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一、高频开关直流电源系统图

二、应用范围

      哈尔滨光宇电源股份有限公司生产的智能高频开关电力操作电源系统集成度高,可靠性高,智能化程度高,人机界面优等特点并广泛应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站,和其它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。

三、系统特点

1.高智能化产品

1.1 系统采用分散控制系统,模块化结构,组屏简单,配置灵活;
1.2 备有8个通讯口,可以接入多种外部智能设备;
1.3 具有通讯端口自侦测功能,可随时查看通讯端口数据,方便现场查找问题;
1.4 可扩展支路采集系统,可以采集任何地方的支路状态,不受屏体位置限制;
1.5 监控模块采用大屏幕液晶汉字显示,可通过监控模块进行系统各个部分的参数设置;
1.6 模块具有平滑调节输出电压和电流的功能,具备电池充电温度补偿功能;
1.7 具有“遥测、遥控、遥信、遥调”的四遥功能,实现无人值守;
1.8 蓄电池自动管理及保护,实时自动监测蓄电池的端电压、充电放电电流,并对蓄电池的均浮充电进行智能控制,设有电池过欠压和充电过流声光告警;
1.9 微机绝缘监察可多机并联运行,高可靠的CAN通讯接口组成接地选线网络,避免一台主机运行时由于主机故障造成的系统瘫痪。

2.高可靠性设计

2.1 采用开关电源的模块化设计,N+1热备份;
2.2 充电模块可以带电热插拔,平均维护时间大幅度减少;
2.3 系统关键组件全部采用高质量的进口名牌产品;
2.4 根据不同方案可选择动力母线和控制母线可以由充电模块单独直接供电,可以通过降压装置热备份;
2.5 硬件低差自主均流技术,模块间输出电流最大不平衡度小于3%;
2.6 可靠的三级防雷系统和电气绝缘措施,保证系统更安全运行;
2.7 先进的交流切换功能,一路优先选择,两路间延时切换,保证切换过程安全可靠;
2.8 系统设计采用IEC等国际标准,有效防止现场监控系统失效现象发生。

四、系统监控设备

4.1 装置概述

      ZJK-1是哈尔滨光宇电源公司2005年开发生产的一款高性能监控装置,装置采用快闪存储器(Flash ROM)以及适应现代工业控制的微控制器(MCU),主要插件采用多层印制板及表面安装技术,装置的软件设计采用一种新的系统设计思想和一个开放的软件框架,在微控制器实时多任务操作系统(RTOS)下,安全优先服务方式进行资源管理、任务调度、异常处理等工作,编程风格独特,速度快,方便灵活,可读性、可移植性好。

4.2 特点概述

1、装置可提供8个智能通讯接口可任意配置下级智能设备;
2、装置可提供8对输出干节点,用户可任意配置系统告警输出信号;
3、装置可提供16对输入干节点,可满足用户对其它状态量扩展需求;
4、装置可提供8组高压采集,16组低压采集,可实现一机多控的要求;
5、通讯端口提供自侦测功能,随时查看通讯状况;
6、3U标准机箱,后插拔结构,全铝合金外壳结构,电磁兼容性更好;
7、开放的系统配置菜单,可任意配置系统组件;
8、专业化的电池管理功能,使电池管理更科学。

4.3 功能概述

      监控单元通过RS-485通讯口将各充电模块、电池电导巡检仪、直流系统接地巡检单元联接为一体,同时提供RS-232和RS-485接口与后台计算机通讯大屏幕LCD液晶显示,配合前板按键,可完成设置、查阅、显示、事件记录等各项功能。通过对不同模块发出数据采集或各种控制命令,获得系统各种运行参数,实施各种控制操作。可选择通过Modbus、CDT91、DNP3.0IEC101或IEC103规约和综合自动化系统通讯上报数据来很好地实现电源系的“四遥”功能。监控单元汇集电源系统的各种数据、工作状态,通过整理、分析,实现对电源系统以及蓄电池充放电的全自动管理。

      操作人员还可通过键盘对充电模块进行强制开启、关停、均浮充等控制对充电模块的限流点和输出电压进行调节。电源集中监控维护后台不仅可以实时显示当前电源系统的全部详细数据、状态,也可对电源系统发出限流、均浮充电压调节、充电模块开启、关停等各种控制命令。

五、微机绝缘监察装置

5.1 装置概述

加拿大28平台      WZJY-Ⅰ直流系统接地巡检单元采用德国西门子公司高档16位单片机C167及快闪存储器(Flash ROM)进行核心设计;主要插件采用多层印制板及表面安装技术;软件的设计为一开放的框架,在实时多任务操作系统(CMX_RTOS)下,采用安全优先服务方式进行资源管理、任务调度、异常处理等工作;运行速度快,可靠性高,可读性及可移植性好。

      装置的直流漏电流传感器穿套在各支路输出导线上,来检测支路正、负导线对地的漏电流矢量和,不对系统施加任何的交流信号,从而不影响直流系统其他设备的安全可靠运行;由于本装置是检测导线对地漏电流,而电容不存在有直流漏电流所以从理论上讲,直流系统无论有多大的对地电容,都不会影响该装置的正确检测。装置采用整面板全汉化菜单显示,3U标准机箱,后插拔插件结构,外型美观大方。该装置可直接安装于直流屏上,是一套技术先进、功能齐全、安装调试方便、使用可靠的直流系统下位检测模块。

5.2 特点概述

1、实时检测母线电压值及正负母线对地的电压值,当正负母线对地电压的差值过大时,自动进入接地阻值检测程序;
2、可定时检测正负母线对地的绝缘电阻值,当该电阻值过低时输出报警信号;
3、具有手动检测各支路对地漏电流和绝缘电阻的功能,便于工作人员实际排除故障;
4、具有实时自检功能,可检测母线电压端口及CAN通讯等故障;
5、巡检单元能够实现单点接地、多点接地、正负接地及母线过欠压等报警功能;并能及时发现正负母线同等接地的情况;
6、具有RS-485或RS-232串行接口(出厂时默认为RS-485),实现与上位监控单元的数据通讯;
7、3U标准机箱,后插拔结构,全铝合金外壳结构,电磁兼容性更好;
8、本装置具有多机并联的功能,并联时采用CAN通讯口实现同级相连,避免一台主机运行时由于主机故障造成的系统瘫痪。

技术指标

1、电压等级:DC220V,DC110V;
2、检测段数:一段或两段;
3、检测路数:每段0~88路,两段共可测88路;
4、运行方式:连续运行,自动、手动巡检;
5、绝缘电阻测量显示范围:0~99K;
6、测量显示误差:
绝缘电阻:误差 ≤ ±5%(当绝缘电阻为10K~99K时);
母线电压:误差 ≤ ±0.5%(额定电压值±15%以内);
支路对地漏电流:误差 ≤ ±5%(1.0mA ~ 10.0 mA)。

5.3 功能概述

5.3.1 常规监测部分

      用电桥取出母线正对地电压和负对地电压,送至A/D转换器,经主控单元采集和处理后,在液晶屏上显示电压值和母线对地绝缘电阻值,当正负母线对地的电压差值过大或电阻过低时,发出相应的报警信号,报警阈值可用户设定。

5.3.2 支路巡检部分

      直流漏电流传感器穿套在各支路的正负导线上,正常时由于通过传感器的负载电流大小相等,方向相反,产生的磁场相互抵消,传感器的二次侧输出为零;传感器二次侧反应的是正负极对地漏电流的矢量和,对分布电容而言,不存在直流漏电流,因此漏电流的大小就反映了等效的电阻的大小,将漏电流信号经A/D转换器传送至微机作数据处理后,以数字方式显示支路号和对应的等效绝缘电阻。

5.3.3 多机运行

加拿大28平台      当绝缘系统采用多机运行时,系统中自动产生一台主机,主机监察本机负责的支路状态,然后其它绝缘装置轮值工作。当系统有接地发生时,重新回到主机工作,主机检查完其负责的支路后其它绝缘装置轮值监察完成接地巡检工作。这样避免了只有一台主机工作其它为从机工作方案因主机故障导致的绝缘系统瘫痪的危害。

六、整流模块

6.1 装置概述

      HD220及HD110系列充电模块采用自冷和风冷相结合的散热方式,在轻载时自冷运行,符合电力系统的实际运行情况。装置由前级三相输入EMI和无源PFC,后级DC/DC变换器、整流滤波、输出EMI等功能单元组成,具有输入输入过欠压、缺相等检测,DC/DC侧的输出电压电流的检测,散热器温度的检测控制和保护功能。

6.2 功能概述

a) 输入过/欠压保护
当输入电压小于313±10Vac或者大于485±10Vac,模块保护,无直流输出,保护指示灯(黄色)亮。电压恢复到335±10Vac~460±15Vac之间后,模块自动恢复工作。

b)输出过压保护/欠压告警
当输出电压大于293±6Vdc(HD110系列模块为148±4Vdc)时,模块保护,无直流输出,保护指示灯(黄色)亮。模块不能自动恢复,必须将模块断电后重新上电。当输出电压小于198±1Vdc(HD110系列模块为99±1Vdc)时,模块告警,有直流输出,保护指示灯(黄色)亮。电压恢复后,模块输出欠压告警消失。

c)短路回缩
当模块输出短路时,输出电流不大于40%额定电流。短路因素排除后,模块自动恢复正常输出。

d)缺相保护
当输入缺相时,模块限功率,可半载输出。在输出电压为260V时输出5A电流。

e)过温保护
模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时,模块会过温保护,模块面板的保护指示灯(黄色)亮,模块无电压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后,模块将自动恢复为正常工作。

f)原边过流保护
异常状态下模块整流侧出现过流,模块保护。模块不能自动恢复,必须将模块断电后重新上电。

g)风扇温度控制
模块采用温度和电流联合控制风扇转动的方式。风扇转速分为停转、半转和全转三档,通过对输出电流和模块温度综合考虑进行风扇调速控制。

h)故障显示
模块告警信息以故障代码的形式在LED上实时的闪烁显示。这时LED显示内容改为故障代码,按下显示切换按钮后显示电压。

i)通信功能
模块可以RS485方式与上位机通信。将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息发送给上位机,接受并执行上位机下发的控制命令。

6.3 技术指标

a) 输入特性

输入电压 323V~475V(三相三线制)
输入电流 ≤10A
交流输入频率 45Hz~65Hz
效率 ≥92%

b) 输出特性

项目 HD22005 HD22010 HD22020 HD11010 HD11020 HD11040
输出电压范围 176V~286V 88V~143V
额定输出电流 5A 10A 20A 10A 20A 40A
最大输出电流 5.5A 11A 22A 11A 22A 44A
电压上升时间 3~8秒(软启动时间)
输出恒流范围 10%~110%
稳流精度 ≤±0.5%(20%限流测试)
负载电压纹波系数 ≤0.1%
稳压精度 ≤±0.5%
温度系数(1/℃) ≤0.2‰

七、电池巡检装置

      BTU系列在线式智能电池测试模块是专门为测量电池组内单体电压而设计的,是电池生产、使用和管理部门较为理想的电池巡检设备。可广泛应用于电池生产厂家的电池生产线的电池的质量管理以及电力直流系统、电信机房和无人值守基站、铁路机车、不间断电源等蓄电池应用领域。

型号说明:

产品型号 检测范围
BTU3048 单体标称电压为2V的电池电压,可检测24只电池
BTU3220 单体标称电压为12V 或每6只2V电池为一小组的电池电压,可检测18只电池
BTU4110 单体标称电压为2V的电池电压,可检测54只电池
BTU4220 单体标称电压为2V的电池,可检测108只电池

装置特点:

性 能 检测范围
采用固态继电器,无机械触点 装置可靠性更高
隔离电压监测 保证系统运行稳定、安全
智能化设计,内置微处理器 检测更准确
具有自动更换量程功能 可实现对不同型号铅酸电池的直接测量
具有自动保存测试数据功能,失电状态下数据保存期为10年 便于查找历史数据,全面掌握电池健康情况
采用模块化设计 便于工程安装、维护
标准RS-485串口,可与计算机通信,将测试结果上传 可靠性高,适合于无人值守

BTU巡检装置--技术参数:

工作电压 电池组电压
最大功耗 20W
电压测量范围 单体电压:0-15V
电 池 组 0-500V
采样速度 1次/分
温度测量范围 -20℃--+80℃
电压测量准确度 <±0.2%
温度测量准确度 <1℃
时间测量准确度 准确度<±1秒/小时

通信电源系统分两个种类

1、以30 A整流器组成的 48300A/30 系统。
2、以50 A整流器组成的 48600A/50 系统。

系统主要特点

1、整流模块采用有源功率因数补偿技术,功率因数值达0.99。
2、手动系统交流输入电压正常工作范围宽至85~300Vac。自动系统交流输入电压正常工作范围宽至125~285Vac。
3、整流模块采用全面软开关技术,额定效率高达91%以上。
4、整流模块超低辐射。采用先进的电磁兼容设计,整流模块能够满足CE、NEBS、YD/T983等国内外标准要求。整流模块的传导和辐射均能达到Class B的要求。
5、整流模块安规设计符合UL,CE,NEBS标准。
6、模块功率密度高。
7、整流模块采用无损伤热插拔技术,即插即用,更换时间小于1min。
8、整流模块有输出过压硬件保护和输出过压软件保护。软件过压保护方式有两种选择:一次过压锁死模式、二次过压锁死模式。
9、完善的电池管理。有电池低电压保护功能和负载下电功能(选配),能实现温度补偿、自动调压、无级限流、电池容量计算、在线电池测试等功能。
10、可记录200条历史告警记录;可记录10组电池测试数据。
11、网络化设计,提供一路RS232接口、Modem、干接点等多种通信接口,组网灵活,可实现远程监控,无人值守。
12、完善的交、直流侧防雷设计。
13、完备的故障保护、故障告警功能。

模块功能和特点

1、整流模块采用无损伤热插拔技术,其输出和输入都有软启动单元,当模块插入系统时,不会引起系统输出电压的扰动。更换模块时间小于1分钟。
2、整流模块采用先进的数字化均流技术,无需监控模块,整流模块间可以自动均流,均流不平衡度小于±3%。
3、整流模块根据输入电压和输出电压的变化,采用先进的限功率控制方法。转换点在176V(回差小于2V)。当输入电压在176Vac~300Vac时,模块可以输出最大功率;当输入电压在85Vac~176Vac时,使其在低输入电压时既保证最大负载需求,又能保证模块的可靠工作。
4、模块正常输入状态下,在-20℃~45℃工作温度区间,可以正常工作并且达到最大输出功率1700W;在其它温度区间则限功率输出。
5、通过外部监控模块,整流模块的限流点在42.0V~58.0V范围内可调,步长0.1A。在额定输入条件下,正常输出电压范围(42V~58V)内整流模块的输出限流点与监控设定值的误差不大于±1A。
6、通过外部监控模块,整流模块的输出电压能连续调整,调整范围为42V~58V,调整精度为±0.1V。
7、正常工作时,风扇的转速随模块温度的升高而提高,直到满转。交流过/欠压时,风扇停止转动。
8、整流模块有内置先进的数字化信号处理器DSP,监测和控制整个模块的运行,并通过CAN总线与外部监控模块通讯。具体包括:
1)可以通过监控模块控制整流模块开/关机,设置模块输出电流缓起功能和过压保护复位模式;
2)可以通过监控模块调整整流模块的输出电压、过压点、电流步进时间、限流点;
3)向监控模块发送输入电压、输出电压、输出电流、限流点、温度、过压点;
4)向监控模块发送开/关机状态、输入保护、内部PFC过/欠压保护、过温保护、过压关断故障、风扇故障、温度限功率、输入限功率,电流不平衡。

故障保护

1、输入过/欠压保护。
2、输出过压保护:1)一次过压锁死模式;2)二次过压锁死模式。
3、过温保护。
4、PFC输出过/欠压保护。
5、风扇故障保护。
6、短路保护。
7、输出电流不平衡告警。
8、后台通讯中断告警。

技术参数

参数类别 参数名称 数值
环境 工作温度 -40℃~80℃
贮存温度 -40℃~70℃
相对湿度 ≤90%RH,无冷凝
海拔高度 -200m~1800m 海拔高度2000m以上降额使用
冷却方式 强迫风冷
交流输入 输入电压制式 单相三线制
输入电压范围 85Vac~300Vac
额定输入电压 200Vac~250Vac
额定输入电流 <9A@1700W、<16A@2900W
输入冲击电流 ≤0.6 Ie
允许输入电网频率 45Hz~65Hz
直流输出 输出直流电压范围 42V~58V
输出直流电流 30A、50A
稳压精度 <±0.5%
负载调整率 ≤±0.5%
电压调整率 ≤±0.1%
开机启动冲击电流 ≤0.6 Ie
输出限流特性 无级限流,限流点0A~35.4A(可以通过监控单元调节),限流精度≤±1A(42V~58V)
功率因数 >0.99 @100%额定输出功率
THD <5% @50%~100%额定输出功率
保护特性 过流保护 输入/输出过流保护(采用保险丝)。短路保护
过欠压保护 输入欠压保护点:80±5V,回差≥15Vac
输入过压保护点:305V±5V,回差≥10Vac
输出过压硬件保护点:59.0V±0.5V
输出过压软件保护点:56V~59V(通过监控模块可调)
过温保护 85℃,限50%输出功率,温度回差10℃
90℃,模块关机,温度回差10℃
其他 效率 >91%
MTBF ≥12年

一、产品介绍

      变电站现场直流电源是所有设备的能源基础,一旦直流设备出现问题将会使现场所有监视和保护设备失去电源,整个保护设备将会瘫痪,这样会造成的相当大的危害。系统集度高、可靠性高、使用寿命长、智能化程度高、体积小,方便移动等特点,可广泛应用于电力系统各发电厂、水电站、变电站,和其它使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路)等场所,可以应急解决现场直流电源及蓄电池组故障问题。

二、系统特点

2.1 结构简单

应急电源充电部分和电池部分采用分体式安装,方便现场使用。
电池部分安装采用电池插筐形式,现场操作简单方便。
系统接线简单明了,便于快速安装,节省现场投运时间。

2.2 高智能化

系统采用分散控制系统,模块化结构,组屏简单,配置灵活。
监控模块采用液晶汉字显示,可通过监控模块进行系统各个部分的参数设置。
模块具有平滑调节输出电压和电流的功能,具备电池充电温度补偿功能。
蓄电池自动管理及保护,实时自动监测蓄电池的端电压、充电电流,并对蓄电池的均浮充电进行智能控制,间歇式充电方法,更利于延长电池寿命。
设有电池过欠压和充电过流等告警功能。
采用GPRS数据通信传输方式,可实现无人值守,设备运行数据实时监控。
后台数据中心实时监控各个设备运行状态,发现问题及时可通知用户,维护更及时。

2.3 高可靠性

采用开关电源的模块化设计,N+1热备份。
充电模块可以带电热插拔,平均维护时间大幅度减少。
系统关键组件全部采用高质量的进口名牌产品。
硬件低差自主均流技术,模块间输出电流最大不平衡度小于3%。
整流器和蓄电池组均可以采用无间断更换方案,保证系统更加可靠。
蓄电池采用国际上先进的锂电池组,超长的使用寿命,使用时更安全可靠。
系统设计采用IEC等国际标准,有效防止现场监控系统失效现象发生。

三、 技术参数

3.1 机柜:

尺寸:
机柜总体尺寸为:高×宽×深=1200mmX800mmX600mm
其中充电箱为:高×宽×深=400mmX800mmX600mm
电池箱为:高×宽×深=800mmX800mmX600mm
容量配置:
充电机容量为2×10整流器。
蓄电池容量 为20AH铁锂电池组。
充电控制监控器 一台。
系统结构图如右图:

3.2 高频开关电源:

1)系统容量:20A。
2)交流配电:交流输入为380V,一路。
3)直流配电:直流输出开关一路,容量32安。
加拿大28平台4)可接蓄电池1组。采用断路器保护。

5)技术指标

输入电压 380V±20%,50Hz±5%
输出电压 额定值:220V
浮充电压 240V(可设定)
均匀电压 252V(可设定)
并机运行均流不平衡度 ≤3%
噪声 ≤55db
软启动时间 3~8s
结构尺寸 高×宽×深=1200×800×600mm
模块容量 10A/模块
功率因数 ≥.92
功率 ≥92%
稳压精度 ≤±0.2%
冷却方式 智能冷却

6)监控单元
通信功能:采用GPRS通信方式,满足无人值守场所的要求,维护更方便。
显示方式:采用全中文菜单界面、高分辨率液晶显示,系统具有良好的人机界面、监控直观,操作简单。
告警方式:具有完善的保护和告警功能。
电池管理:可实现手动均/浮充转换和自动均/浮充转换,周期性自动均充管理、温度补偿等功能、单体电池数据采集,蓄电池过充自动切断功能。
7)保护
交流输入过、欠压保护。
直流输出过、欠压保护。
模块限流保护。
系统过流保护。

3.3 锂蓄电池

1)技术特性

额定电压 3.2V
额定容量 20Ah
充电型式 恒压浮充电
浮充电压 3.4V/单体(20℃)
充电电流 10A (0.5C10)
电池放电倍率 8In 终止电压不低于2.85V
蓄电池组端电压 240V
电池自放电 室温下静置28天<1%
终止电压 2.5V
循环使用寿命 1500次

2)结构特性
a)型式:插框式,结构尺寸:高×宽×深=240×240×430mm,一组含5个插框。
b)螺栓、螺母等金属件为热镀锌。
c)连接线压降小。
加拿大28平台d)电池框密封良好,无外露导电体。

四、锂电池组与铅酸蓄电池的性能对比

4.1 能源特性说明:

锂电池属于环保型电池;铅酸电池属于污染型电池。

4.2 锂电池充电特性说明:

铁锂电池3.6V电压,25℃浮充418天后剩余容量99.1%,42℃浮充电418天后剩余容量98.2%,55℃浮充电270天后剩余容量90%。铁锂电池的25℃浮充电寿命为20年,42℃浮充电寿命为10年,约为铅酸电池的4倍,55℃浮充电寿命为2.5年。

4.3 锂电池放电特性:

100Ah铁锂电池0.2C,0.5C放电曲线如上图所示。

铁锂电池具有良好的放电平台。

4.4 锂电池与铅酸电池循环寿命对比:

室温下,100Ah铁锂电池以40A (0.4C)电流100%充放电1367次,电池剩余容量占初始容量的84.47%。符合企业标准1000次循环,电池剩余容量大于70%的要求。
100Ah铅酸电池以10A (0.1C)电流循环171次,电池剩余容量占初始容量的75.3%。
与铅酸电池相比,铁锂电池具有优异的循环性能,循环寿命约为铅酸的10倍。

锂电池循环寿命试验图:
铅酸电池循环试验图:

4.5 锂电池与铅酸电池温度特性对比:

55℃下,100Ah铁锂电池以40A (0.4C)电流充放电1062次,电池剩余容量占初始容量的74.7%。
100Ah铅酸电池以10A (0.1C)电流循环130次,电池剩余容量占初始容量的65.2%。
与铅酸电池相比,铁锂电池高温循环寿命约为铅酸电池的9倍。

锂电池温度特性曲线图:
铅酸电池温度特性曲线图:

4.6 锂电池与铅酸电池在不同温度放电特性对比

放电温度 铁锂电池放电容量 铅酸电池放电容量
50℃ 101.8% 78%
20℃ 100% 68%
10℃ 96.8% 62%
0℃ 86.3% 58%
-10℃ 50.0% 50%
-20℃ 31.6% 40%