微机控制高频开关电源柜使用说明书-艾默生.doc
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操作使用说明
GZDW微机型高频开关直流电源柜
操
作
使
用
说
明
无锡市凯杰电器有限公司编制
第一部分、系统
一、系统概述
GZD（W）微机型高频直流电源，是专为电力系统设计的一种较为理想的直流电源系统。
其主要功用是为电力系统变电所的高低压开关设备提供必要的操作电源，为继电保护或微机保护装置提供工作电源以及作为事故照明、应急电源和他直流用电设备电源。
由于本直流电源系统采用了新型高频开关电源模块和微机监控单元，电源的质量和系统的工作可靠性有显著提高，并可实现蓄电池的充、放电智的智能化管理和在线检测、直流电源系统数据的适时监控、报警及远程控制，因此，它广泛的用于现代的无人职守变电所、发电厂，也同样适用于通信部门、计算机房、医院、宾馆以及高层建筑的供电领域，应用十分广泛。
二、系统构成
GZD（W）微机型直流电源系统主要由高频开关电源模块、监控微机单元、蓄电池组及馈出线路等部分组成。
1、高频开关电源模块
本公司高频开关电源模块统一采用艾默生高频开关电源模块，为本直流电源系统核心部件。
其功用如下：
a、为蓄电池组提供均充、浮充电电流；
b、为电站所有直流用电设备提供正常负荷电流。
2、蓄电池组
蓄电池组在本系统中作为电能储备装置，在交流电源中断或高频充电模块不能正常工作时向负载提供电能。
情况如下：
a、正常情况下蓄电池组处于受电工作状态，即接受高频开关电源模块提供的浮充或均充电电流，确保满容量；
b、在事故或大功率冲击性用电负载工作时为用电设备提供电能。
3、微机监控单元
a、监控蓄电池均、浮充电的智能化管理；
b、监视直流电源系统并在系统出现异常时发出告警信息。
监视的模拟量如：
合闸母线电压、蓄电池组电压/电流/、控制母线电压/电流等
监视的开关量如：
直流开关状态、熔断器状态、绝缘状态、模块状态等；
c、和上位机通讯联系，实现遥信、遥测上传。
4、馈出线路
将直流电源分配和输送到各用电负荷。
包括直流断路器和出线。
三、功能特点
1、系统采用了高频开关电源模块并采用N+1模式运行，电压质量和系统可靠性大大提高
2、系统采用了微机系统监控，实现了系统和蓄电池的智能化管理和远程通讯，可实现电站无人职守。
四、使用条件
户内使用
环境温度：
-5-45℃
湿度≤90%
气压：
80-100KPa
海拔：
2500米以下；
五、规格及参数
额定输入：
~380V±15%
电压等级：
220V/110V/48V
蓄电池容量：
选配
柜体数量：
根据具体配置情况而定
出线数量及容量：
选配
柜体颜色及尺寸：
选配
第二部分模块说明
2.1主要功能和性能
21.1主要功能
充电模块的主要功能是实现AC/DC变换，此外，还有系统控制、告警等功能。
自动/手动控制
充电模块具有自动/手动控制功能，在自动工作方式下，充电模块接收来自监控模块的指令。
通常情况下，所有合闸模块应工作于自动状态下，以实现监控模块对电池的智能管理。
手动状态下，有模块面板上的电位器来调节模块的输出电压。
电压调节
充电模块接受监控模块的指令，调节输出电压到设定值。
电压调整范围可以在输出电压下限（一般为198V\99V）和上限（一般为286\143V）之间。
限流
指将充电模块的最大输出电流限制在一定的范围内，以控制电池充电电流，防止电池过流充电。
充电模块采用无级限流技术，即在输出电流额定范围内，可限流在任意点，分辨率为1%。
地址设置
每个充电模块都应该有一个地址。
在充电模块的面板上有电源指示灯，保护指示灯，故障指示灯和电压\电流显示表头。
电源指示灯：
指示充电模块内部工作电源是否正常。
保护指示灯：
指示充电模块处于保护状态，包括交流输入过/欠压，输入缺相，输出欠压等。
故障指示灯：
指充电模块因故停止输出，且故障因素消除后，模块仍不能恢复工作，如输出过压等。
电压\电流显示表头：
指示充电模块输出的电压和电流，有切换开关来切换显示。
2.1.2主要性能
软开关技术
采用软开关技术，可以大幅减小功率开关器件的开关损耗，提高转换效率；同时，由于电压变化率（dv/dt）或电流变化率（di/dt）相对减小很多，功率开关器件承受的电应力较小，可靠性得到了提高；另外，由于dv/dt或di/dt的减小，高频开关电源产生的电磁干扰也有很大的改善。
充电模块采用FBZVS-PWM软开关先进技术，开关频率恒定，易于控制，整机满载效率接近95%，传导干扰符合欧洲标准EN55011。
均流技术
充电模块采用了先进的低差自主均流技术，工作原理如图6-1-1所示。
各模块的均流单元通过同一放大系数采样各自的输出电流，建立采样电压，各采样电压通过比较，以最大值作为均流总线上的基准电压UBUS。
基准电压对应的模块自动成为“主模块”，它的输出电流相对最大，其余模块自动成为“从模块”。
基准电压通过均流总线进入到各模块均流单元，同其采样电压进行误差比较放大后控制模块开关脉冲宽度，微调各模块的输出电压而让输出电流趋于一致。
均流调整达到平衡后，“从模块”的输出电流都接近于“主模块”的输出电流，模块间输出电流差值趋于零。
这种均流方案的优点表现在两方面：
1.均分负载不平衡小于5%（通常在3%左右）。
2.作为“主模块”的充电模块是通过比较任意产生的，当“主模块”因某种原因退出工作（电气上完全隔离）后，系统将自动再比较出一个输出电流最大的模块作为“主模块”，并自动重新调整输出，达到新的平衡。
这样可以避免模块出现故障时造成系统崩溃。
充电模块多台并联时的均流原理框图
短路回缩
充电模块外部输出发生短路时，充电模块自动降低输出电压和电流。
有效防止外部事故对充电模块的损坏和事故的进一步扩大。
输出过压自琐
充电模块输出电压一旦超过内部设置的过压保护点，便自动关机，停止输出，只有重新开机才能启动输出。
防止充电模块输出过压损坏外部设备。
保护自动恢复
充电模块内部具有完善的保护功能，一旦引起保护的条件消失，保护自动解除，模块恢复工作。
保护点和恢复点之间有“回差”，防止电路在保护点附近频繁启动保护动作。
内部智能化
充电模块内部的监控可以检测其工作状态和各种参数，并将这些数据综合处理。
或者通过通讯口与系统监控模块之间进行数据接收或发送。
2.1.3主要指标
10A、5A系列充电模块有四种型号：
HD22010、HD22005、HD11020、HD11010，它们的输出电压及输出容量见表。
这四种型号的模块外型结构、尺寸和电路结构都是一样的，区别在于功率器件和输出电路等。
充电模块的通用技术指标如表表
输入指标
项目
指标
备注
输入电压
323V~475V三相三线
输入电流
£8A，（满载，HD22010，HD11020）
£4A，（满载，HD22005，HD11010）
交流输入频率
50Hz±10%
功率因数
³0.92
效率
³92%
输出指标
项目
指标
备注
浮充电压
198~260V（220V系列）
99~130V（110V系列）
均充电压
220~284V（220V系列）
110~142V（220V系列）
输出电流
10A（HD22010）
5A（HD22005）
20A（HD11020）
10A（HD11010）
最大输出可达额定输出电流的105%~110%
负载调整率
£±0.5%
电网调整率
£±0.1%
电压上升时间
3~8秒
输出恒流范围
10%~100%额定电流
稳流精度
£±1%负载电流
纹波系数
£0.05%
稳压精度
£±0.5%
温度系数（1/℃）
£0.2‰
保护特性
项目
指标
备注
输出短路回缩
回缩电流£40%额定电流，可恢复
输出过压保护
291!
4VDC（220V系列），可由监控设置
110V系列：
146!
2V
输出欠压告警
194!
4VDC（220V系列）
110V系列：
97!
2V
输入过压告警点（保护点）
480!
5VAC，可恢复，回差5～15V
输入欠压告警点（保护点）
318!
5VAC，可恢复，回差10～20V
缺相保护
可恢复
过温保护
过温保护点：
90℃，降温后恢复
精度：
±5℃
其它指标
项目
指标
环境温度
-5℃~40℃
相对湿度
£90%（25℃）
音响噪音
£25dB
重量
14Kg（HD22010，HD11020），12Kg（HD22005，HD11020）
体积
310´178´450mm3
2.2工作原理
充电模块的工作原理
如图所示，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40KHz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。
图6-2-1显示的是主要电路，在实际模块电路中，还有为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。
2.3模块的结构
图10A、5A系列充电模块的前面板
充电模块前面板上的高亮度LED数码管指示模块的输出电压或电流，由显示转换开关进行切换。
面板中部的三个发光二极管分别指示模块输入电源正常（绿色）；模块保护（黄色），包括交流过/欠压，缺相，输出欠压，模块过温等；模块故障（红色），包括输出过压等。
发光二极管相邻的精密电位器用来整定模块输出电压值，
充电模块的后面板上有一个一体化连接器，模块与外部的所有连线，包括三相交流输入线、直流输出线、接地线、均流线、通信线等，均通过这个一体化连接器。
该连接器可带电插拔，安全方便。
一体化连接器各引脚信号如图6-3-5所示。
图一体化连接器引脚信号定义
2.4使用说明
充电模块的外表有散热器，在使用时应置于通风良好的环境中，严禁模块外表有覆盖物。
当充电模块安装在机架内时，可以带电热插拔，使用只须将模块沿导槽插入到位，紧固面板上的螺丝即可。
多个充电模块并机使用时，只有在输出电压相同的模块间才能实现均流（即合闸模块之间，控制模块之间）。
模块投入运行前，要设置好模块的工作方式和监控地址，可以在手动状态下通过微调电位器对输出电压和均流情况作细微调整，一旦充电模块工作于自动状态，则电压调节和均流微调全部由系统和充电模块自身电路控制，外界不可干预。
第三部分监控说明
本公司监控单元统一采用PM4触摸屏
3.1主监控功能
3.1.1人机接口
320*240点阵LCD汉字菜单显示，对比度可调节。
采用触摸屏操作，可方便设置参数和查询信息。
系统设置工作参数保存在EEPROM中，掉电不丢失。
3.1.2系统报警
各种报警信息汉字显示，故障定位清晰直观，当前故障最多显示36条。
具有声光报警，新故障产生时发出报警声，按任意键确认后消除声音报警。
历史故障可存储255条，其中最新的32条保存在EEPROM中。
3.1.3电池管理
具有自动和手动2种工作模式。
具有电池温度补偿功能。
具有电池均充保护功能。
在自动模式下，充电管理过程自动完成；维护充电自动完成。
具有电池容量评估功能。
具有放电管理功能，启动放电计量自动记录放电时间和放电容量。
3.1.4上位机通讯
提供RS232/RS485两种通讯接口选择。
提供1200BPS、2400BPS、4800BPS和9600BPS四种通讯速率选择。
提供CDT451-91和MODBUS两种通讯规约选择。
设备通讯地址可设置01–99的任意值。
3.1.5支持设备
支持5A及以上的各种规格的整流模块。
支持交流监控单元PM3A、直流监控单元PM3D、开关量监控单元PM3K、电池巡检PM2B/PM3B、绝缘检测PM2J/PM3J。
支持三组充电机，双组蓄电池、单母线分段系统。
3.1.6其它功能
具有实时时钟显示。
接入开关量监控可支持两段母线5级或7级硅链控制。
接入开关量监控可支持12路系统故障分类配置输出。
可支持两组108节电池巡检。
可支持两段母线各120路绝缘支路检测。
可支持两段母线各120路馈线开关报警检测。
系统正常并且3分钟无按键操作时，自动进入屏幕保护功能。
但系统故障或电池均充时，屏幕不会关闭。
3.2技术参数
供电电压：
80VDC–320VDC
显示器：
320*240点阵液晶
操作接口：
触摸屏
通讯口：
上位机通讯RS232/RS485接口；单元通讯RS485接口
接口说明
接口序号
接口定义
接口说明
J1
监控供电
1－电源正，2－空，3－电源负
输入电压（80VDC－320VDC）
J2
上位机通讯接口
RS232模式
2－RX,3－TX,5－GND
RS485模式
6－RS485A,7－RS485B
J3
单元通讯接口
1－RS485A，2－RS485B
3.3主监控操作说明
3.3.1前面板图
3.3.2按键功能定义
点触触摸屏相应的区域，即可完成信息查询及系统操作。
3.3.3基本操作说明
接口采用触摸屏操作，在提示位置点击可进入相应操作。
公司信息系统上电时，显示公司徽标、公司基本信息以及时间、日期，点击屏幕进入主信息页显示，如不点击2分钟后自动进入主信息页显示。
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电池1：
99%浮充
电池1：
243.3V6.2A
控母1：
218.6V0.0A
合母1：
243.3V
电池2：
99%浮充
电池2：
242.1V5.8A
控母2：
221.6V0.0A
合母2：
242.1V
系统故障
系统故障
返回
菜单
系统故障
主窗信息显示系统状态（正常或故障）和两段母线参数，两组电池信息,但具体显示内容由系统配置决定，只有在系统配置中设置后才能显示。
若系统出现故障，则屏幕左下角系统状态显示为“系统故障”，同时配有声音告警。
直接点触“故障”处可查询到当前故障信息。
在主窗信息页点击“菜单”选项可进入主菜单页面，点击“返回”进入公司信息页。
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有限公司
主菜单请选择
信息查询系统配置
系统设置系统操作
放电计量
返回
主菜单点击相应的菜单可分别进入“信息查询”、“系统配置”、“系统设置”、“系统操作”、“放电计量”五个功能窗口，点击“返回”回到主信息页。
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有限公司
信息查询请选择
当前信息当前故障
设置信息操作信息
电池巡检绝缘检测
配置信息历史故障
返回
3.3.4信息查询说明
在信息查询菜单中点击相应条目可查询相应系统的工作参数和系统的设置资料；包括“当前信息”、“当前故障”、“设置信息”、“操作信息”、“电池巡检”、“绝缘检测”、“配置信息”、“历史故障”八个查询选项供用户查询；点击“返回”回到主菜单页。
1）当前信息查询
当前信息查询系统的交流工作参数、直流扩展测量参数和模块工作参数；点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
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交流监控一
交流一路状态：
工作
AB线电压：
382.6V
BC线电压：
375.3V
CA线电压：
387.3V
交流二路状态：
备用
AB线电压：
381.4V
BC线电压：
379.2V
CA线电压：
391.1V
交流电流：
21A
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首页显示交流工作参数，根据系统配置参数可分三页显示三组交流工作参数，显示页数由系统配置的交流监控数量决定；每页显示一组交流的两路交流电压、交流电流和交流接触器的工作状态。
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其它运行参数
环境温度：
25.00C
扩展测量一：
0.0
扩展测量二：
0.0
扩展测量三：
0.0
扩展测量四：
0.0
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第二页显示其它运行参数，包括环境温度和扩展测量参数。
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模块运行参数
模块01：
关机一段浮充
电压：
242.4V电流：
05.3A
模块02：
关机一段浮充
电压：
242.8V电流：
05.4A
模块03：
关机一段浮充
电压：
243.1V电流：
05.6A
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配置带LCD显示模块，第三页显示模块运行参数，每一页显示四个模块的相关参数，包括模块电压、模块电流、开关机状态、均浮充状态以及模块供电方式，显示页数由系统设置中的模块个数决定，最多显示40个模块的信息。
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有限公司
一组模块状态：
浮充
01号模块：
开机
02号模块：
开机
03号模块：
开机
04号模块：
开机
05号模块：
开机
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配置不带LCD显示模块时，第三页显示模块运行状态，每一页显示一组5个模块的开关机状态和整组工作状态。
最多显示5组模块的信息。
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当前故障
交流二路停电
直流监控通讯故障
模块01通讯故障
模块02通讯故障
模块03通讯故障
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2）当前故障查询
显示系统当前存在的故障，最多可以显示36条故障信息，点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
进入故障信息查询有两种方法，一是在主信息页点击左下角系统故障显示，二是通过信息查询菜单点击“当前故障”。
3）设置信息
设置信息显示与系统设置显示内容相同。
但密码设置不显示，光标不显示，只可进行查询，不可更改设置，详细内容见系统设置。
点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
4）操作信息
操作信息显示与系统操作显示内容相同。
但不显示光标，只可以进行查询，不可以实现操作。
详细内容见系统操作。
点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
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有限公司
一组电池巡检
最高：
14.25V03节
最低：
11.57V12节
电池巡检正常
二组电池巡检
最高：
13.96V11节
最低：
12.22V04节
电池巡检正常
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5）电池巡检
在系统设置里没有设置电池巡检，则不能进入电池巡检显示页面。
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有限公司
一组电池巡检
001:
12:
32V011:
11:
89V
002:
12:
21V012:
11:
57V
003:
14:
25V013:
12:
01V
004:
13:
24V014:
12:
86V
005:
12:
67V015:
11:
99V
006:
13:
11V016:
13:
12V
007:
12:
68V017:
12:
01V
008:
12:
45V018:
13:
23V
009:
13:
06V019:
11:
97V
010:
11:
78V
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首页显示电池巡检基本信息，显示电池组中单体最高、最低电压及相应的电池序号，显示该组电池是否检测到单体电池故障；根据设置的电池巡检组数，最多显示2组电池巡检的基本信息。
点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
第二页显示每组电池单体电池电压，显示页数由系统设置中的电池组数决定，显示页数即为设置电池组数，根据设置的电池巡检组数，先显示第一组，再显示第二组。
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一组电池温度
T1:
35.6℃T2:
34.6℃
T3:
35.1℃T4:
35.8℃
二组电池温度
T1:
34.6℃T2:
35.3℃
T3:
35.6℃T4:
35.9℃
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第三页显示电池巡检检测的电池温度，该页只有在系统设置中将电池温度检测数量设置为非0时才能进入。
显示内容由设置的电池巡检组数和电池温度路数决定。
6）绝缘检测
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一段绝缘检测
一段合母正对地：
110V
一段控母正对地：
110V
一段母线负对地：
110V
绝缘检测故障
二段绝缘检测
二段合母正对地：
110V
二段控母正对地：
110V
二段母线负对地：
110V
绝缘检测正常
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在系统设置里没有设置绝缘检测，则不能进入绝缘检测显示页面。
首页显示母线正、负对地电压和是否存在绝缘故障；根据系统对母线绝缘的检测情况，可显示两段母线的绝缘检测基本信息。
点击“上页”“下页”进行显示页面切换，点击“返回”回到信息查询菜单页。
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一段母线绝缘电阻
合母06：
20.0KΩ正接地
控母12：
21.0KΩ负接地
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第二页显示各段支路接地情况，显示页数由系统设置绝缘检测是否分段和检测到的接地支路数量决定。
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历史故障
系统参数错误01-0710：
09
直流通讯故障
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