遥”功能，这样的功能，这样的系统称为监控模块。系统称为监控模块。n n5.5.均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电，以及大容量放电后的补充充使其恢复到规定的范围内而进行的充电，以及大容量放电后的补充充电，通称为均

6、衡充电。电，通称为均衡充电。n n6.6.浮充电：在系统正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄浮充电：在系统正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。处于备用。n n7.7.正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电（包括限流均充正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电（包括限流均充和恒压均充两个过程）转到浮充电的过程。和恒压均充两个过程）转到浮充电的过程。n n8.8.定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致的电池单定时均充：为了防止电池处于长期浮充

7、电状态可能导致的电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电。体容量不平衡，而周期性地以较高的电压对电池进行均衡充电。n n9.9.限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电流对电池充电。n n10.10.恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。n n11.11.控制负荷：用于电气和热工的控制、信号装置和继电保护、自动控制负荷：用于电气和热工的控制、信号装置和继电保护、自动装置以及仪器仪表等小容量负荷称为控制负荷。这类负荷在发电厂、装置以及仪器仪表等小容量负荷称为控制负荷。这类负荷在发电厂、

8、变电所中数量多、范围广，但容量小。变电所中数量多、范围广，但容量小。n n12.12.动力负荷：在发电厂中，直流润滑油泵电动机、氢密封油泵电动动力负荷：在发电厂中，直流润滑油泵电动机、氢密封油泵电动机、电磁操作的断路器合闸机构、交流不停电电源装置、直流照明等机、电磁操作的断路器合闸机构、交流不停电电源装置、直流照明等大功率的负荷称为动力负荷。这类负荷在发电厂中容量较大，对蓄电大功率的负荷称为动力负荷。这类负荷在发电厂中容量较大，对蓄电池容量及设备选择起着决定作用。在变电所中，主要是电磁操作机构。池容量及设备选择起着决定作用。在变电所中，主要是电磁操作机构。n n13.13.控制和动力母线：控制

9、负荷和动力负荷对直流操作电源的要求不控制和动力母线：控制负荷和动力负荷对直流操作电源的要求不同，一般情况下分设控同，一般情况下分设控 制和动力母线。在电厂，控制和动力则由单独制和动力母线。在电厂，控制和动力则由单独的直流设备分别提供，常规控制为的直流设备分别提供，常规控制为110V110V系统，动力为系统，动力为220V220V系统；在系统；在变电所，由于设备容量较小，控制和动力则由同一设备提供。变电所，由于设备容量较小，控制和动力则由同一设备提供。n n14.14.核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，核对性放电：在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，以规定的放电电流

10、进行恒流放电，只要有单节电池达到了规定的放电以规定的放电电流进行恒流放电，只要有单节电池达到了规定的放电终止电压，即停止放电，然后根据放电电流和放电时间，计算出蓄电终止电压，即停止放电，然后根据放电电流和放电时间，计算出蓄电池组的实际容量，称为核对性放电。池组的实际容量，称为核对性放电。n n15.15.终止电压：蓄电池容量选择计算中，终止电压是指直流系统的用终止电压：蓄电池容量选择计算中，终止电压是指直流系统的用电负荷，在指定放电时间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。对电负荷，在指定放电时间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。对蓄电池本身而言，终止电压是指蓄电池在不同放电时间内及不同放电蓄

11、电池本身而言，终止电压是指蓄电池在不同放电时间内及不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。一般情况下，前者的要求比后者率放电条件下允许的最低放电电压。一般情况下，前者的要求比后者要高。要高。3、电力操作电源系统的原理：n n两路交流输入经交流配电单元互投后选择其中一路交流输两路交流输入经交流配电单元互投后选择其中一路交流输入提供给充电模块；入提供给充电模块；n n充电模块输出稳定的直流电源，一方面对蓄电池组补充充充电模块输出稳定的直流电源，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控制输出，为电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控制输出，为负载提供正常的工作电流；负载提供正

12、常的工作电流；n n绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地绝缘状绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地绝缘状况；况；n n集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单元、直流母线和蓄电池组等运行参数的采电、绝缘监测单元、直流母线和蓄电池组等运行参数的采集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口接受后台操集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口接受后台操作员的监控。作员的监控。3 3.1 1、系统特点系统特点：采用高频开关电源模块，充电模块采用高频开关电源模块，充电模块N N1 1热备份热备份 宽电压输入范围：可以宽

13、电压输入范围：可以AC380V20%AC380V20%，电网适用性强，电网适用性强 交流输入频率：交流输入频率：50Hz10%50Hz10%硬件低压差自主均流，均流不平衡度硬件低压差自主均流，均流不平衡度33 充电模块采用软开关技术，效率高充电模块采用软开关技术，效率高 监控系统采用串行总线结构、分散控制集中管理的智能监控模式监控系统采用串行总线结构、分散控制集中管理的智能监控模式 直流系统中各功能单元均为具有直流系统中各功能单元均为具有CPUCPU的智能化单元，具有自诊断的智能化单元，具有自诊断能力；单元与单元、单元与监控器之间全部是数字通讯且输入输能力；单元与单元、单元与监控器之间全部是数

14、字通讯且输入输出电气全隔离；出电气全隔离；直流系统中任一单元故障时，不影响其它单元的正常运行。具有直流系统中任一单元故障时，不影响其它单元的正常运行。具有通讯串口与远程监控系统通讯实现通讯功能，适合于无人值守通讯串口与远程监控系统通讯实现通讯功能，适合于无人值守 具有蓄电池自动管理及自动温度补偿功能，智能化电池管理具有蓄电池自动管理及自动温度补偿功能，智能化电池管理 具有交流进线缺相保护、雷击浪涌吸收及交流配电单元具有交流进线缺相保护、雷击浪涌吸收及交流配电单元 3.23.2、高频开关电源模块配置原则、高频开关电源模块配置原则（非特殊情况）（非特殊情况）n n充电充电/浮充电装置采用多个智能高

15、频开关电源模块并联，浮充电装置采用多个智能高频开关电源模块并联，N+1N+1热备份工作。智能高频开关电源模块数量可按如下热备份工作。智能高频开关电源模块数量可按如下公式选择（即确定公式选择（即确定N N的数值）：的数值）：n nNN模块额定电流模块额定电流Ij+Ic10Ij+Ic10n nIj-Ij-直流系统最大经常性负荷直流系统最大经常性负荷n nIc10-Ic10-满足蓄电池要求的充电电流满足蓄电池要求的充电电流(阀控式铅酸电池阀控式铅酸电池为为0.1-0.2C10)0.1-0.2C10)。n n例如：直流电源系统电压等级为例如：直流电源系统电压等级为220VDC220VDC，蓄电池容量，

16、蓄电池容量为为300Ah300Ah，经常性负荷为，经常性负荷为5A5A（最大经常性负荷不超过（最大经常性负荷不超过7A7A）。）。n n充电电流充电电流(0.1C10300Ah)+(0.1C10300Ah)+最大经常性负荷最大经常性负荷(约约7A)=37A7A)=37A。若选用。若选用2020A A电源模块电源模块2 2台即可满足负荷需求台即可满足负荷需求(N=2),(N=2),再加一个备用模块共再加一个备用模块共3 3个电源模块并联即可构成个电源模块并联即可构成所需系统。所需系统。n n 3.43.4、各组件的功能：各组件的功能：4、系统监控单元交流输入电压电流 母线电压电流 蓄电池电压电流

17、 单只电池电压 正负母线对地电压正负母线对地电阻电池室环境温度等信号量 充电模块开关机，均浮充状态开关状态等状态量集中监控单元熔芯熔断开关跳闸防雷器击穿监控器故障直流设备故障充电模块故障绝缘监测仪故障等开关量交流缺相，过欠压母线过欠压蓄电池过欠压正负母线对地电压降低母线绝缘降低 模块通讯故障模块故障 开关状态数字信号熔丝故障馈线脱扣防雷器故障绝缘故障直流系统故障上 位 机5、电力操作电源系统的原理 5.1高频开关电源原理介绍：5.2 降压装置的原理6、充电机（AC DC电源模块）n n充电机模块是直流系统最核心的元器件，其作充电机模块是直流系统最核心的元器件，其作用简单的说就是将交流电（用简单

18、的说就是将交流电（ACAC）转变为系统所）转变为系统所需的直流电源需的直流电源(DC)(DC)。n n充电机必须需接入充电机必须需接入 电源输入线；直流正负输出电源输入线；直流正负输出线，一般情况下多个模块的输入电源是并接的，线，一般情况下多个模块的输入电源是并接的，输出同样也是并接，目前充电机都是智能型的输出同样也是并接，目前充电机都是智能型的因此都有通讯接口，因此肯定还要接入一对通因此都有通讯接口，因此肯定还要接入一对通讯线。讯线。n n电压参数有：电压参数有：220V 110V 48V 24V 220V 110V 48V 24V 电流参数有：电流参数有：5A 10A 20 30A 40A

19、5A 10A 20 30A 40A黄色的接线排是交流A、B、C三相交流电汇流排单个模块数输入、输出、通讯插件模块地址设置窗口，其设置方式是二进制方式电压电流及模块的设置地址按右边一点的黑色按钮从显示窗口能看到此型号是一种型号，不同的配置可能配置不同的模块型号模块直流输出汇流排7、交流监控采集模块交流监控采集模块n n其作用是采集交流电压及电流上传的监控器，同时根据采其作用是采集交流电压及电流上传的监控器，同时根据采集数据进行分析并控制接触器的动作切换，确保充电机的集数据进行分析并控制接触器的动作切换，确保充电机的交流输入稳定。交流输入稳定。n n该模块上必须有的接线为：工作电源线；一、二路交流

20、输该模块上必须有的接线为：工作电源线；一、二路交流输入电源采样线；开关状态采样线；接触器线圈控制线；通入电源采样线；开关状态采样线；接触器线圈控制线；通信线信线8、交流切换单元n n其作用与交流屏其作用与交流屏ATSATS完全一样，在交流监控模块的控制下完全一样，在交流监控模块的控制下进行两路交流输入电源的二选一输出。进行两路交流输入电源的二选一输出。n n接触器上肯定应有两路交流输入、一路输出线、两路接触接触器上肯定应有两路交流输入、一路输出线、两路接触器线圈驱动电源线器线圈驱动电源线A1A2 A1A2 及接触器辅助接点上的电气闭及接触器辅助接点上的电气闭锁线锁线n n 如图：如图：9、绝缘

21、监测模块n n其作用是监测直流母线及各支路绝缘状况。查找接地的支路其作用是监测直流母线及各支路绝缘状况。查找接地的支路上传数据至监控器。每个监测盒最多能监测上传数据至监控器。每个监测盒最多能监测3030个回路。个回路。n n一般安装在馈线柜内，模块本体应接母线采样线；接地线；一般安装在馈线柜内，模块本体应接母线采样线；接地线；霍尔霍尔+工作电源线（工作电源线（12V12V、-12V-12V、G G）及每个霍尔的信号线。）及每个霍尔的信号线。为确保可靠性工作电源线一般应采用环形并接方式。为确保可靠性工作电源线一般应采用环形并接方式。10、直流监控模块n n其作用是直流系统内部各电压电流数据的采集

22、；环境温度的采集其作用是直流系统内部各电压电流数据的采集；环境温度的采集并上传至监控器，主监控器对这些数据进行有效监测处理。并上传至监控器，主监控器对这些数据进行有效监测处理。11、开关量监测模块n n监测各馈线开关状态监测各馈线开关状态n n故障报警开关量输出故障报警开关量输出n n数据通信上传，每个监测盒可以采样和监数据通信上传，每个监测盒可以采样和监测测3636个回路个回路12、降压硅单元n n其作用是将系统偏高合母电压调低到正常范围控制母线电压。其作用是将系统偏高合母电压调低到正常范围控制母线电压。降压幅度一般为降压幅度一般为1035V1035Vn n硅链是发热元器件，一般置于屏顶硅链

23、是发热元器件，一般置于屏顶13、降压硅原理图14、霍尔传感器n n直流应用霍尔传感器两种，一种是充电柜上主回路上测电直流应用霍尔传感器两种，一种是充电柜上主回路上测电流，另外一种应用在馈线柜的是测漏电流流，另外一种应用在馈线柜的是测漏电流n n 我们目前广泛采用的霍尔上有四个接线柱，分别为我们目前广泛采用的霍尔上有四个接线柱，分别为+、-、GG、MM。其中。其中+、-、GG是霍尔工作电源，一般直接并接，是霍尔工作电源，一般直接并接，MM为信号线应单独上到绝缘检测单元模块为信号线应单独上到绝缘检测单元模块15、熔断器n n熔断器是直流回路中常见的短路保护元件熔断器是直流回路中常见的短路保护元件n

24、 n直流屏蓄电池进线回路一般均采用熔断器进行保护。因为是外接蓄电池回路，直流屏蓄电池进线回路一般均采用熔断器进行保护。因为是外接蓄电池回路，因此此熔断器一般要求置于屏底位置。下端为蓄电池接线端。因此此熔断器一般要求置于屏底位置。下端为蓄电池接线端。n n因该回路特别重要，因此熔断器上还有并有两个熔断信号熔芯用来监控主熔芯因该回路特别重要，因此熔断器上还有并有两个熔断信号熔芯用来监控主熔芯的状态。当主熔芯熔断信号熔断器同步动作使上面主熔芯熔断信号接点闭合通的状态。当主熔芯熔断信号熔断器同步动作使上面主熔芯熔断信号接点闭合通过二次线传至主监控发出报警。过二次线传至主监控发出报警。16、电池巡检仪n

25、 n 可测量可测量19-12019-120只电池数据只电池数据n n 数据上传监控数据上传监控1717、电力专用电力专用电力专用电力专用UPSUPSn n含有整流器和逆变器，正常运行时交流输入经整流含有整流器和逆变器，正常运行时交流输入经整流器变为直流电后再经逆变器变为标准正弦波输出，器变为直流电后再经逆变器变为标准正弦波输出，电网停电时可无间断地切换至蓄电池组供电。它适电网停电时可无间断地切换至蓄电池组供电。它适用于在线式运行，在可靠性要求高的场合可采用双用于在线式运行，在可靠性要求高的场合可采用双机热备份方式。机热备份方式。1818、电力专用逆变器、电力专用逆变器、电力专用逆变器、电力专用

26、逆变器n n仅含逆变器，价格上略低于电力专用仅含逆变器，价格上略低于电力专用UPSUPS，而不像，而不像常规的常规的UPSUPS与逆变器之间存在较大的价格差别。逆与逆变器之间存在较大的价格差别。逆变器有二种运行模式，即在线式和后备式。由于电变器有二种运行模式，即在线式和后备式。由于电力专用力专用 UPS UPS与电力专用逆变器在价格上相差不大，与电力专用逆变器在价格上相差不大，所以电力专用逆变器应该主要用于后备式运行，若所以电力专用逆变器应该主要用于后备式运行，若要求在线式运行宜采用电力专用要求在线式运行宜采用电力专用 UPS UPS。3kVA3kVA以下以下小容量由于直流输入电流不大，也可考虑用于在线小容量由于直流输入电流不大，也可考虑用于在线式运行。式运行。17.1 电力专用UPS原理框图 电力专用UPS的组成：输入隔离变压器、输入断路器、整流器、逆变器、输出隔离变压器、静态旁路开关、直流输入断路器、直流隔离二极管、控制单元、显示单元、通讯单元18.1 电力专用逆变器原理框图电力专用逆变器的组成：直流输入断路器、直流隔离二极管、逆变器、输出 隔离变压器、静态旁路开关、控制单元、显示单元、通讯单元