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1．用途：

适用于发电厂、变电站作为高压断路器直流操作机构的正常分合闸、继电保护、信号等使用的操作电源及事故时分合闸、照明，控制通信等用的直流电源。

2．直流系统分类：

GZDW系列——变电系列

PED系列——发电系列

GCFW系列——整流逆变系列

3．充电机分类：

磁饱和电源

相控电源

高频开关电源：模块式电源、斩波式电源

4．高频开关电源模块

4．1开关电源分类

4．1．1按原理分

硬开关——开关管的通断受外加脉冲控制（PWM），与本身流过的电流及两端所加的电压无关，其主要缺点在开关的开通及关断时有比较大的损耗，效率一般在90%左右，技术成熟。

软开关——控制开关管在其两端电压为零时导通(ZVS)，或控制开关管电流为零时关断(ZCS)-----谐振式开关电源，开关管的开通及关断损耗狠小，效率一般大于92%。

4．1．2按冷却方式分

自然冷却——平均无故障时间MTBF长，一般100000小时以上；

强迫风冷——平均无故障时间MTBF较短，一般50000~80000小时。

4．2主要选用器件

4．2．1开关管

晶体管——速度较低、容量小

MOS管——高速、容量较大，主要用于中小功率

IGBT——晶体管、MOS管相结合，具有较高速度、容量较大，但关断时有拖尾效应，一般用于大功率。

4．2．2集成电路

控制芯片——专用芯片如2525、2846、2842、3854等；

运算放大器——如224等；

集成电路选择时，应选用工业级芯片即2字头芯片。

4．2．3电容

电解电容——应选用105°C无感电解电容；

电容——最好选用温度特性较好的CBB、CL等材料。

4．2．4高频变压器

磁芯材料一般选用铁氧体和非晶合金，高频变压器设计应尽量减小漏感，以降低加在开关管上的尖峰电压。

4．3开关电源框图

4．3．1 高频开关整流电源框图见图1

图1 高频开关整流电源原理框图

4．3．2高频开关有源逆变放电模块框图见图2。

图2  高频开关有源逆变放电模块框

4．4模块之间均流

主从设置法——设置一个模块为主模块，其它模块为从模块，主模块工作在恒压方式，从模块工作在恒流方式。此种方法如果主模块失效，整个系统不能工作，不适用于冗余系统。

平均电流法——是一种无主均流，但须设置均流总线。均流线上的信号代表所有模块的平均电流，每个模块根据此信号控制本机的电流输出，以达到均流目的。此方法均流效果好，但对工艺要求较高，如果均流母线发生短路或有模块不能工作时，造成均流母线电压下降，将使所有模块电压下降，造成故障。

民主均流法——自动选择主模块的主从均流模式，分最大值法和最小值法两种。运行时，系统自动选择输出电流最大或最小的模块为主模块，其它模块的输出电流自动调节向主模块输出电流逼近，以达到均流目的。此方法可靠性高、均流效果好、易于实现冗余，是目前最常用的一种方法。

4．5开关电源主要参数

4．5．1高频开关整流电源模块

交流输入电压（V）：AC380±20 %或AC220±20 %；

    额定输出电压（V）：110、220；

    额定输出电流（A）：5、10、20、30、40

    稳压精度：≤± 0.5 %；

    稳流精度：≤± 0.5 %；

    纹波系数：≤± 0.1 %；

    动态响应：≤200μs；

    功率因素：≥0.9；

    效       率：≥93 %；

    不均流度：≤ 5%；

    噪       声：≤45dB（自然冷却），≤55dB（强迫风冷）；

  冷却方式：3KW以下自然冷却；3KW以上强迫风冷。

4．5．2有源逆变放电模块

输入电压：DC90～132V、DC180～264V；

输出电压：电网电压AC380或220V±15%；

输入额定放电电流：10A、20A、30A、50A；

稳流精度：≤±1%；

放电电流纹波：≤±2%；

注入电网畸变 THD：≤5%

逆变效率：≥85%；

不均流度：≤ 5%；

噪       声：≤55dB；

冷却方式：强迫风冷。

4．6开关电源保护

     除常规保护外，应重点考虑开关电源交流侧对操作过电压及雷击的保护。开关电源最薄弱环节就在交流侧，防操作过电压及雷击最好办法就是在交流进线或整流后直流侧加装电感，在系统上加压敏电阻。

4．7开关电源防尘、防潮

     开关电源在潮湿地区或运行一段时间后，开关电源内部线路板由于潮湿或积类灰尘容易引起打火，因此一般要求线路板表面最好进行环氧涂敷处理。

4．8高频开关电源配置原则

4．8．1 整流模块

将交流电转为直流电即AC/DCN+1或N+2原则既在用N个模块满足系统要求下选用N+1或N+2个模块。如对一200AH系统，若经常负荷电流为5A，则系统电流为5A+0.1*200AH=25A，选用10A模块4台或5台。

4．8．2 有源逆变模块

将蓄电池能量反馈回电网

蓄电池AH*0.1小于或等于逆变模块额定输入电流(A)*N。如对一200AH系统，放电电流为0.1*200AH=20A，选用10A模块2台。

5．绝缘监测装置

5．1两种检测原理

5．1．1交流法

采用交流互感器，当有接地发生时，主机向直流母线注入7~15V，7~25HZ交流信号，在接地支路互感器中感应出电压经计算机采集处理后作出判断。此种原理主要存在以下缺点：

     a）支路对地电容对选线精度有很大影响。

     b）由于向直流母线注入低频信号源，使得直流母线叠加低频交流信号，有可能对保护产生干扰。另外，若低频信号源发生短路会造成直流母线短路。

5．1．2直流法

采用直流互感器，每个互感器中都有一个磁调制微伏放大电路，当有接地发生时，在直流互感器内感应出电压经放大送入主机采集处理，并作出判断。此种原理无需向直流母线注入任何类型的信号源，而且支路电容对选线精度没有任何影响，是一种比较先进的检测原理。

5．2直流传感器

采用直流传感器，输出电压为-4V至+4V，对应接地电流±16mA，电源电压为±5V。

5．3接地判据

    直流法原理框图见图3。

 图3  直流法原理框图

5．3．1正或负母线绝缘降低

    采用平衡电桥法：

a）+KM

当负母线对地电压Ug≥ R0*Ukm/（R0∥Rg+R0）时，正母线接地告警。

母线接地电阻R+ =R0（Ukm-Ug）/（2Ug-Ukm） KΩ

b）-KM

当Ug≤ Ukm* R0∥Rg/ （R0∥Rg+R0）时，负母线接地告警。

负母线接地电阻R- =R0*Ug/（Ukm-2Ug）

注：R0为平衡电阻；Rg为接地电阻告警值。

5．3．2正负母线绝缘同时降低

    采用不平衡电桥法：

    通过改变如负母线对地平衡电阻，采用不平衡电桥法和平衡电桥法相结合，计算出正负母线对地电阻。在选择监测正负母线绝缘同时降低功能时，此时负母对地电压将会正常的跳变。

5．4平衡电阻

当分段运行时，每段母线只能有一组平衡电阻；当两段母线并联运行时，平衡电阻减半，会影响接地电阻告警值，这时可以通过改变平衡电阻设置值解决，一般情况下无需改变。

5．5配置绝缘监测装置应注意的问题

   a）对于单组蓄电池系统，无论是单母线分段或不分段，设计时按单路设计；对于双组蓄电池系统，设计时按双路设计；

   b）对于开关路数较多的系统，一段母线最好配置一套绝缘监测装置，若需配置多台，则应注意平衡电阻选配。

   c）对于一段母线同时有多台装置运行时，每段母线只能有一台绝缘检测装置设置为检测正负母线同时接地。

6．蓄电池巡检装置

   一般检测蓄电池端电压及几个特征点温度。对蓄电池内阻检测，一般采用以下两种方法：

a）向蓄电池内注入低频信号源或高频信号源，通过检测低频或高频电流计算出蓄电池内阻。此方法测量准确，一般用于测量单节电池。

b）对蓄电池组，一般采用脉冲放电方法测量电池脉冲电压和电流，通过某些假定条件换算出电池内阻。此方法所测出的内阻与电池实际内阻相差很大，只能作为参考。

7．监控系统

   监控系统分为分布式和集中式监控系统。

8．系统设计应注意的问题

8．1降压装置选择

    硅链降压——单硅链、双硅链；

    高频斩波式降压——应提供备用通道。

8．2监控单元

    单片机——简单、可靠、功能完备，使用最广泛；

    PLC触摸屏——使用简单明了，但价格较高；

    工控机——应用软件丰富，但一般需使用硬盘、风扇、操作系统等，故障率

较高。

8．3绝缘监测

    选用直流互感器或交流互感器；

    平衡电阻选择——单台或多台装置；

    正负母线绝缘同时降低检测；

    环路运行——会产生环流，若环流过大会造成支路接地误报警。

8．4接线方式

    控母加高频开关电源模块——在交流失电或控母电源模块失电的瞬间会造

成控母电压短时突降。

8．5与综自通信

    所有智能设备均先与微机控制器通信，然后微机控制器再与综自通信；

    所有智能设备与微机控制器及综自均通过RS485口并联通信。

8．6直流系统各设备选型

    直流系统中各智能设备最好选用同一家产品。

9．GZDW系统主接线

十种接线方式

9．1  GZDW30系列：

    单母线分段，单组电池，充电模块单一电压输出，无降压回路，适用于发电厂或大型变电站。

9．2  GZDW31系列：

单母线，单组电池，充电模块单一电压输出，无降压回路，适用于发电厂或大型变电站。

9．3  GZDW32系列：

单母线分段，单组电池，充电模块单一电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

9．4  GZDW33系列：

单母线，单组电池，充电模块单一电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

9．5  GZDW34系列：

单母线分段，单组电池，充电模块两种电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

9．6  GZDW35系列：

单母线，单组电池，充电模块两种电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

9．7  GZDW40系列：

单母线分段，双组电池，充电模块单一电压输出，无降压回路，适用于重要发电厂或大型变电站。

9．8  GZDW41系列：

单母线，双组电池，充电模块单一电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

9．9  GZDW42系列：

单母线分段，双组电池，充电模块单一电压输出，无降压回路，适用于重要发电厂或大型变电站。

9．10 GZDW43系列：

单母线，双组电池，充电模块两种电压输出，控母与合母分开，适用于10KV~220KV变电站或中小型发电厂。

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