|
PGD7总线式智能型直流电源屏设计与应用
郭 巍
叶建荣
浙江三辰电器有限公司 浙江桐乡
323900
摘要：随着电子技术和通讯技术的迅猛发展，变（配）电站（所）逐步采用微机综合自动化控制，对直流操作和应急电源提出了越来越高的要求。而PGD7总线式智能型直流电源屏设计可以满足要求。
关键词：总线式
智能型 直流电源 设计与应用
1、前言
近年来，随着电子技术和通讯技术的迅猛发展，变（配）电站（所）逐步采用微机综合自动化控制，对直流操作和应急电源提出了越来越高的要求，在很多应用场合要求电源柜具有更高的自动化和通讯能力。目前国内生产的各类传统的模拟/普通数字式直流电源控制的特点单一、安装调试麻烦、控制精度低、自动化程度低、故障率高，难以满足发电厂和工矿企业变电站等用户对直流系统可靠性、自动化等方面的要求。因为智能型直流电源监控系统不仅为充电系统提供最佳的充电参数，使蓄电池始终处于满容量工作状态，而且实时完成交流配电、直流配电、蓄电池组、母线绝缘以及环境温度的监控，还具备完善的故障检测、报警以及历史数据信息的处理存储能力，能够与变电站综合自动化、调度中心进行双向通信功能，实现对直流操作系统的就地和远程监控及维护功能，以全面实现变电站无人值班综合自动化。因此，为进一步提高产品的综合技术性能，增强市场竞争力，满足广大用电部门对高性能配电产品的需求，我们在综合分析国内外同类产品特点的基础上，设计开发了采用标准的、开放的现场总线，将具有通讯能力的智能器件连接起来，实现上位机、PLC等通过总线对现场设备进行数据通讯，从而达到对设备的远程控制、调节、测量、监视等功能的PGD7总线式智能型直流电源屏。
2、PGD7总线式智能型直流电源屏的结构与特点
PGD7总线式智能型直流电源屏是一种高度自动化的高频电力综合电源，其结构采用模块化，n+1冗余设计保证了产品的高度可靠性；根据实际运行情况，可由中央监控单元、高频整流模块、母线调压单元、绝缘监测模块、电池监测模块、蓄电池组以及其它如交流配电、直流馈电等单元模块的全部或部分有机组合而成。其结构示意图如下：
PGD7总线式智能直流电源系统特点：硬件集成化、标准化、模块化，强化软件功能，控制方式灵活、方便，主要体现在以下几方面：
总线式、智能化、功能齐全、操作简单、结构新颖、维护方便。
3.1.2中央监控单元的功能：
(1)、全中文触摸控制显示，可在线修改整定参数，控制工作状态，显示运行情况。
(2)、监控单元通过串行指令对整流模块实施监控，包括开关机、输出电压、限流点，自动选择最佳充电方式。
(3)、监控单元接收电池的参数测量，进行分析处理，计算单体电池的容量、内阻，从而判定电池的性能。
(4)、监控单元接收馈线绝缘测量参数，进行分析处理，计算馈线正、负极对地电阻，从而判定馈线的绝缘情况。
(5)、监控单元接收交流配电电源单元的参数及状态，并可据此对交流电源进行切换、选择、预警（过或欠压、缺相等）。
(6)、监控单元可自动或受控对电池进行活化、循环，并可记录充放电过程。
(7)、监控支持多种常用的通讯协议，如Modbus、CDT等，亦可根据客户要求定制协议；接口支持RS485、RS232，亦可通过Modem上传数据。
3.2整流单元设计
由多个高频开关整流模块组成，模块并联运行，自动均流，n+1冗余。
模块功能：
(1)、智能化设计：模块内置微处理器，自动完成对模块本身的监控与管理，并与中央监控之间通讯，接受中央监控的控制，如果监控故障，则模块按微处理器出厂整定值运行，避免了系统的崩溃。
(2)、三相三线无中线供电，无源PFC校正，功率因数＞0.93。
(3)、模块采用软开关技术，无需缓冲网络，效率＞95%。
(4)、模块支持热插拔，扩容、维护方便。
(5)、模块间采用低差自主均流方式，均流度＜±3%。
(6)、模块的工作原理如图所示：
3.3馈线单元设计
3.3.1馈线单元组成：
馈线单元分为合闸母线馈线单元和控制母线馈线单元。单元由多个主开关、辅助开关、故障开关、直流漏电流传感器，多路选通器及母线监测等组成。
3.3.2馈线单元功能：
(1)、主功能是直流配电，向各下级设备分配直流电能，并具有过流、短路保护功能。
(2)、向监控提供开关的状态（正常工作，正常分闸，故障跳闸）。
(3)、向监控提供各馈线线路的漏电流，以便监控各馈线线路的接地情况；漏电流传感器采用直流霍耳元件，不需要向母线注入交流低频信号。
(4)、可提供闪光电源。
(5)、监测母线的过、欠压，并向监控转发。
3.4交流配电单元设计
3.4.1交流配电单元组成：
3.4.2交流配电单元功能：
(1)、自动进行双电源切换，向后级设备、部件提供可靠的交流电源。
(2)、监测交流电源的参数，提供过、欠压、缺相等保护。
(3)、必要的防雷措施，确保后级设备、部件的安全。
(4)、必要的交流配电。
3.5电池监测单元设计
3.5.1电池监测单元组成：
3.5.2电池监测单元功能：
(1)、在线、动态地监测单体电池的电压，以便监控计算电池的内部电参数（内阻、容量等）。
(2)、采用MOS固态电子开关选通，具有无动触点、无抖动、寿命长、速度快、可靠等优点。
(3)、三种控制方式：手动操作优先，监控控制次之，单元内部循环最次。
(4)、两种输出格式：0~5V标准信号和0~15KHZ调频脉冲同时输出。
(5)、本体带有数码显示。
3.6母线调压单元设计
3.6.1母线调压单元组成：
3.6.2母线调压单元功能：
(1)以有级和无级接合的方式，实现KM的无级调压。
(2)以硅链的简单可靠代替了斩波器的复杂和脆弱。
(3)具有线性电源的精度。
4、结论
PGD7总线式智能型直流电源屏产品设计采用近年来发展并已成熟的新技术、新元件（如可编程序控制器、可组态控制触摸屏、智能型光电隔离传感器、智能型高频开关电源模块、密封式铅酸蓄电池、直流断路器等），从而使总线式智能直流电源屏主电路具有合理的保护配合，控制部分具有以总线式智能化为主的全数字式调节、控制、检测（取代了绝缘监察、过、欠压、闪光等继电器）信号等功能，具有通讯接口，可以自带微型打印机或与计算机通讯。是一种全新型的直流电源屏，能满足用户对直流系统的最新要求。产品已经在电力、冶金、石化等行业中高端市场中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。PGD7总线式智能型直流电源屏设计与应用符合国际直流电源发展趋势要求必将成为现代直流电源产品的主流。
|
