交直流屏培训资料

第十章交直流屏培训资料

一、名词解析

（1）合闸母线：指提供给合闸回路负载的直流电源母线。

（2）控制母线：指提供给控制回路负载的直流电源母线。

（3）充电模块：提供电池所需电压输出的AC/DC智能高频开关变换器，其输出连接在电池母线上。其基本功能是输出稳定的直流电源。

（4）监控模块：负责实现直流电源系统的监测、控制和管理的功能模块。

（5）配电监控：指监测有关交流、直流部分的模拟、开关量信号的电路单元，包含交流配电监控和直流配电监控。

（6）浮充电：充电装置的输出端并接着电池及负载，以恒压充电方式工作。充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池充电，以补充蓄电池的自放电。

（7）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。

二、主要技术参数及性能指标

盘的种类：

◆A型盘：主变电所

◆B型盘：牵引降压混合变电所

◆C型盘：降压变电所

三、系统组成及运行方式

1）系统组成及接线方式

●A型盘：系统由二套智能充电装置、二组蓄电池、直流馈线断路器、一套微机

电压绝缘监测装置及二套智能监控单元、二套德国进口防雷器、二套交流进线

自动（手动）切换装置等组成。采用单母线分段接线方式

●B型、C型盘：采用单充电装置，单蓄电池，单母线分段接线方式，所有馈线

均通过自动(手动)调压装置。系统由单套智能充电装置、单组蓄电池、直流馈

线断路器、直流母线自动(手动)调压装置、一套微机电压绝缘监测装置及一套

智能监控单元、一套德国进口防雷器、一套交流进线自动（手动）切换装置等

组成。

2）运行方式：

每套充电装置的交流进线由所内交流盘引入两路三相交流AC400V输入电源，两路进线电源互为备用，设置进线电源自动投切装置，也可手动强制切换至任一路电源供电。两接触器之间设置机械联锁。

正常供电时，充电装置对蓄电池组进行充电或浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源，由蓄电池向冲击负荷供电。

交流失电后，由蓄电池向所内全部负荷包括经常性负荷和冲击负荷供电；而当交流恢复正常时，充电装置能自动启动进入工作，若满足自动均充条件时，充电装置自动投入均充，均充结束时，能自动回到正常的浮充状态。

四、系统组成

●交流配电

–将交流电源引入分配给各个充电模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换，以提高直流系统供电的可靠性。为防止过电压损坏充电模块，交流配电设有

防雷装置。

●充电模块

–提供电池所需电压输出的AC/DC智能高频开关变换器，其输出连接在电池母线上。其基本功能是完成AC/DC变换，以输出稳定的直流电源实现系统最为基本的

功能。

●直流馈电

–将直流电源经断路器、刀熔开关分配到各直流用电设备。包括合闸（动力）回路、控制回路和闪光回路以及绝缘监测装置等，扩展功能为馈线故障跳闸报警。

●降压硅链单元

–因为直流电源在对蓄电池组进行均衡充电时，充电模块的输出电压会高于控制回路的额定电压值，所以在合闸母线与控制母线之间设置降压硅链调压装置，以保

证控制母线的电压在正常范围内。

●监控模块

–负责实现直流电源系统的监测、控制和管理的功能模块。监控模块是电源系统的控制、管理核心，具有四遥功能，可使电源系统达到无人值守。采用以微处理器

为核心的集散模式对充电模块、馈电回路、电池组、直流母线对地绝缘情况实施

全方位监视、测量、控制，完全不需人工干预。

●蓄电池组

–蓄电池组是直流系统的重要组成部份，主要作用是在交流输入电源正常时储存电能，并在交流停电时释放电能，保证直流系统不间断地向负载供电。

●绝缘监测仪

主要功能是在线监测母线和馈线支路的绝缘下降情况。在线检测出有绝缘下降的支路和绝缘电阻，并发出告警信号。

五、系统工作原理

直流电源系统主要由交流配电、充电模块、监控模块、母线调压（降压硅链）、直流馈电（包括合闸回路、控制回路）、绝缘监测、蓄电池组等几大部分组成。不同的接线方式有不同的

交流输入正常时

系统交流输入正常时，两路交流输入经过交流自动切换控制选择其中一路输入，并通过交流配电给各个充电模块供电。充电模块将输入三相交流电转换为高质量的110V直流电，经隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给合闸负载供电。此外，合闸母线还通过降压硅链装置为控制母线提供电源。

系统中的监控部分对系统进行管理和控制，信号通过采集处理后，再由监控模块统一管理，在显示屏上提供人机操作界面，并可以接入到远程监控系统。系统还配置有绝缘监测仪或绝缘监测继电器，用于监测母线绝缘情况。

交流输入停电或异常时

交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池向负载供电。监控模块监测电池电压、电流和放电时间，当电池放电到一定程度时，监控模块发出告警。交流输入恢复正常以后，监控模块根据电池放电情况自动选择充电方式，控制充电模块对电池进行充电，使电池恢复到满容量状态。

交流正常时

交流停电或异常时

系统能量流动图

六、充电模块工作原理

充电模块工作原理如图所示：

充电模块工作原理图 三相380V 交流电首先经过尖峰抑制和EMI 电路，主要作用是防止电网上的尖峰和谐波干扰串入模块中，影响控制电路的正常工作；同时也抑制模块主开关电路产生的谐波，防止传输到电网上，对电网污染，其作用是双向的。

三相交流电经过工频整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的PFC 滤波电路的作用下，输出约520V 左右的直流电电压。电感同时具有无源功率因数校正的作用，使模块的功率因数达到0.92。主开关DC/AC 电路将520V 左右的直流电转换为50kHz 的高频脉冲电压在变压器的次级输出。DC/AC 变换采用移相谐振高频软开关技术。变压器输出的高频脉冲经过高频整流、LC 滤波和EMI 滤波，变为220/110V 的直流电压。

PWM 控制电路采用电压电流双环控制，以方便实现对输出电压的调整和输出电流的限制，即使在短路情况下，回缩电路起作用，不会损坏模块，提高模块工作的可靠性。同时将交流输入采样得到的前馈信号送入PWM 控制电路，提高电路工作的稳定性。另一方面，为了实现模块输出的遥调，计算机输出的数字信号经D/A 变换后送入PWM 控制器对输出电压进行

调整。监控电路监测到模块异常时，使模块停止输出，有效保护模块。

此外还有实现多个模块并机工作的均流电路、为控制电路提供电源的辅助电路等。

七、充电模块面板说明

充电模块前面板如图所示：

充电模块前面板图

八、监控模块

监控模块是系统的数据处理中心，通过通讯口和PFU-12、SAG 系列充电模块、JYM2 绝缘仪、PBM-1 电池仪通讯完成系统运行数据地收集，根据系统运行数据完成蓄电池组的自动均浮充转换。如果系统有故障产生则弹出告警信息菜单，并发出声光告警信号。监控模块还可将系统运行数据通过RS485 或RS232 通讯接口按用户设定的通讯规约（可选择Modbus、CDT91、DNP3.0、IEC101 或IEC103）上报给综合自动化系统；可接收综合自动化系统下发的均浮充控制命令，实现遥控、遥测、遥信功能。大屏幕LCD 液晶显示，配合前板按键，可完成设置、显示、事件记录等各项功能。

馈线盘

1．绝缘监测仪

绝缘监测仪的主要功能是在线监测母线和馈线支路的绝缘下降情况，在线测量出绝缘下降的馈线支路和绝缘电阻，并发出告警信号。

2．降压硅链单元

1）功能

因为直流电源系统在对蓄电池组进行均衡充电时，充电模块的输出电压会高于控制回路的额定电压值，所以需要一个调压装置串接在合闸母线与控制母线之间，降压硅链单元就是这样一个调压装置，它可自动或手动改变电压降，从而保证控制母线的电压在正常范围内

2）工作原理

降压硅链是由多只大功率整流二极管串接而成，利用PN结基本恒定的正向压降来产生调整电压，通过改变串入线路的二极管数量来获得适当的压降，达到电压调节的目的。

自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置时：

1）分、合闸基本条件

进线：

分条件：缺相或失压。

合条件：母联或对侧进线开关至少有一个处于分位，且进线正常（没有电源失压和过流跳闸）时。

母联：

分条件：缺相或失压的进线又恢复正常时。

和条件：两进线开关至少有一个处于分位。

2）母联自动投入程序

条件：其中一路进线缺相或失压，另一路进线正常。

动作过程：

1）、当其中原理进线缺相或失压后延时2S分该开关，该进线分闸后再延时0.1S合母联开关。

2）、当进线开关是由于过流跳闸时（过载或短路），则母联开关不自投。

（母联仅自投一次：不需自复功能，电源恢复后，手动分母联，合进线开关。）

如自投投入\撤除选择开关处于“撤除”位置时：

进线、母联开关的分合闸均需操作当地手动分、合闸按钮，但需满足：

进线分合闸条件：

分条件：无条件。

合条件：母联或对侧进线开关至少有一个处于分位，且进线正常时。

母联：

分条件：无条件。

合条件：两进线开关至少有一个处于分位。

二、远方\当地开关处于“远方”位置

自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置时，进线、母联开关动作过程同“当地”“自投投入”位置。

如自投投入\撤除选择开关处于“撤除”位置时：

进线、母联开关的分合闸均需操作远方分、合闸指令，但需满足：

进线分合闸条件：

分条件：无条件。

合条件：母联或对侧进线开关指示有一个处于分位，且进线正常时。

母联：

分条件：无条件。

合条件：两进线开关至少有一个处于分位。

三、自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置：

人工分（包括电气分闸、机械分闸、遥控分闸）交流盘的进线和母联开关时，闭锁自投：解锁条件：两路进线开关合闸后解锁自投。

B\C型交流屏进线、母联开关切换功能（PLC逻辑）自投自复功能

远方\当地开关处于“当地”位置

自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置时：

分、合闸基本条件

进线：

分条件：缺相或失压

合条件：母联或对侧进线开关至少有一个处于分位，且进线正常（没有失压和过流跳闸）时

母联：

分条件：缺相或失压的进线又恢复正常时

合条件：两进线开关至少有一个处于分位。

母联自动投入程序

条件：其中一路进线缺相或失压，另一路进线正常。

动作过程：

1）、当其中一路进线缺相或失压后延时2S分该开关，该进线分闸后再延时0.1S合母联开关。

2）、当进线开关是由于过流跳闸时（过流或短路），则母联开关不自投。

母联自复投入程序

条件：母联已投入，缺相或失压的进线又恢复正常时（这时两进线均正常）动作过程：当缺相或失压的进线又恢复正常时，且另一路电压正常，先分断母联开关，再合该相应进线开关。

如自投投入\撤除选择开关处于“撤除”位置时：

进线、母联开关的分合闸均需操作当地手动分、合闸按钮，但需满足：

进线分合闸条件：

分条件：无条件

合条件：母联或对侧进线开关至少有一个处于分位，且进线正常时。

母联：

分条件：无条件

合条件：两进线开关至少有一个处于分位。

远方\当地开关处于“远方”位置

自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置时，进线、母联开关动作过程同“当地”“自投投入”位置。

如总投入投入\撤除选择开关处于“撤除”位置时：

进线、母联开关的分合闸均需操作远方分、合闸指令，但需满足：

进线分合闸条件：

分条件：无条件

合条件：母联或对侧进线开关至少有一个处于分位，且进线正常时。

母联：

分条件：无条件

合条件：两进线开关至少有一个处于分位。

自投投入\撤除选择开关处于“自投投入”位置

人工分（包括电气分闸、机械分闸、遥控分闸）交流盘的进线和母联开关时，闭锁自投：解锁条件：两路进线开关合闸解锁自投。