摘要:分布式直流電力操作電源裝置是一種新型的故障隔離式智能直流電源設備,采用獨特的分體式分散安裝方式,主要應用于小型開關站和用戶末端,為二次控制線路(如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等)提供可靠的不間斷直流工作電源,同時還給一次開關設備(彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等)提供直流操作電源。分布式直流電源裝置體積小,安裝接線方便,適合于分散安裝于各種型號的開關設備內。使之比一般直流屏系統更可靠,更經濟(對小型用戶終端更明顯),又節省占地空間,降低線路損耗及安裝工程量,且維護方便,為電力系統供電可靠提供新的選擇方案,
1 前言
隨著國家電力系統的發展,小型變電站、開關所、樓宇箱式變電站的建設正以驚人的速度蓬勃遞增,同時電力系統對電力操作電源的可靠性,安全性,方便性也提出了更進一步的要求,這就對電力操作電源提出了小型化,智能化以及經濟實用的要求,在這里我們介紹一種新型的分布式直流電源。這種裝置采用分體式方式,直接嵌入到開關柜體內,使得全站供電的可靠性和方便性大大提高。傳統的電力操作電源一般為UPS和直流屏,采用集中式供電。如操作電源出現故障,將會引起整站無電,從而造成供電的不可靠。雖然采用UPS工程投入較低,但可靠性不如分布式直流電源,而采用直流屏卻需要投入比較高的成本,同時占地面積比較大,特別是對于一些終端用戶來講,采用直流屏更會造成工程成本較大的浪費。分布式直流電力操作電源裝置能夠根據用戶的類型,用戶的需求進行選配,在提高電力系統運行的可靠性的基礎上最大程度的為用戶節省工程費用。本文將對本裝置的原理,性能以及工程應用方式做一個比較詳細的闡述。
2 工作原理
分布式直流電力操作電源共有四部分組成:AC/DC智能充電管理模塊,DC/DC推挽式升壓模塊,CPU智能控制模塊以及蓄電池組。為了更詳細地闡述本裝置的工作原理,下面將分別詳細地對本裝置的各個模塊功能進行描述。
2.1 AC/DC智能充電管理模塊
此部分功能主要是將市電(交流220V)或PT(交流110V)轉換為負載電壓以及對蓄電池進行充電的電壓,對電池充電的過程以及放電的過程進行智能化的管理。均、浮充充電方式相結合,并定期對蓄電池進行活化,以便能最大程度地延遲蓄電池的壽命。同時提供交流失電,電池電壓過低,以及模塊故障等多種告警輸出節點,內部原理圖如圖1所示。
2.2 DC/DC推挽升壓模塊
此部分功能主要是將負載電壓(無市電時是電池電壓)通過推挽高頻變換整流模塊,穩壓模塊后輸出直流220V給負載供電,內部原理圖如圖2所示。
此裝置通過穩壓模塊能夠提供負載良好的直流特性,同時通過單片機的監控,可對本體進行安全保護,避免誤操作或負載過大造成裝置損壞的情況。
2.3 CPU智能控制模塊
此部分功能主要是采集裝置信息,監控裝置的運行狀況以及對裝置進行智能控制,使運行過程完全實現自動化,整個運行過程不需要人工的干預,內部原理圖如圖3所示。
數據采集部分將輸出電壓,充電電壓和裝置本體溫度采集通過顯示部分可進行現場監查,分析本體裝置的運行狀態進行智能控制。自行診斷。也可通過485總線通信方式進行遠方監控,實現無人值守方式。
2.4蓄電池組
此蓄電池組由兩個12V密封免維護鉛酸蓄電池串聯組成,其容量可根據用戶的需求進行配置,組成結構如圖4所示。
本電池組由于采用的是密封免維護鉛酸蓄電池,可直接放在開關柜體內,不需要再占用空間和擔心泄漏的問題。同時由于加入了充電管理模塊。使得電池的壽命大大加長。
3 裝置的基本性能
3.1裝置能量的轉換
本裝置在有外電情況下,提供能量給電池充電,并同時提供能量給長期運行的負載:在儲能及分合閘操作時,更多的負載能量需求由電池提供。
在交流輸入失電時,由電池提供全部能量給輸出。為負載提供不間斷電源。
3.2自動管理
本裝置利用單片機對蓄電池進行智能充放電管理,對裝置進行自檢,并提供裝置本體的蜂鳴器報警及外部報警信號接點輸出,并可與上位機通信,可用于有人、無人值守的配電系統。
本裝置自動檢測裝置內部溫度,在測得的溫度高于42℃時自動開啟風扇進行散熱,保護內部器件,在低于32℃時自動關閉風扇,降低功耗。
電池活化功能,當有市電連續給電池充電超過30天后,裝置自動對電池放電,進行活化,到達活化點后,裝置自動切換繼續讓市電給電池進行充電,本過程全部自動進行,不需要人工干預。
3.3信號輸出
本裝置帶有一個繼電器常閉輸出接口(R11,R12),當裝置有電時,此信號輸出與內部蜂鳴器告警信號同步。如整個裝置無電,比如裝置損壞或者將SA開關斷開,將閉合發出告警信號,用戶可在信號輸出回路加消音回路。
3.4告警功能
裝置內部本身帶有一個小蜂鳴器,有以下幾種情況將會發出告警信號:
(1)當裝置在交流輸入突然掉電或輸入功率不足的情況下,幾十秒以后,裝置將會發出告警,提醒用戶發生交流失電的情況,可通過“復歸”鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入恢復時自動復歸。
(2)若電池電壓低于一定的電壓值時,裝置會發出告警信號,提醒用戶電池電壓過低,可通過“復歸”鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入正常后對電池充電大于告警點后自動消除。
(3)當負載有短路或負載過大或者裝置本身出現故障也會發出告警,此信號不可復歸,提示用戶將裝置關閉進行負載電路檢查,如負載電路無短路或負載功率太大的情況,則可能是裝置本身出現故障。
(4)當電池電壓過低時,先輸出報警信號,延時后關閉裝置輸出,避免電池的過放電。在外電恢復后自動投入運行并進行充電。
3 分體式直流電源的技術特點
3.1 安裝結構的優化
現在傳統的直流電力操作電源一般為集中安裝的直流屏,直流屏在中國的電力操作電源發展史上取到了重大的作用,但隨著電力系統的大力發展,直流屏的集中安裝方式的弱點已逐步暴露出來。一般的直流屏是由多個電池串聯起來,作為后備電源,由充電機對其進行充電,然后引出小母線對整個站的二次回路進行供電。這樣當某個電池或幾個電池出現故障時或壽命到時必將引起全站的供電停止,造成多個場合的供電不安全性。我們這里介紹的直流電力操作電源采用分體式結構安裝方式,分散安裝到每一路供電回路中,即使某一回路的電力操作電源出現故障時,也能確保其它回路供電正常,而不會出現直流屏一點故障全所無電的情況,從而實現供電系統更安全和可靠。
3.2自動化程度高
本裝置采用單片機技術進行智能化管理,對輸出電壓,電池電壓,內部溫度進行在線檢測,通過人機界面進行顯示。對裝置本身的故障自動分析。可安全的從故障點自動切除。
裝置帶有485通信功能,可通過遠方觀看和控制及時了解現場電力操作電源的情況,以便及時處理故障。
裝置帶有對電池活化的功能,定期對電池活化,可大大的延長電池的壽命,使其使用周期更長,降低更換率。
3.3節能降耗
由于本文提出的新型電源裝置采用的是分散安裝到柜體的安裝方式,所以無須另外做柜體進行放置,也就節省寶貴的空間以及昂貴的電纜走線。同時對于一些小型的用戶終端,如房地產,工廠等,由于用電范圍小,所以所用的配電柜體較少,如此時采用直流屏對其供電,將造成較大的資源浪費。
4 結論
分布式直流電力操作電源以其安裝、更換方便,性價比高,幾乎無須人T干預的高自動化以及可靈活選配等特點深受廣大用電系統用戶的青睞,現已在全國各地廣泛的使用,是電力操作電源發展的主要方向