1、GZDW型直流电源操作系统浅析 摘要： GZDW 型直流电源操作系统是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统。它能可靠地满足输配电系统正常或非正常状态下的直流控制电源和高低压开关分合闸的供电需求，广泛适用于 500kV以下的变配电站和 60 万 kW 以下发电厂的直流操作电源需求。文章针对 GZDW 型直流电源操作系统，讨论了如何设计容量以及选择内部模块。下载 关键词： GZDW 型；直流电源操作系统；容量选择；模块选择 中图分类号： TP316 文献标识码： A 文章编号： 1009-2374（ 2012）20-0106-03 GZDW 型直流电源操作系统通用名为智能免维护直流
2、电源屏，简称直流屏，GZDW为其通用型号。它是一种能够提供稳定直流电源的设备（在输入有 380V电源时直接转化为 220V，在无输入时，直接转化为蓄电池供电 直流220V，实际上也可以说是一种工业专用应急电源）。发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，它为控制负 荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系 统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。 1 容量选择 直流操作电源的负荷一般来说可分为经常负荷（ Izc）、事故负荷（ Isg）和冲击负荷（ Ihz）。经常负荷主要包括经常带
3、电的继电器、信号灯以及其他接入直流系统的用电设备。事故负荷是当变配电所失去交流电源全所停电时必须由直流系统供电的负荷，主要为事故照明负荷等。冲击负荷主要是断路器合闸时的短时（ 0.1 0.5s）合闸冲击电流以及此时直流母线所须承担的其他负荷之和。此上三种负荷是选择直流操作电源容量的重要依据。 容器选择一般按事故放电容量进行选择，其计算过程如下： 按照事故持续放电容量（ 1小时放电率）确定蓄电池容量： 令 QCt 表示 “ 事故持续时间为 t 小时内蓄电池放电容量 ” Kk 表示 “ 可靠系数（通常取值为 1.1） ” Ij 表示 “ 经常负荷（继电器常闭节点、信号灯等经常接入直流系统的用电设备
4、） ” Is 表示 “ 事故负荷（主要为事故照明） ” 通常， 220V 电源 下的 Ij+Is=13.64A（惯例取值） T 表示 “ 事故持续时间（通常取值为 1小时） ” 因此，依据直流屏电源计算公式 QCtKk （ Ij+Is） t，有如下计算： QCtKk （ Ij+Is） t=1.113.64Ah15Ah 标准蓄电池 10小时相对于 1小时的放电率为 0.55，因此，折算为标准蓄电池 10小时放电率： QC10=QC1/0.55=15Ah/0.5528Ah 2 充电模块选择 充电模块的输出电流 =0.1C10+常用负荷 +备份。其中， C10 指的是电池的10 小 时放电容量， 2
5、00Ah 的电池现在大多是配置 4 台 10A 的模块。其中 2 台电池均充电时用， 1 台供常用负荷， 1台备份。 充电模块的主要功能是实现 AC/DC 变换，还有系统控制、告警等功能。 2.1 自动 /手动控制 充电模块应具有自动 /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，由模块面板上的电位器来调节模块的输出电压。 2.2 限流功能 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，即在输出额定范围内，可限流在任意
6、点，分辨率应达到 1%。 2.3 采用软开关技术 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，功率开关器件承电源产生的电磁干扰也有很大的改善。充电模块采用 FB ZVS-PWM 软开关先进技术，开关频率恒定，易于控制。 3 微机监控模块选择 微机监控模块的主要功能有显示、设置、控制、告警 、通讯、电池管理、远程下载等。该模块可以说是整个直流屏监控系统的核心部分，不但对充电柜内部件和电源系统进行全面控制和检测，而且还对绝缘监测仪、电池检测仪等下级设备进行监控。监控模块除 了负责收集、处理、上送配电、
7、模块各监控板的数据外，还可以进行电池管理功能和通过后台实现 “ 四遥 ” 功能，为实现远端监控提供了先决条件。选择微机 监控模块，应具有显示、设置、密码保护等功能。 3.1 显示功能 监控模块对下级设备上报的各种信息进行处理后产生显示，这些信息包括采集数据、设置参数等。通过监控 模块的键盘和 LCD显示屏，可以随时查阅系统运行信息和历史信息、当前告警信息等。监控模块应采用大屏幕点阵式液晶显示器，全中文菜单界面，动态信息显示，易于学习和操作。 3.2 设置功能 可以通过键盘输入和 LCD 实时显示进行交互式操作，设置系统参数。一旦这些参数输入到监控模块，将保存这些设置，在以后的运行中作用于系统。
8、这些参数包括监控模块自身的参数和各个下级设备的参数，下级设备参数设置通过串口传给下级设备。系统设置应有维护级和用户级两种不同权限的设置。维护级设置涉及系统底层与硬件有关的参数，一旦设定 ，除非系统设置更改，否则不能轻易更改，维护设置一般需要监控模块掉电或复位后才能生效。用户级设置是与用户使用有关的参数，一般情况下，用户级设置也不要轻易修改，特别是电池和电池管理的有关参数。用户级设置一旦显示操作成功，即可生效。 3.3 密码保护功能 只有持有合法密码的用户才能对系统进行设置或控制操作，增加了系统运行的安全性。用户级密码初始化为 “123456” ，用户在系统正常投运后应更改密码。维护级密码不可更
9、改。 3.4 告警功能 告警功能可以通过键盘设置，分为一般告警、紧急告警和 不告警。对于一些不重要的告警或无关的告警，可以设置为不告警来屏蔽。同时，监控模块输出 7组干接点信号，这些干接点输出与告警设备相应，多个告警信息可以对应一个干接点输出，这样可以实现与无线通信功能远动系统的告警连接。 3.5 通讯功能 监控模块通讯包括与下级设备和后台的通讯。与下级设备通讯采RS485/422 方式，实现在一条总线上挂多个设备的目的，使每个串口可以处理多达 32 个下级设备。与后台通讯可以采用直接通过串口近端链接后台或串接协议转换设备来实现远程连接。监控模块的后台协议完全遵从电力部CDT 协议。 3.6
10、电池管理 电池管理是监控模块的核心内容，采用二级监控模式，对电池的端电压、充放电电流、电池房温度及其他参数做实时在线监测。可准确地根据电池的充放电情况估算电池容量的变化，还能按用户事先设置的条件自动转入限流均充状态，通过控制母线电压来促成电池的正常均充过程。并可自动完成电池的定时均充维护，均 /浮充电压温度补偿等工作，实现了全智能化，不需人工干预。 4 结语 本文探讨了直流屏容量的确定以及主要模块的选择方法，在实际设计过程中，还需根据具体工程来确定容量，选择优质品牌 的相关元器件，保证产品的先进性及可靠性。 参考文献 郑郁正蓄电池直流屏智能控制系统的设计 J成都气象学院学报，1995，（ 1） 白忠敏现代电力工程直流系统 M北京：中国电力出版社， 2002 凌云，谢剑英智能直流监控系统 J电气自动化， 1998，（ 1） 作者简介：于俊亦（ 1974-），男，山东桓台人，寿光巨能电气有限公司助理工程师，研究方向：成套电气设备。 （责任编辑：叶小坚）
