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变电站交、直流系统直流系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。1、输出电压稳定。2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上蓄电池，相当于有三个电源供电。3、假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因电压低而使断路器跳不开！1、直流系统的基本概念（1）直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。（2）合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机构等动力负荷的直流母线。（3）直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆。（4）均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。（5）浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损失，也可用来恢复电池容量。（6）正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充电转到浮充电的过程。（7）定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态可能导致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。（8）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。（9）恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。1、控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合闸母线提供瞬时较大的电源。在合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。2、控母电压一般为220V，合母电压为240V。控制电源系统站用电交流电源UPS电源系统直流通信电源系统直流操作电源系统动力、照明微机监控、事故照明提供断路器的分、合电源及各类高低压设备的直流用电载波机、交换机变电站站用控制电源系统拓扑图传统电源系统一体化电源系统节约成本统一监控平台高速以太网综自监控UPS电源系统直流电源系统通信电源系统MODBUS一体式触摸式监控器IEC61850规约UPS电源系统直流电源系统通信电源系统综自监控UPS电源通信规约直流电源通信规约通信电源通信规约减少传统变电站交、直流系统用两个ATS的模式。一体化监测与诊断系统提供了实时在线监测系统，使得报警及维护更加及时，保证电力系统的稳定性。共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。对防雷单元统一优化配置，针对UPS和DC/DC的直流输入进行优化设计和EMI处理，满足EMC要求。统一了通信协议，使得交直流系统后台的管理更加方便化。建立智能监测与诊断系统，保证了变电站交直流电源系统大的可靠运行。ATSATS充电器一路交流二路交流UPS电源系统直流电源系统通信电源系统站用电源系统站内交流设备直流用电设备通信电源设备综自后台UPS监控模块直流监控模块通信监控模块间隔层站控层高速以太网一体化触摸式监控器电力专用UPS电源通信电源直流操作电源站用电源MODBUSDCBUSACBUS站用变AC220VDC220/DC110VDC48VAC380/220V综自监控IEC61850ATS一路交流二路交流交流站用设备直流站用设备通信设备ACBUS综自监控IEC61850高速以太网交流屏逆变电源屏直流充电屏通信电源屏DCBUS此为双向并网有源逆变过程监控模块监控模块监控模块MODBUS交直流一体化电源监控装置直流系统屏面布置图返回二组充电机二组蓄电池带降压装置按功能单元划分直流电源一般可分为以下几个部分：系统监控单元交流配电部分高频充电模块蓄电池组降压单元——硅链馈线输出开关等交流配电单元充电模块充电模块充电模块充电模块降压硅链蓄电池组合闸回路控制回路绝缘检测集中监控单元充电模块远方监控系统I路II路......串行总线后台监控计算机开关量输入开关量输出开关量输出开关量输入副监控器RS232RS485RS422集中监控器电池参数采集模块智能充电模块1智能充电模块N智能变送器馈线失电检测模块馈线状态监测模块降压硅链二拖一隔离驱动器绝缘监测仪直流系统监控独家采用串行总线运行方式系统监控绝缘及蓄电池检测：通过绝缘巡检单元及蓄电池巡检单元对相关量进行检测。模块监视：读取高频模块电压、电流数据、控制充电电压、电流模拟量、开关量：合闸、控制母线电压、电流、熔断器熔断、开关跳闸、避雷器击穿等系统监控单元：对本系统提供全方位的监控交流缺相，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交流输入电压﹑电流母线电压﹑电流蓄电池电压﹑电流单只电池电压正﹑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系统监控单元2.1交流配电单元正常运行时，三相交流电处于相对平衡的状态，三相交流电中心点与零线之间无电势差，内部继电器J1不动作，交流故障监测单元内的告警继电器J3的线圈通过J1的常闭接点接于零线与火线间，同时LED发光管点亮，指示交流电源正常。当交流任一相发生缺相或三相严重不平衡时，三相交流电中心点与零线之间产生电势差，内部继电器J1得电动作，其常闭接点断开，使得内部继电器J3线圈失电，J3常闭接点闭合，发出故障告警信号，同时LED熄灭，指示交流电源故障。雷击分为直击雷和感应雷两种，线路直接遭雷击时，电缆中流过很大电流，同时引起数千伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上，持续时间达若干微秒，直接危害用电设备。感应雷通过雷云之间或雷云对地的放电，在附近的电缆或用电设备上产生感应过电压，危害用电设备的安全。因此必须要在交流配电单元入口加装防雷器。目前我司直流电源柜设有C级及D级防雷，C级防雷设在交流配电单元入口，选用的防雷器为世界名牌防雷产品，通流量40kA，动作时间小于25ns，D级防雷设在充电模块内，通流量为10kA，动作时间小25ns，可以有效地将雷电引入大地，将雷电的危害降至最小。当防雷器故障时,C级防雷器的工作状态窗口由绿变红,提醒更换防雷模块,防雷模块插拔方便,易于更换。雷击浪涌吸收器具有防雷和抑制电网瞬间过压双重功能，最大通流量40KA，动作时间小于25ns。由下图可见，相线与相线之间，相线与零线之间的瞬间干扰脉冲均可被压敏电阻和气体放电管吸收。因此，其功能优于单纯的防雷器。1、模块系列最全2、单模块功能最全3、单模块功率因数最高4、单模块输出功率最大5、独有电压、电流显示功能序号额定输出电流额定输出电压220V系列110V系列48V系列15AATC230M05210AATC230M10ATC115M10420AATC230M20ATC115M20525AATC230M25630AATC48M30740AATC115M40850AATC48M50软起动EMI滤波全桥变换直流输出原边检测控制辅助电源PWM脉宽控制信号调节输出测量故障保护微机管理面板通讯接口(RS232)集中控制及均流接口CDAB主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：原边检测控制电路：监视交流输入电网的电压，实现输入过压、欠压、缺相保护功能及软启动的控制。EMI输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。软启动：消除开机浪涌电流。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。全桥变换：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。全桥相移ZVZCS软开关技术采用恒频控制、对称性结构，在大功率变换器中得到了广泛的应用，在高频大功率变换器中，全桥相移ZVZCS技术是理想的软开关方案。浮充电压＝2.25V×n均充电压＝2.35V×n浮充电流＝0.1C10纹波系数≤0.5％n:系统电池只数蓄电池充电电压、电流选择关系到蓄电池的寿命，影响着整组直流系统的可靠运行。充电装置采用N+1个高频开关电源模块并联工作。模块数量可按如下公式选择：N×In≥Ij+Ic10In——一台充电模块的额定电流Ij——直流系统经常性负荷Ic10——蓄电池组恒流充电电流，阀控式铅酸电池为0.1C10例如：直流电源系统电压等级为220VDC，蓄电池容量为300Ah，经常性负荷为5A（最大经常性负荷不超过7A）。充电电流(0.1C10×300AH)+最大经常性负荷(约7A)=37A。选用20A电源模块2台即可满足负荷需求(N=2),再加一个备用模块共3个电源模块并联即可构成所需系统。•智能化程度高，任一充电模块故障时能自动将其关闭，其余模块重新均分负载•当系统中所有变送器均故障时，仍可正确地控制整个系统•与充电模块等下级设备采用数字通讯方式，输入、输出电气隔离设计•提供完全隔离的RS232/RS422接口供远程监控使用，四遥功能可采用任意通讯规约•提供双串口可同时与DCS和本站监控系统通讯•200条汉字显示历史记录，500条储存记录•同时有UPS监控器、交流监控器，触摸型监控器、真彩屏幕监控器等显示蓄电池电压和充放电电流显示蓄电池环境温度，实现温度补偿手动/自动均充蓄电池过、欠压报警温度补偿系数一般设定为负的3～5mV/℃单只电池。即当环境温度高于电池厂家设定值时，充电电压降低V－；反之，则充电电压升高V＋。温度变化后充电电压变化V±计算如下：V±＝n×Kc×△Tn――蓄电池组电池个数Kc――温度补偿系数，一般取-3mV△T――温度较基准温度一般为25℃的变化。1.浮充模式正常运行时，直流系统工作在浮充电状态，主要是提供经常性负荷工作电源及补偿蓄电池放电损失的电能。浮充电工作方式运行时，集中监控器可根据检测到的环境工作温度来调节充电机的输出电压，以达到对蓄电池浮充电电压温度补偿的要求。浮充电压温度补偿系数由监控器设定。本系统在浮充电工作方式运行时，集中监控器可根据检测到的环境工作温度来调节充电机的输出电压，以达到对蓄电池浮充电电压温度补偿的要求。浮充压温度补偿系数由监控器设定。2.均充模式定时均充自动均充定时均充程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，当达到预设时间时转为浮充运行。均充时间可通过键盘任意设定。当下述的条件之一成立时，系统自动启动均充：①系统连续浮充运行超过设定的时间(3个月)；②交流电源故障，蓄电池放电超过十分钟。自动均充电程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，当充电电流小于0.01C10A后延时一定时间后（出厂设定值为15分钟），自动转为浮充运行。控母一段：220.3V3.50A菜单控母一段：246.0V0.00A蓄电池一：245.8V20.4A充电机一：246.0V24.5A故障下页当系统出现故障时，在屏幕右侧会弹出故障字样，按功能键则可查看详细内容。若故障内容在主屏内则相应项会反白显示并闪烁。在此菜单中可以控制充电机的开关机、均/浮充状态以及均/浮充时间。一组充电机控制：充电机：开机/浮充*浮充定时：090天*均充定时：10：00*均充延时：00：15返回转换下页若系统含有二组充电机，通过下页键，对二组充电机进行控制设置。绝缘监测仪用于监测直流系统电压及其绝缘情况，在直流电压过、欠压或直流系统绝缘强度降低等异常情