变电站交直流系统、一次系统及五防

（6）正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由 均充电转到浮充电的过程。 （7）定时均充：为了防止电池处于长期浮充电 状态可能导致电池单体容量不平衡，而周期性 地以较高的电压对电池进行均衡充电。 （8）限流均充：以不超过电池充电限流点的恒 定电流对电池充电。 （9）恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。
序号
额定输出电流 220V系列
额定输出电压 110V系列 48V系列
1 2 4 5 6 7
5A 10A 20A 25A 30A 40A
ATC230M05 ATC230M10 ATC230M20 ATC230M25 ATC48M30 ATC115M40 ATC115M10 ATC115M20
8
50A
集中控制及均流接口


主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 原边检测控制电路：监视交流输入电网的电压，实现输入过压、欠压、缺相保 护功能及软启动的控制。 EMI输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波 反馈到公共电网。 软启动：消除开机浪涌电流。 整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 全桥变换：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分， 频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频 率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路 鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。 辅助电源 提供所有单一电路的不同要求电源。


1、控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源； 而合闸母线提供瞬时较大的电源。在合闸时电流较 大，会造成母线电压的短时下降。 2、控母电压一般为220V，合母电压为240V。
变电站站用控制电源系统拓扑图
控制电源系统
站用电交 流电源
UPS电源 系统
直流操作电 源系统
直流通信电 源系统
动 力 、 照 明
模拟量、开关量： 合闸、控制母线电压 、电流、熔断器熔断 、开关跳闸、避雷器 击穿等
系统监控单元
交流输入电压﹑电流 母线电压﹑电流 蓄电池电压﹑电流 单只电池电压 正﹑负母线对地电压 正﹑负母线对地电阻 电池室环境温度等信 号量 充电模块开﹑关机， 均﹑浮充状态 开关状态等状态量
直流系统故障 交流缺相，过﹑欠压 母线过欠﹑压
定时均充程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐 渐上升到均充电压整定值时，自动转为稳压充电，当达到预 设时间时转为浮充运行。均充时间可通过键盘任意设定。
当下述的条件之一成立时，系统自动启动均充： ① 系统连续浮充运行超过设定的时间(3个月)； ② 交流电源故障，蓄电池放电超过十分钟。 自动均充电程序：以整定的充电电流进行稳流充电，当电压逐渐上升到均 充电压整定值时，自动转为稳压充电，当充电电流小于0.01C10A后延时一 定时间后（出厂设定值为15分钟），自动转为浮充运行。
绝缘检测
集中监控单元
远方监控系统
系统监控
后台监控计算机 RS232 RS485 RS422
开关量输入 开关量输出
副监控器
集中监控器
开关量输出 开关量输入
串行总线
系统监控单元： 对本系统提供全方位的监控
绝缘及蓄电池检测： 通过绝缘巡检单元及 蓄电池巡检单元对相 关量进行检测。
模块监视：读取高 频模块电压、电流 数据、控制充电电 压、电流
警信号，同时 LED熄灭，指示交流电源故障。
雷击分为直击雷和感应雷两种，线路直接遭雷击时，电缆中流过
很大电流，同时引起数千伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上 ，持续时间达若干微秒，直接危害用电设备。感应雷通过雷云之间或
雷云对地的放电，在附近的电缆或用电设备上产生感应过电压，危害
用电设备的安全。因此必须要在交流配电单元入口加装防雷器。 目前我司直流电源柜设有C级及D 级防雷，C级防雷设在交流配电
变电站交、直流系统
直流系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源
及断路器分、合闸操作提供直流电源的 电源设备。直流系统是 一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，
并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提
供直流电源的重要设备。 直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高。
1.浮充模式 正常运行时，直流系统工作在浮充电状态，主要是提供经常性负荷工 作电源及补偿蓄电池放电损失的电能。浮充电工作方式运行时，集中 监控器可根据检测到的环境工作温度来调节充电机的输出电压，以达 到对蓄电池浮充电电压温度补偿的要求。浮充电压温 度补偿系数由监控器设定。本系统在浮充电工作方式运行时，集中监 控器可根据检测到的环境工作温度来调节充电机的输出电压，以达到 对蓄电池浮充电电压温度补偿的要求。浮充压温度补偿系数由监控器 设定。 2.均充模式 定时均充 自动均充
站用电源
直流操作电源
电力专用UPS电源
通信电源
DCBUS 监控模块 交流站用设备 ATS 逆变电源屏 交流屏 综自监控
一路交流
ACBUS
二路交流
监控模块
直流站用设备 直流充电屏 监控模块
通信设备 通信电源屏 IEC61850
高速以太网
交直流一体化电源监控装置
MODBUS
此为双向并网有 源逆变过程
直流系统屏面布置图
直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。

1、输出电压稳定。 2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加 上蓄电池，相当于有三个电源供电。 3、假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压 会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时 会因电压低而使断路器跳不开！







1、直流系统的基本概念 （1）直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。 （2）合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸 机构等动力负荷的直流母线。 （3）直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流 分电屏的直流电源电缆。 （4）均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方 式，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。 （5）浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一 般电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损 失，也可用来恢复电池容量。
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二组充电机二组蓄电池带降压装置
按功能单元划分直流电源一般可分为以下几个部分 系统监控单元 交流配电部分 高频充电模块 蓄电池组 降压单元——硅链 馈线输出开关等
：
合闸回路
充电模块
降压硅链
控制回路
I路 II路
交 流 配 电 单 元
充电模块 充电模块 充电模块 充电模块
蓄 电 池 组
ATC48M50
1、模块系列最全 2、单模块功能最全 3、单模块功率因数最高 4、单模块输出功率最大 5、独有电压、电流显示功能
A B C D
来自百度文库
E M I
软起动
滤 波
全 桥 变 换
直 流 输 出
原边 检测控制
辅助电源
PWM脉宽 控制 信号调节
输出测量 故障保护 微机管理
面 板
通讯接口(RS232)
微机 监控 、 事故 照明
提供断路 器的分、 合电源及 各类高低 压设备的 直流用电
载波 机、 交换 机
节约成本
传统电源系统
一体化电源系统
统一监控平台
综自监控
UPS电源系统
UPS电源系统
直流电源系统 综自监控 通信电源系统
高速以太网
直流电源系统
通信电源系统
一体式触摸式监控器 IEC61850规约
集 中 监 控
蓄电池过﹑欠压 正﹑负母线对地电压降低
母线绝缘降低
模块通讯故障 模块故障 开关状态数字信号
上 位 机
熔芯熔断 开关跳闸 防雷器击穿 监控器故障 直流设备故障 充电模块故障 绝缘监测仪故障等开关 量
单
元
熔丝故障 馈线脱扣 防雷器故障 绝缘故障
2.1 交流配电单元
正常运行时，三相交流电处于相对平衡的状态，三相交流电
•
智能化程度高，任一充电模块故障时能自 动将其关闭，其余模块重新均分负载 • 当系统中所有变送器均故障时，仍可正确 地控制整个系统 • 与充电模块等下级设备采用数字通讯方式 ，输入、输出电气隔离设计 • 提供完全隔离的 RS232/RS422接口供远程 监控使用，四遥功能可采用任意通讯规约 • 提供双串口可同时与DCS和本站监控系统 通讯 • 200条汉字显示历史记录，500条储存记录
充电装置采用N+1个高频开关电源模块并联工作。模块数量可按如 下公式选择： N×In≥Ij+Ic10 In —— 一台充电模块的额定电流 Ij —— 直流系统经常性负荷 Ic10 —— 蓄电池组恒流充电电流，阀控式铅酸电池为0.1C10 例如：直流电源系统电压等级为220VDC，蓄电池容量为300Ah，经 常性负荷为5A（最大经常性负荷不超过7A）。 充电电流(0.1C10×300AH)+最大经常性负荷(约7A)=37A。选用20A电源 模块2台即可满足负荷需求(N=2),再加一个备用模块共3个电源模块并 联即可构成所需系统。
站用电源系统
一路交流
二路交流
充电器
ATS
ATS
UPS电源系统
UPS监控模块 站内交流设备 直流监控模块
综自后台
直流电源系统
直流用电设备 通信监控模块
通信电源系统
通信电源设备
综自监控
高速以太网
站控层
IEC61850 一体化触摸式监控器
MODBUS
DCBUS ACBUS
间隔层
站 用 变
AC380/220V DC220/DC110V AC220V DC48V
中心点与零线之间无电势差，内部继电器J1不动作，交流故障
监测单元内的告警继电器J3的线圈通过J1的常闭接点接于零线 与火线间，同时LED 发光管点亮，指示交流电源正常。当交流
任一相发生缺相或三相严重不平衡时，三相交流电中心点与零
线之间产生电势差，内部继电器J1得电动作，其常闭接点断开 ，使得内部继电器J3线圈失电，J3常闭接点闭合，发出故障告
UPS电源通信规约 直流电源通信规约 通信电源通信规约
MODBUS



减少传统变电站交、直流系统用两个ATS的模式。 一体化监测与诊断系统提供了实时在线监测系统，使得报 警及维护更加及时，保证电力系统的稳定性。 共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源 的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。 对防雷单元统一优化配置，针对UPS和DC/DC的直流输入 进行优化设计和EMI处理，满足EMC要求。 统一了通信协议，使得交直流系统后台的管理更加方便 化。 建立智能监测与诊断系统，保证了变电站交直流电源系 统大的可靠运行。
• 同时有UPS监控器、交流监控器，触摸型 监控器、真彩屏幕监控器等
显示蓄电池电压和充放电电流
显示蓄电池环境温度，实现温度补偿
手动/自动均充 蓄电池过、欠压报警
温度补偿系数一般设定为负的 3 ～ 5mV/℃单只电池。 即当环境温度高于电池厂家设定值时，充电电压降低V－ ；反之，则充电电压升高 V＋。温度变化后充电电压变化 V±计算如下： V±＝n×Kc×△T n――蓄电池组电池个数 Kc――温度补偿系数，一般取-3mV △T――温度较基准温度一般为25℃的变化。
单元入口，选用的防雷器为世界名牌防雷产品，通流量40kA，动作时
间小于25ns，D级防雷设在充电模块内，通流量为10kA，动作时间小 25ns，可以有效地将雷电引入大地，将雷电的危害降至最小。当防雷
器故障时,C级防雷器的工作状态窗口由绿变红,提醒更换防雷模块,防
雷模块插拔方便,易于更换。
雷击浪涌吸收器具有防雷和抑制电网瞬间过压双重功能，最大通 流量40KA，动作时间小于25ns。由下图可见，相线与相线之间，相 线与零线之间的瞬间干扰脉冲均可被压敏电阻和气体放电管吸收。 因此，其功能优于单纯的防雷器。
全桥相移ZVZCS软开关技术采用恒频控制、对称性结构，在大功率 变换器中得到了广泛的应用，在高频大功率变换器中，全桥相移ZVZCS 技术是理想的软开关方案。
浮充电压＝2.25V×n 均充电压＝2.35V×n 浮充电流＝0.1C10 纹波系数≤0.5％ n:系统电池只数
蓄电池充电电压、电流选择关系到蓄电池的寿命， 影响着整组直流系统的可靠运行。
控母一段：220.3 V 控母一段：246.0 V 蓄电池一：245.8 V 充电机一：246.0 V