小型电力直流操作电源技术手册1new.doc

佛山市贝瑞尔电气科技有限公司 GZDX系直流电源箱技术手册 V1.0- GZDX系列直流电源箱技术手册他人佛山市贝瑞尔电气科技有限公司电话：0757-81271901键入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。（厂区照片）公司简介 佛山贝瑞尔电气科技有限公司是一家由企业家、教授和归国留学人员为主要股东的高科技民营股份制企业。主要致力于电力电子技术相关产品的研究、开发与应用。目前公司的主要产品有：电力工程直流电源，有源和无源型动态无功功补偿装置、滤波装置及核心元件，风力发电并网和离网型逆变电源，光伏发电并网和离网型逆变电源，应急逆变电源等四大系列产品。 公司技术力量雄厚，专业性强，研制、开发和生产电力电子产品的经验丰富。公司拥有一批高素质、高技能的专业人才。公司奉行“以人为本、科技创新”的理念，坚持走专业化、高科技的发展道路，尊重知识，人尽其才。公司发展坚持以市场需求为导向，新技术应用为依托，高性能产品为保障，引领行业科技进步为己任。在发展策略上，公司坚持走联合、相互促进、共同发展的道路。公司目前在英国和新加坡等国聘请有委托研发人员，负责新技术跟踪和产品预研。另外，在我国西部中心城市成都建有合作公司成都顺通电气有限公司。公司热诚欢迎有志于与我公司共图发展的社会各界人士和企事业单位加盟或与我公司合作。目录1. GZDX系列直流电源箱系统概述 3 6.2.9充电管理 132.产品用途 3 3.产品介绍 3 3.1产品类型及适用范围 3 3.2产品型号定义 4 3.3 产品特点 4 4产品说明 54.1 GZDX-一体化智能直流电源箱 5 4.1.1系统特点 54.1.2系统构成 54.1.3系统参数 64.1.4使用环境 64.1.5适用范围 64.1.6外形及安装尺寸 64.2 GZDX-小型模块化直流电源箱 74.2.1系统特点 74.2.2系统构成 74.2.3系统参数 74.2.4使用环境 84.2.5适用范围 84.2.6外形及安装尺寸 85. GZDX系列直流电源箱的电池管理 95.1充电功能 95.2电池温度补偿功能 95.3电池定期维护保养功能 96. GZDX系列直流电源箱的配套电源模块介绍 106.1 SSPC-型一体化高频电源模块系统 106.1.1系统特点 106.1.2原理框图 106.1.3系统参数 106.1.4用途 116.1.5产品型号定义 116.1.6使用环境 116.1.7适用范围 116.1.8外形及安装尺寸 116.1.9充电管理 116.2 GM型高频开关电源模块系统 126.2.1系统特点 126.2.2原理框图 126.2.3系统参数 126.2.4用途 136.2.5产品型号定义 136.2.6使用环境 136.2.7适用范围 136.2.8外形及安装尺寸 131.概述电力工程直流电源主要用于电力系统各类变电站、发电厂作为各种继电保护设备、自动化装置和事故照明的供电电源和各种高压开关的操作电源。GZD系列直流电源柜是上世纪90年代中期，由原电力部安生司组织全国联合设计小组针对我国发电厂和变电站设备普遍陈旧老化、技术工艺落后和无统一的技术规范等现状完成的典型标准化设计，它主要适用于500KV及以下和10KV/0.4KV以上变电站、大中型发电厂和工矿企业。而对于10KV/0.4KV配网系统的变电站或配电房，由于其设备相对较少、功能相对单一，对于直流电源需求的特点是容量小、输出回路数少、可靠性高、智能化强和安装占地小。若采用GZD系列直流电源系统就不太适宜。一是成本高、造价贵，二是占地面积大。GZDX系列小型电力直流电源箱是我公司专门针对10KV/0.4KV配网系统对直流电源的需求特点而开发的。它融合了GZD系列直流电源的一些功能特点和标准化设计的理念，将GZD系列直流电源中的充电柜屏、馈电屏和电池屏三者功能和结构融为一体。采用单个箱体或柜体结构形式，具有安装维护方便、占地面积小、性能、价格比高、针对性强、智能化程度高等突出特点，是10KV/0.4KV配电系统中不停电直流电源最理想产品。2.产品应用领域用于城市公用配电房 用于城市居住小区配电房 用于工厂和企业配电房 用于农村配电房 用于独立箱式变电站 用于各种高压开关柜内作为直流操作电源3.产品类型及特点3.1 产品类型及适用范围目前我公司生产的GZDX系列直流电源箱产品主要有两种类型：一体化结构型和模块化结构型。其各自特点和应用范围分别为：GZDX-型小型模块化直流电源箱：N+1热备份，具有独立的KM降压输出的设计。适合于100Ah以下电池容量的壁挂式结构，需要N+1备份设计的高可靠性要求的直流电源系统GZDX-型一体化智能直流电源箱：HM、KM一体化设计，适用于48Ah以下电池容量的壁挂式结构，KM母线负载对供电电压的适应性强，无需降压处理的直流系统。特别适合于独立的高压开关合闸用操作电源。GZDX-型一体化智能直流电源箱外形图 GZDX-型小型模块化直流电源箱外型图3.2产品型号定义 GZDX- - AH / A V 输入交流电源类型1：两路110V 2：两路220V 3：110V与220V各一路（仅限一体化模块式高频开关电源系统） 输出标称直流电压 输出标称直流电流 电池容量 类型：模块式高频开关电源 ：一体化模块式高频开关电源电力用小型直流电源3.3 产品特点Ø 壁挂式结构设计，紧凑美观，占地面积小。Ø 采用谐振式软开关高频开关电源技术，电源损耗低。具有软启动功能，上电涌流小。 开关电源中，其主要的损耗来至于功率MOSFET管的导通损耗、关断损耗、开通损耗。硬开关在开关过程中电压和电流同时变化，存在高压大电流的转换状态，因而开关损耗很大，导致整机效率低，功率管温升高。软开关在开关过程中，开通时VDS降到0V时电流才开始上升，关断时电流降到0A时VDS开始上升，因而实际的开关损耗和硬开关相比要小很多。Ø 采用微处理器进行集散式测控，实现电池组充放电过程的智能化控制。采用具有极强抗干扰性能的微处理器作为主控芯片，其它主要测控、驱动、运算芯片全部采用进口原装的工业级芯片，并有严格工生产艺保障系统长期运行的可靠和稳定性能。Ø 采用磁励脱扣开关为电池组提供可靠的过放保护。采用磁励脱扣开关作为电池组的过放保护单元，即便是在直流电源出现故障时仍然可以可靠安全的将电池回路断开，避免电池组过放现象的发生。Ø 具有输出限流、输出过流、蓄电池组过度充电及过度放电、系统温度过高等完善的保护功能。Ø 具有“四遥”功能，可实现无人值守。Ø 监控器采用大屏幕的点阵液晶显示，实时汉化显示及操作。Ø 简洁的操作面板，可对系统进行参数查询、设置、操作简单方便。4产品说明4.1 GZDX-一体化智能直流电源箱由于目前的操作电源应用中，KM母线输出所接的控制与监控设备，绝大多数都已采用高频开关电源作为自身的供电系统，对供电电源范围适应性很强，基本都在DC80V-DC280V之间，因此，在HM母线上运用独立的降压系统的意义并不显现。因此，我公司针对操作电源这一应用现状对HM、KM母线进行的一体化设计，省略了降压装置，简化了其结构组成，同时提高了整体的故障率。4.1.1系统特点Ø HM、KM母线一体化设计。结构简单，可靠性高。Ø 采用谐振式软开关高频开关电源技术，电源损耗低。具有软启动功能，上电涌流小。Ø 采用微处理器进行集散式测控，实现电池组充放电过程的智能化控制。Ø 具有输出限流、输出过流、蓄电池组过度充电及过度放电、系统温度过高等完善的保护功能。Ø 采用磁励脱扣开关为电池组提供可靠的过放保护。Ø 监控器采用大屏幕的点阵液晶显示，实时汉化显示及操作。Ø 简洁的操作面板，可对系统进行参数查询、设置、操作简单方便。Ø 具有“四遥”功能，可实现无人值守。4.1.2系统构成 电源模块单元： 高频开关电源部分，为模块组的换能单元。同时也是两路交流输入供电切换及KM、HM、故障输出的单元。液晶控制器单元： 为整个模块组的工作状态和各电量进行监控，人机对话窗口，同时也是与外部进行通讯的接口。4.1.3系统参数双路交流输入额定电压220V±20、110V±10，50Hz±10标称直流输出电压等级110V、220V标称直流输出电流等级3A、4A、6A、10A等（按用户要求定做）免维护电池容量等级7AH、10AH、24AH、40AH等（按用户要求定做）稳流精度0.5稳压精度0.5纹波系数0.1效率92（满负载输出）4.1.4使用环境Ø 海拔 £ 2000Ø 环境温度 5°C £ T £ 40°CØ 相对湿度£ 96（20±5°C）Ø 运行地点无剧烈振动及冲击,无严重尘埃，无导电及爆炸尘埃，无腐蚀性气体。Ø 环境温度变化率 £ 5°C/；相对湿度变化率 £ 5/；室内使用且通风良好。注：如遇使用环境与上述条件不符时，请致电我公司咨询或协商解决。4.1.5适用范围Ø KM母线负载对供电电压的适应性强，无需降压处理。特别适合于独立的高压开关合闸用操作电源。Ø 壁挂式结构适合于48Ah以下电池容量的直流系统。4.1.6 外形及安装尺寸外型尺寸：585mm×450mm×170mm安装尺寸：560mm×380mm箱体可用6只M8的膨胀螺栓固定安装（上图为10HA以下，DC110V系统的安装尺寸）4.2 GZDX-小型模块化直流电源箱4.2.1系统特点Ø 采用谐振式软开关高频开关电源技术，电源损耗低。具有软启动功能，上电涌流小。Ø 模块化设计、N+1热备份，电源模块可带电插拔。Ø 采用微处理器进行集散式测控，实现电池组充放电过程的智能化控制。Ø 降压模块单元完成合母电压、控母电压、充电电流检测，系统无需外接传感器。Ø 具有输出限流、输出过流、蓄电池组过度充电及过度放电、系统温度过高等完善的保护功能。Ø 采用磁励脱扣开关为电池组提供可靠的过放保护。Ø 监控器采用大屏幕的点阵液晶显示，实时汉化显示及操作。Ø 简洁的操作面板，可对系统进行参数查询、设置、操作简单方便。Ø 具有“四遥”功能，可实现无人值守。4.2.2系统构成电源模块单元： 即高频开关电源部分，为模块组的换能单元 控制及降压模块单元： 对2个及以上的电源模块单元进行控制，同时也是两路交流输入供电切换及KM、HM、故障输出的单元。液晶控制器单元： 为整个模块组的工作状态和各电量进行监控，同时也是与外部进行通讯的接口。4.2.3系统参数双路交流输入额定电压220V±20、110V±10，50Hz±10标称直流输出电压等级110V、220V标称直流输出电流等级3A、4A、6A、10A等（按用户要求定做）免维护电池容量等级7AH、10AH、24AH、40AH等（按用户要求定做）稳流精度0.5稳压精度0.5纹波系数0.1效率92（满负载输出）Ø均流不平衡度34.2.4使用环境Ø 海拔 £ 2000Ø 环境温度 5°C £ T £ 40°CØ 相对湿度£ 96（20±5°C）Ø 运行地点无剧烈振动及冲击,无严重尘埃，无导电及爆炸尘埃，无腐蚀性气体Ø 环境温度变化率 £ 5°C/；相对湿度变化率 £ 5/；室内使用且通风良好注：如遇使用环境与上述条件不符时，请致电我公司咨询或协商解决。4.2.5适用范围Ø 需要N+1备份设计的高可靠性要求的直流电源系统。Ø 壁挂式结构适合于100Ah以下电池容量的直流系统。4.2.6外形及安装尺寸外型尺寸：520mm×176mm×690mm安装尺寸：440mm×723mm箱体可用6只M8的膨胀螺栓固定安装（上图为10HA以下，DC110V系统的安装尺寸）5. GZDX系列直流电源箱的电池管理电池组是直流系统中不可缺失的重要组成单元，对电池组进行良好的维护和监测决定了整个直流系统的稳定、可靠和安全性能。 GZDX系列直流电源箱系统均具有智能化的电池管理功能，实现对电池组的电池组电压、充放电流、实时监控，以及定期对电池组维护保养等功能。5.1充电功能系统根据控制面板中设置的各充电参数，自动完成电池充电过程，充电参数根据所使用的电池类型、容量及电池性能的资料进行设置。阀控式密封铅酸蓄电池运行曲线如下图所示，充电过程如下：Ø 阀控式密封铅酸蓄电池正常充电过程 用0.1CA（可设置）的电流进行恒流充电，电压达到设定电压（2.30-2.40）V×n(单体电池节数)时，系统自动转换为恒压充电。当充电电流减小到0.01CA（可设置）时，延迟3h后，系统自动转换为维护性浮充状态，电压为（2.23-2.28）V×n（可设置）。Ø 维护性定期均充充电过程 正常运行浮充状态下每隔1-3个月，系统自动转为恒流充电状态，以正常的充电电压进行充电。Ø 交流供电中断过程 正常充电运行状态时，电网事故导致供电中断时，系统电源模块停止工作，蓄电池通过降压模块向控制母线供电。当电池电压低于设定的电池电压欠压告警值时，系统控制面板进行声光告警。当电池电压低于设定的脱口值时，脱口器动作，电池回路断开，避免电池过放。Ø 交流供电恢复过程交流供电恢复正常时，系统自动进入均充状态运行，以正常的充电电压进行充电。5.2电池温度补偿功能（可通过R485口扩展） 阀控式密封铅酸蓄电池在不同的温度下，保证其处于最佳状态的充电电压时不同的。系统可环境温度进行监测，根据不同的电池温度补偿参数，自动调整电池充电电压。5.3电池定期维护保养功能 通常所说的免维护电池，只是不需要人工加酸价水，并非真正意义上的免维护，相反其维护要求变的更高。 电池长期不用或长时间处于浮充状态，电池极板的活性物质很容易硫化，但活性物质愈来愈少时，电池的放电能力便愈来愈差。此外，由于电池之间的离散性，单体电池之间的实际电压不尽相同。电池标称的浮充电压只是一种平均值，所设定的浮充电压并不能满足每一节电池的要求。如果电池长时间处于浮充状态，会导致部分电池的电量可以被充满，而部分电池却无法被充满，这部分未被充满的电池，所表现出来的电压时一种虚电，需要放电时，其放电能力很差。因此，要求充电系统具备定期对电池做定期维护保养。GZDX系列直流电源箱系统通过对自动对电池组的均称以及维护性浮充的功能，避免电池极板硫化、虚充，确保电池的放电能力和使用寿命。6. GZDX系列直流电源箱的配套电源模块介绍6.1 SSPC-型一体化高频电源模块系统（GZDX-一体化智能直流电源箱由此模块组构成）6.1.1系统特点Ø HM、KM母线一体化设计。结构简单，可靠性高。Ø 采用谐振式软开关高频开关电源技术，电源损耗低。具有软启动功能，上电涌流小。Ø 采用微处理器进行集散式测控，实现电池组充放电过程的智能化控制。Ø 具有输出限流、输出过流、蓄电池组过度充电及过度放电、系统温度过高等完善的保护功能。Ø 具有磁励脱扣开关输出接口，可为电池组提供可靠的过放保护。Ø 通过RS485与外置的大屏幕的点阵液晶显示监控器进行通讯（电源模块各参数在出厂固化后可实现自主运行，无需监控器控制）。Ø 简洁的操作面板，可对系统进行参数查询、设置、操作简单方便。Ø 具有“四遥”功能，可实现无人值守。6.1.2原理框图6.1.3系统参数双路交流输入额定电压220V±20、110V±10，50Hz±10标称直流输出电压等级110V、220V标称直流输出电流等级3A、4A、6A、10A等（按用户要求定做）免维护电池容量等级7AH、10AH、24AH、40AH等（按用户要求定做）稳流精度0.5稳压精度0.5纹波系数0.1效率92（满负载输出）6.1.4用途SSPC-型一体化模块电源系统适用以下各种场合：适用于各类小型发电厂、变电所、高层建筑、开闭所、独立高压开关柜操作、保护系统等做为直流操作、继电器保护、控制信号及事故照明不停电直流电源。6.1.5产品型号定义 SSPC- - AH / A V 输入交流电源类型 1：两路110V 2：两路220V 3：110V与220V各一路 输出标称直流电压 输出标称直流电流 电池容量 设计序号 一体化模块电源系列6.1.6使用环境Ø 海拔 £ 2000Ø 环境温度 5°C £ T £ 40°CØ 相对湿度£ 96（20±5°C）Ø 运行地点无剧烈振动及冲击,无严重尘埃，无导电及爆炸尘埃，无腐蚀性气体。Ø 环境温度变化率 £ 5°C/；相对湿度变化率 £ 5/；室内使用且通风良好。注：如遇使用环境与上述条件不符时，请致电我公司咨询或协商解决。6.1.7适用范围Ø KM母线负载对供电电压的适应性强，无需降压处理。Ø 壁挂式结构适合于48Ah以下电池容量的直流系统。6.1.8外形及安装尺寸Ø SSPC-型一体化高频模块电源外形尺寸：285 mm×118mm×139mm（长×宽×高）安装尺寸：272 mm×83 mm（采用4只M4×12螺钉安装）Ø SSPC-型监控制器面板开口尺寸：180 mm×110 mm外形尺寸：200 mm×120mm×35mm（长×宽×高）安装尺寸：190 mm×110 mm（采用4只M4×12螺钉安装）6.1.9充电管理Ø SSPC-型一体化高频模块电源可在不连接监控器的状态下，自主工作（其充电曲线和工作状态的各参数需在出厂固化）。Ø 配备监控器后，其其充电曲线和工作状态的各参数均可方便的进行修改。详细的充电过程管理参见第3章节 GZDX系列直流电源箱的电池管理6.2 GM型高频开关电源模块系统（GZDX-小型模块化直流电源箱由此模块组构成）6.2.1系统特点Ø 采用谐振式软开关高频开关电源技术，电源损耗低。具有软启动功能，上电涌流小。Ø 模块化设计、N+1热备份，电源模块可带电插拔。Ø 采用微处理器进行集散式测控，实现电池组充放电过程的智能化控制。Ø 降压模块单元完成合母电压、控母电压、充电电流检测，系统无需外接传感器。Ø 具有输出限流、输出过流、蓄电池组过度充电及过度放电、系统温度过高等完善的保护功能。Ø 采用磁励脱扣开关为电池组提供可靠的过放保护。Ø 监控器采用大屏幕的点阵液晶显示，实时汉化显示及节接8- 1414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414操作。Ø 简洁的操作面板，可对系统进行参数查询、设置、操作简单方便。Ø 具有“四遥”功能，可实现无人值守。6.2.2原理框图6.2.3系统参数双路交流输入额定电压220V±20、110V±10，50Hz±10标称直流输出电压等级110V、220V标称直流输出电流等级3A、4A、6A、10A等（按用户要求定做）免维护电池容量等级7AH、10AH、24AH、40AH等（按用户要求定做）稳流精度0.5稳压精度0.5纹波系数0.1效率92（满负载输出）Ø均流不平衡度3硅链级数8-16级（自动调整）6.2.4用途GM型高频开关电源模块系统适用以下各种场合：适用于各类小型发电厂、变电所、高层建筑、开闭所、独立高压开关柜操作、保护系统等做为直流操作、继电器保护、控制信号及事故照明不停电直流电源。6.2.5产品型号定义 GM - - AH / A V 输入交流电源类型 1：两路110V 2：两路220V 输出标称直流电压 输出标称直流电流 电池容量 设计序号 GM型高频开关电源模块系列6.2.6使用环境Ø 海拔 £ 2000Ø 环境温度 5°C £ T £ 40°CØ 相对湿度£ 96（20±5°C）Ø 运行地点无剧烈振动及冲击,无严重尘埃，无导电及爆炸尘埃，无腐蚀性气体。Ø 环境温度变化率 £ 5°C/；相对湿度变化率 £ 5/；室内使用且通风良好。注：如遇使用环境与上述条件不符时，请致电我公司咨询或协商解决。6.2.7适用范围Ø 需要N+1备份设计的高可靠性要求的直流电源系统。Ø 壁挂式结构适合于100Ah以下电池容量的直流系统。6.2.8外形及安装尺寸Ø GM型高频开关电源模块外形尺寸：275 mm×95 mm×140 mm（长×宽×高）安装尺寸：262 mm×60 mm（采用4只M4×12螺钉安装）Ø GM型降压及控制模块外形尺寸：275 mm×80mm×140mm（长×宽×高）安装尺寸：262 mm×45 mm（采用4只M4×12螺钉安装）Ø SSPC-型监控制器面板开口尺寸：165 mm×126 mm外形尺寸：200 mm×132 mm×35mm（长×宽×高）安装尺寸：190 mm×122 mm（采用4只M4×12螺钉安装） （电源模块） （降压及控制模块）6.2.9充电管理Ø SSPC-型一体化高频模块电源可在不连接监控器的状态下，自主工作（其充电曲线和工作状态的各参数需在出厂时固化）。Ø 配备监控器后，其其充电曲线和工作状态的各参数均可方便的进行修改。详细的充电过程管理参见第5章节 GZDX系列直流电源箱的电池管理。- 16 -