智能型 24V/48V 直流电源系统

KYF 系列通信用 嵌入式 微机控制高频开关直流电源系统 是我公司针对电力、邮电等系统的通信产品研制的一代通信电源产品， 集多年电源产品开发经验和广大用户设备网上运行经验设计开发的适合各类变电站的高频开关直流系统及相关配套设备。 该产品主要由交流配电单元、整流电源模块、直流配电单元﹑微机监控单元﹑蓄电池组五个部分组成，具有自动化水平高、体积小、功能全、可靠性高等特点。是 中、小容量的程控交换局、移动基站、卫星地球站 、 电力载波机、光缆通信产品、程控交换机、移动通信产品的理想工作电源。 良好的电磁兼容设计使得系统可以和主设备放在一起而不互相干扰。 现已广泛应用于广泛应用于 6～220KV 不同电压等级的变电站、发 电厂、冶金矿山、石油化工厂、广播电视、电气化铁路、各种类型提灌站、工矿企业、大型宾馆、邮电通讯和交通建筑等行业 。

防雷系统 ： 直流系统具有三级防雷系统，第一级为 A 级防雷装置，安装在电源系统交流输入前，第二级安装在电源系统交流配电部分，第三级位于充电模块内部， A 级防雷装置应具有状态显示功能，可以显示该器件是否处于完好状态，其防雷装置响为 ns 级。

功能特点：

◎ 一体化设计，标准化产品，模块化结构，数字化控制，完整显示设备运行状态 , 操作简单、实用、方便；

◎ 双路交流电源互投装置 ， 自动切换，防雷保护，交流异常自动报警 ， 并通过通讯 接 口实现远传 。

◎全 数字化高频开关电源模块，热插拔结构，纹波系数小，噪音低，运行可靠，稳压稳流精度高 N +1 冗余配置，具有手 / 自动控制 2 种方式。

◎西门子 可编程控制器 PLC ＋触摸屏中央监控，声光报警 ， 对系统充、放电全过程自动跟踪，在线检测单体电池电压，数字控制高频模块，完全按电池特性曲线进行充电，具有温度自动补偿功能。监控装置故障时，高频模块立即处于默认参数运行状态，防止系统崩溃 。

◎ 大屏幕显示各单元实时状态及数据，屏幕轻触操作修改运行参数及均浮充状态切换 ， 具有均充、浮充、恒压、恒流和温度补偿功能 ， 实现蓄电池的智能化管理
◎ 17 ～ 20 00Ah 规格 齐全，能满足用户各种特殊要求。

◎ 采用 C 型材加强型框架组成全新外形结构，防护等级满足 IP30 规定要求。

◎ 具有标准的 RS485 通讯接口 , 可以实现遥控、遥信、遥调、遥测 “ 四遥功能 ” ；

充电装置的性能 ：

在充电设备方面，目前使用较多的是可控硅相控直流充电系统，对电池的充电分为主充与浮充两个阶段，充电电流分大电流强充和涓流两种方式。而控制方式常见的有热传感器法、定时法、负序电压斜率法、伏安法等。近年来众多生产厂家对此类直流系统，主要在其控制技术上不断改进，如集成电路技术、 PLC 技术、微机监控、 " 三遥 " 通讯等技术不断融合其中，使相控充电设备系统的可靠性不断完善，因而目前此类直流屏系统，其产品的可靠性与实用性基本能令人满意。

但相控充电机仍存在输出电压谐波大、电流纹波大，稳流精度较难提高的不足。同时由于其一般最多采用主从备份的方式，在某些场合，系统可靠性仍令人感到美中不足。所以，国外在一些对直流电源要求较高的场合逐步采用一种较为新型的高频开关电源，整体结构采用模块组合方式，其模块原理图如下，即先将三相交流电整流为相控直流，再变换为高频交流，高频交流再经变压器隔离、全桥整流、滤波转换为稳定的直流输出。此种直流电源的最大特点是稳流精度高，纹波较小，谐波失真小，是一种高质量的直流电源。在组成直流系统时，可采用 N 个单元模块组合的方式提供直流输出，因而备份程度高，直流系统整体可靠性较高。此类直流电源目前国内已有厂家生产，但在整体外观等方面略逊于传统相控直流屏，企业在选择直流电源时可进行比较取舍。

□ 充电装置具有稳压、稳流及限流功能。充电装置的输出具有充电、浮充电、动均压衡充电及手动充电功能。

□ 充电电压 的调节范围： 48VDC（40～60V）可调 、 24 VDC（ 18 ～ 35 V）可调

□ 稳压精度：充电电压在稳压范围内，当负载电源在额定电流的 0-100%范围内变化时，输出电压的稳压精度＜0.5%。

□ 稳流精度：充电状态下运行时，在充电电压调节范围内任一数值上，直流输出电流在额定值的 5%-100%范围内变化时，输出电流的稳流精度＜0.5%。

□ 纹波系数：整流器在浮充电状态下运行，电源电压及负载电流在规定的范围内变化时，其纹波系数＜ 0.1%。

□ 电流保护：在负载发生短路或电流超过额定值的 115%时，切断主回路，同时发出灯光、音响信号。

□ 当交流电源失电、缺相、电压越限时，系统发出灯光、音响信号。整流模块具有输入欠压、过压、缺相、输出欠压、过压、过流、功率器件过热等保护。

□ 噪声：在正常运行时，整屏产生的噪声应不大于 45dB，模块冷却方式为自冷式。

□ 操作方式 ： 监控装置采用大屏幕汉字显示触摸屏，声光告警。并可通过监控装置进行充电模块参数设置。

□ 交流输入、整流回路均具有防雷措施。

总监控单元 PLC和显示单元技术说明

□ 系统主控器采用 西门子 可编程控制器 PLC实现全面监控，显示单元采用触摸屏，显示单元能够显示系统主接线图。

□ 总监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分。装置能根据直流系统运行状态 ,综合分析各种数据和信息, 对整个系统实施控制和管理，并具备人机对话功能,与成套装置中各子系统通信,通过RS485接口与上位机通信。

□ 监控系统由两部分组成 :一是各充电装置,馈线屏本身内置的监控回路,负责对自身状态进行监控和告警;二是整个直流系统的监控,其对充电柜、馈线柜、电池组、对地绝缘监测等实施全方位监视、测量和控制。前者的运行独立，当直流监控系统退出运行时整个直流系统仍能够可靠运行。直流监控系统具备与配电所微机综合自动化和远程监控的数据接口。直流监控系统的采集量为充电机输出电压和电流，母线电压、直流系统正对地电压、直流系统负对地电压、蓄电池电压、蓄电池充放电电流、各种故障及告警信号, 系统工作状态信号等。

电压监视装置

□ 电压监视装置的主要功能是 :在线监视直流母线的电压, 过高或过低时均发出报警信号。电压监视装置通过PLC实现。

□ 控制母线报警值：电压最小值： 40 V

□ 电压最大值： 60 V。

阀控式密封铅酸蓄电池

□ 当蓄电池环境温度在 -5°C～+45°C条件下，其性能指标满足正常使用要求。

□ 蓄电池在环境温度 20°C～25°C时的浮充运行寿命不低于10年，正常浮充电压：单体13.6V。 □ 蓄电池组按规定的试验方法， 10h率容量应在第一次充放电循环时不低于0.95C10，第五次循环应达到C10，放电终止电压为10.5V。

□ 提供蓄电池接线板及其附件。

□ 蓄电池封置 90天后，其荷电保持能力大于95％。

□ 蓄电池自放电率每月不大于 3％。

□ 提供的蓄电池内阻值，并与实际测试的蓄电池内阻值一致。

□ 直流屏电池的选择

作为提供不间断电源的设备，直流蓄电池是直流系统的核心。早期的直流系统多使用普通铅酸电池，但由于其过载能力低，易产生酸腐蚀等问题，到了 80 年以后逐渐被碱性镉镊电池所取代，碱性镉镊电池与原铅酸电池相比具有以下优点：

1 ） 体积小，机械强度好，不会因较大的冲击和强列的振动而损坏。

2 ） 压降小，自放电引起的能量损失小。

3 ） 过放电能力强，在短时间内可承受较大的过负载。

4 ） 耐过充能力强，不会因过充引起内部短路。

5 ） 放电电压平稳，寿命较长，若使用较好，可达 3000 多个使用周期。

目前碱性镉镊电池仍是一种不错的直流蓄电池，但其也有一些不足之处，主要如电池单体电压低，使用数量大；电池维护工作量大；维护工作繁琐，维护要求高。针对以上问题，现在又有一种免维护阀控密封式的铅酸电池进入市场，其最大优点在于维护量小，电池单体电压高，使用数量少，容易作到电池单体监测。但仍存在放电过电流倍数低，低温性能略差的不足，寿命也较镉镊电池略短，电池老化后无法恢复，且在使用接近寿命期时易发生在线老化，容量急降，若检查不及时，易成为事故隐患。

针对以上比较，若直流系统负载较重、过载可能大（如作为电磁操作机构的操作电源）、安装地点环境良好、环境温度不高且具备较强维护力量的情况下，建议考虑选用碱性镉镊电池。反之若负载较轻、过载出现的可能较底低（如作为弹簧储能开关操作机构的操作电源）、安装环境一般，维护力量薄弱的情况下则建议选用免维护铅酸电池。

直流系统维护 

镉镍电池在使用中应主要注意以下问题：

1 ） 定期对电池组进行大功率的充、放电，以激活电池内部的化学物质，降低电池惰性，恢复电池容量。

2 ） 经常检查电池液位，在电池满容量时对过高、过低的电池液位及时进行调整。

3 ） 定期检查电池溶液浓度，发现比重变化时予以补碱液或加水，必要时重新配制电解液。

4 ） 定期逐个检查电池端电压，对个别电压下降较大的电池，单独进行 " 活化 " 处理。

5 ） 注意电池环境温度，最好使电池在 40 ℃ 以下温度运行，以免加剧电池的自放电，引起电池容量下降。

6 ）保持电池清洁及环境干爽，以免发生电池爬碱，导致电池容量下降和引起直流系统绝缘降低。平时及检修时对电池外溢的碱液应及时用干布擦净，切不可用水冲洗电池外部。

2 、 免维护铅酸电池的维护

免维护铅酸电池的维护运行中维护工作量较小，平时只需注意检查电池各连接完好，保持连接无锈蚀、腐蚀；观察电池是否出现涨肚、变形；密封阀是否完好；电极柱有无熔融迹象；以及保持电池清洁干燥等等。同时定期检查电池单体端电压，及时发现处理失效电池。

3 、 直流系统的其它维护

直流系统中主要的维护工作是进行电池维护，除此之外，直流系统运行中还应注意：

1 ） 注意直流系统干燥、整洁，特别避免电池漏液沾污导线、器件等引起直流系统绝缘下降，产生直流接地。

2 ） 定期检查直流屏系统功能，如：均充、浮充、绝缘监视、故障监测、报警等功能，确保设备保持良好状态。

3 ） 对系统的元器件状态定期检查，特别注意可控硅元件的过热异常，馈电开关器件触头发生的直流熔融等常见问题 .

充电方式

□ 直流系统正常供电方式为浮充电方式。
□ 当交流电源失去又恢复后，充电装置可根据蓄电池的运行情况进行程序充电。
□ 充电装置根据不同型号电池特性进行定值设置，并根据电池运行工况自动选择对电池进行浮充或均充。

□ 均充时，装置以恒流限压方式进行，先以 0.1C10A的电流恒定充电，待电池电压达到电池规定均充电压时，再转为恒压充电。

□ 浮充电运行时，具备温度补偿的功能。

□ 均充电压： 48VDC（ 56.2 V） 、 24 VDC（ 28.2 V） ； 浮充电压： 48VDC（ 53.6 V） 、 24 VDC（ 27.2 V）

主要技术指标

□ 输入交流电压三相 : 380V±15%

□ 输出直流额定电压 : DC24V;DC48V

□ 稳流精度 : ≤±0.5%

□ 稳压精度 : ≤±0.5%

□ 纹波系数 : ≤±0.1%

□ 均流不平衡度应不大于 ±3%

□ 蓄电池额定容量（ AH） ： 17 ～ 20 00

□ 事故后供电时间（ h） ： 1

□ 常规负荷母线额定电流（ A） ： 5；10；20；30；40；50；65；80；100；160；200

□ 动力负荷 ： ≥120A；240A

□ 合闸时动力负荷电压 ： ≥ 48 V

□ 充电装置的效率 : 93％

□ 通讯 ： RS485口，四遥

□ 噪 声 : ≤４５dB

□ 防护等级 : IP3 0

直流柜体技术说明

□ 整流充电柜和直流馈出柜采用封闭式加强型结构，柜体尺寸： 800X600X2260mm，直流屏内的空气开关和熔断器的容量满足长期工作电流的要求和满足各级选择性的要求。熔断器及开关等主要元件能承受交流30kA,直流15kA短路电流水平要求。

□ 直流柜为前后带门，柜门开启灵活，牢固可靠， 门开启角大于 90。外壳防护等级应不低于IP30级。

□ 柜体及其它部分的敞露部分采用涂漆防护，漆膜具有良好的附着力，平整光洁，在不直射的阳光下，漆膜没有肉眼可辨的色泽不匀现象，同时不眩目反光。

□ 直流屏主母线应采用阻燃绝缘铜母线。柜内端子排采用不燃或阻燃型。所有指示灯采用节能型指示灯。

□ 运行中需要操作的元器件安装在面板上的位置，去操作高度距基础面 0.6～1.8m范围内。紧急操作的元件安装在距基础面0.8～1.6m范围内。在运行中需观察的指示仪表中心距基础面的安装高度不大于2m。

□ 柜内所安装的元器件，选用具有生产许可证企业或经过国家有关部门鉴定的合格产品，各元器件的安装整齐，层次布置合理，便于维护检修。

□ 绝缘和耐压：直流母线对地绝缘电阻不小于 10MΩ，所有二次回路对地绝缘电阻不小于2MΩ。整流电源和直流母线的绝缘强度，承受工频2kV试验电压，耐压1min无绝缘击穿和闪络现象。

□ 柜体有良好的散热措施，在其结构上采取防尘措施，当采用强制风冷时，选用直流低噪音风机。

□ 柜体上截面不小于 25 mm2的接地端子，柜底截面不小于100 mm2的接地铜排。

□ 直流空气开关附带辅助接点及报警接点，当某一馈线发生故障跳闸时，该故障报警接点闭合。所有馈线的引出均连接到接线端子，接线端子允许连接的电缆截面大于 4mm2。

关键元器件明细表（可按用户要求配置）

□ 主控制器采用 西门子 可编程控制器 PLC； 汉字显示触摸屏采用台达公司产品 ；交流接触器采用 西门子 产品；高频开关电源充电模块采用 我 公司产品；空气开关采用 西门子 或施耐德、 ABB产品；蓄电池采用德国阳光、 松下 、 台湾赛特 及其它国产产品。