一、名詞解析
(1) 合閘母線:指提供給合閘迴路負載的直流電源母線。
(2) 控制母線:指提供給控制迴路負載的直流電源母線。
(3) 充電模組:提供電池所需電壓輸出的ac/dc智慧型高頻開關變換器,其輸出連線在電池母線上。其基本功能是輸出穩定的直流電源。
(4) 監控模組:負責實現直流電源系統的監測、控制和管理的功能模組。
(5) 配電監控:指監測有關交流、直流部分的模擬、開關量訊號的電路單元,包含交流配電監控和直流配電監控。
(6) 浮充電:充電裝置的輸出端並接著電池及負載,以恆壓充電方式工作。充電裝置在承擔經常性負荷的同時向蓄電池充電,以補充蓄電池的自放電。
(7) 均衡充電:為補償蓄電池在使用過程中產生的電壓不均勻現象,使其恢復到規定的範圍內而進行的充電。
二、主要技術引數及效能指標
盤的種類:
◆ a型盤:主變電所
◆ b型盤:牽引降壓混合變電所
◆ c型盤:降壓變電所
三、系統組成及執行方式
1) 系統組成及接線方式
● a型盤:系統由二套智慧型充電裝置、二組蓄電池、直流饋線斷路器、一套微機電壓絕緣監測裝置及二套智慧型監控單元、二套德國進口防雷器、二套交流進線自動(手動)切換裝置等組成。採用單母線分段接線方式
● b型、c型盤:採用單充電裝置,單蓄電池,單母線分段接線方式,所有饋線均通過自動(手動)調壓裝置。系統由單套智慧型充電裝置、單組蓄電池、直流饋線斷路器、直流母線自動(手動)調壓裝置、一套微機電壓絕緣監測裝置及一套智慧型監控單元、一套德國進口防雷器、一套交流進線自動(手動)切換裝置等組成。
2)執行方式:
每套充電裝置的交流進線由所內交流盤引入兩路三相交流ac400v輸入電源,兩路進線電源互為備用,設定進線電源自動投切裝置,也可手動強制切換至任一路電源供電。兩接觸器之間設定機械聯鎖。
正常供電時,充電裝置對蓄電池組進行充電或浮充電,同時為全所的經常性直流負荷提供電源,由蓄電池向衝擊負荷供電。
交流失電後,由蓄電池向所內全部負荷包括經常性負荷和衝擊負荷供電;而當交流恢復正常時,充電裝置能自動啟動進入工作,若滿足自動均充條件時,充電裝置自動投入均充,均充結束時,能自動回到正常的浮充狀態。
四、系統組成
● 交流配電
– 將交流電源引入分配給各個充電模組,擴充套件功能為實現兩路交流輸入的自動切換,以提高直流系統供電的可靠性。為防止過電壓損壞充電模組,交流配電設有防雷裝置。
● 充電模組
– 提供電池所需電壓輸出的ac/dc智慧型高頻開關變換器,其輸出連線在電池母線上。其基本功能是完成ac/dc變換,以輸出穩定的直流電源實現系統最為基本的功能。
● 直流饋電
– 將直流電源經斷路器、刀熔開關分配到各直流用電裝置。包括合閘(動力)迴路、控制迴路和閃光迴路以及絕緣監測裝置等,擴充套件功能為饋線故障跳閘報警。
● 降壓矽鏈單元
– 因為直流電源在對蓄電池組進行均衡充電時,充電模組的輸出電壓會高於控制迴路的額定電壓值,所以在合閘母線與控制母線之間設定降壓矽鏈調壓裝置,以保證控制母線的電壓在正常範圍內。
● 監控模組
– 負責實現直流電源系統的監測、控制和管理的功能模組。監控模組是電源系統的控制、管理核心,具有四遙功能,可使電源系統達到無人值守。採用以微處理器為核心的集散模式對充電模組、饋電迴路、電池組、直流母線對地絕緣情況實施全方位監視、測量、控制,完全不需人工干預。
● 蓄電池組
– 蓄電池組是直流系統的重要組成部份,主要作用是在交流輸入電源正常時儲存電能,並在交流停電時釋放電能,保證直流系統不間斷地向負載供電。
● 絕緣監測儀
主要功能是**監測母線和饋線支路的絕緣下降情況。**檢測出有絕緣下降的支路和絕緣電阻,並發出告警訊號。
五、系統工作原理
直流電源系統主要由交流配電、充電模組、監控模組、母線調壓(降壓矽鏈)、直流饋電(包括合閘迴路、控制迴路)、絕緣監測、蓄電池組等幾大部分組成。不同的接線方式有不同的特點,但基本原理是一致的,基本組成形式如圖所示。
直流電源系統基本組成形式
交流輸入正常時
系統交流輸入正常時,兩路交流輸入經過交流自動切換控制選擇其中一路輸入,並通過交流配電給各個充電模組供電。充電模組將輸入三相交流電轉換為高質量的110v直流電,經隔離二極體隔離後輸出,一方面給電池充電,另一方面給合閘負載供電。此外,合閘母線還通過降壓矽鏈裝置為控制母線提供電源。
系統中的監控部分對系統進行管理和控制,訊號通過採集處理後,再由監控模組統一管理,在顯示屏上提供人機操作介面,並可以接入到遠端監控系統。系統還配置有絕緣監測儀或絕緣監測繼電器,用於監測母線絕緣情況。
交流輸入停電或異常時
交流輸入停電或異常時,充電模組停止工作,由電池向負載供電。監控模組監測電池電壓、電流和放電時間,當電池放電到一定程度時,監控模組發出告警。交流輸入恢復正常以後,監控模組根據電池放電情況自動選擇充電方式,控制充電模組對電池進行充電,使電池恢復到滿容量狀態。
系統能量流**
六、充電模組工作原理
充電模組工作原理如圖所示:
充電模組工作原理圖
三相380v交流電首先經過尖峰抑制和emi電路,主要作用是防止電網上的尖峰和諧波干擾串入模組中,影響控制電路的正常工作;同時也抑制模組主開關電路產生的諧波,防止傳輸到電網上,對電網汙染,其作用是雙向的。
三相交流電經過工頻整流後變成脈動的直流,在濾波電容和電感組成的pfc濾波電路的作用下,輸出約520v左右的直流電電壓。電感同時具有無源功率因數校正的作用,使模組的功率因數達到0.92。
主開關dc/ac電路將520v左右的直流電轉換為50khz的高頻脈衝電壓在變壓器的次級輸出。dc/ac變換採用移相諧振高頻軟開關技術。變壓器輸出的高頻脈衝經過高頻整流、lc濾波和emi濾波,變為220/110v的直流電壓。
pwm控制電路採用電壓電流雙環控制,以方便實現對輸出電壓的調整和輸出電流的限制,即使在短路情況下,回縮電路起作用,不會損壞模組,提高模組工作的可靠性。同時將交流輸入取樣得到的前饋訊號送入pwm控制電路,提高電路工作的穩定性。另一方面,為了實現模組輸出的遙調,計算機輸出的數碼訊號經d/a變換後送入pwm控制器對輸出電壓進行調整。
監控電路監測到模組異常時,使模組停止輸出,有效保護模組。
此外還有實現多個模組併機工作的均流電路、為控制電路提供電源的輔助電路等。
七、充電模組面板說明
充電模組前面板如圖所示:
充電模組前面板圖
八、監控模組
監控模組是系統的資料處理中心,通過通訊口和pfu-12、sag 系列充電模組、jym2 絕緣儀、pbm-1 電池儀通訊完成系統執行資料地收集,根據系統執行資料完成蓄電池組的自動均浮充轉換。如果系統有故障產生則彈出告警資訊選單,並發出聲光告警訊號。監控模組還可將系統執行資料通過rs485 或rs232 通訊介面按使用者設定的通訊規約(可選擇modbus、cdt91、dnp3.
0、iec101 或iec103)上報給綜合自動化系統;可接收綜合自動化系統下發的均浮充控制命令,實現遙控、遙測、遙信功能。大螢幕lcd 液晶顯示,配合前板按鍵,可完成設定、顯示、事件記錄等各項功能。
饋線盤1. 絕緣監測儀
絕緣監測儀的主要功能是**監測母線和饋線支路的絕緣下降情況,**測量出絕緣下降的饋線支路和絕緣電阻,並發出告警訊號。
2.降壓矽鏈單元
因為直流電源系統在對蓄電池組進行均衡充電時,充電模組的輸出電壓會高於控制迴路的額定電壓值,所以需要乙個調壓裝置串接在合閘母線與控制母線之間,降壓矽鏈單元就是這樣乙個調壓裝置,它可自動或手動改變電壓降,從而保證控制母線的電壓在正常範圍內
降壓矽鏈是由多隻大功率整流二極體串接而成,利用pn結基本恆定的正向壓降來產生調整電壓,通過改變串入線路的二極體數量來獲得適當的壓降,達到電壓調節的目的。
降壓矽鏈單元的工作原理
系統設有兩組降壓矽鏈裝置,工作方式為主備方式。當主降壓矽鏈裝置故障時,自動投入備用降壓矽鏈裝置,同時櫃體面板故障指示燈閃亮,表示主降壓矽鏈裝置發生故障,應盡快維修。
附錄a型交流屏進線、母聯開關切換功能(plc邏輯)自投不自復功能
自投投入\撤除選擇開關處於「自投投入」位置時:
1)分、合閘基本條件
進線:分條件:缺相或失壓。
合條件:母聯或對側進線開關至少有乙個處於分位,且進線正常(沒有電源失壓和過流跳閘)時。
母聯:分條件:缺相或失壓的進線又恢復正常時。
和條件:兩進線開關至少有乙個處於分位。
2)母聯自動投入程式
條件:其中一路進線缺相或失壓,另一路進線正常。
動作過程:
1)、當其中原理進線缺相或失壓後延時2s分該開關,該進線分閘後再延時0.1s合母聯開關。
2)、當進線開關是由於過流跳閘時(過載或短路),則母聯開關不自投。
(母聯僅自投一次:不需自復功能,電源恢復後,手動分母聯,合進線開關。)
如自投投入\撤除選擇開關處於「撤除」位置時:
進線、母聯開關的分合閘均需操作當地手動分、合閘按鈕,但需滿足:
進線分合閘條件:
分條件:無條件。
合條件:母聯或對側進線開關至少有乙個處於分位,且進線正常時。
母聯:分條件:無條件。
合條件:兩進線開關至少有乙個處於分位。
二、遠方\當地開關處於「遠方」位置
自投投入\撤除選擇開關處於「自投投入」位置時,進線、母聯開關動作過程同「當地」「自投投入」位置。
如自投投入\撤除選擇開關處於「撤除」位置時:
進線、母聯開關的分合閘均需操作遠方分、合閘指令,但需滿足:
進線分合閘條件:
分條件:無條件。
合條件:母聯或對側進線開關指示有乙個處於分位,且進線正常時。
母聯:分條件:無條件。
合條件:兩進線開關至少有乙個處於分位。
三、自投投入\撤除選擇開關處於「自投投入」位置:
人工分(包括電氣分閘、機械分閘、遙控分閘)交流盤的進線和母聯開關時,閉鎖自投:
解鎖條件:兩路進線開關合閘後解鎖自投。
b\c型交流屏進線、母聯開關切換功能(plc邏輯)自投自復功能
遠方\當地開關處於「當地」位置
自投投入\撤除選擇開關處於「自投投入」位置時:
分、合閘基本條件
進線:分條件:缺相或失壓
合條件:母聯或對側進線開關至少有乙個處於分位,且進線正常(沒有失壓和過流跳閘)時
母聯:分條件:缺相或失壓的進線又恢復正常時
合條件:兩進線開關至少有乙個處於分位。
母聯自動投入程式
條件:其中一路進線缺相或失壓,另一路進線正常。
動作過程:
1)、當其中一路進線缺相或失壓後延時2s分該開關,該進線分閘後再延時0.1s合母聯開關。
交直流優缺點
1 特高壓直流輸電的特點 高壓直流輸電的主要優點為 從經濟方而考慮,鑑於直流輸電具有線路造價低 年電能損失小的優點,直流架空輸電線路 路建設初期投資和年執行費用上均比交流系統經濟。在技術方面,直流輸電有如下優點 不存在系統穩定問題,可實現電網的非同期互聯,而交流電力系統中所有的同步發電機都保持同步執...
交直流調速系統剖析
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直流屏介紹
一 概念 直流屏是直流電源作業系統的簡稱 二 作用 1 為高壓開關的合閘機構提供電源 2 為控制機構 繼電保護和自動裝置提供直流電源 三 特點 高可靠性 1 採用開關電源的模組化設計,n 1熱備份 2 充電模組可以帶電熱插拔,平均維護時間大幅度減少 3 動力母線和控制母線可以由充電模組單獨直接提供,...