变电所直流系统..37页PPT

交直流控制电源一体化解决的技术问题
❖ 站用电进线ATS的工作模式和照明、风机等重要负荷配电 回路具备远程控制，站用电系统运行实现全参数监控。
❖ 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，采用电力专用UPS和DC/DC直接 由直流母线变换取得交流不间断电源和通信电源。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
目录
一、交直流控制电源系统类型与现状。 二、电力运营对交直流控制电源的要求。 三、交直流控制电源一体化的系统方案。 四、许继电源交直流控制电源产品核心部件。
XJ POWER
控制保护专业
控制保护专业
自动化专业
远动通信专业
站用交流电源 A供应商
直流操作电源 B供应商
交流不间断电源 C供应商
通信电源 D供应商
XJ POWER
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
电力运营对交直流控制电源的要求
的控制，获得完美正弦波输出电压。 ❖ 交流输入与输出均采用工频变压器隔离，保证交流侧任何
扰动的不会影响直流操作电源，具有最高的可靠性。 ❖ 逆变器输出电流峰值系数达 4 : 1，适用于各类负载，保证
在负载短路时，逆变器不因过载而停机。 ❖ 维护旁路回路具备防误操作闭锁措施，保证误操作开关时
不出现交流供电间断或损坏电源模块。
XJ POWER
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去

第7章 直流调速系统
7.1 直流调速系统概述 7.2 单闭环直流调速系统 7.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统 7.4 闭环调速系统设计实例 7.5 多环直流调速系统
精选2021版课件
1
7.1 直流调速系统概述
7．1．1．直流调速系统的基本概念
在自动控制系统中，电力拖动系统是最重要的应用系统之一，
而电动机又是电力拖动系统的核心部件，它是将电能转化为机械能
的一种有力工具。根据电动机供电方式的不同，它可分为直流电动
机和交流电动机。由于直流电动机具有良好的启、制动性能，而且
可以在较大范围内平滑的调速，因此，在轧钢设备、矿井升降设备、
挖掘钻探设备、金属切削设备、造纸设备、电梯等需要高性能可控
制电力拖动的场合得到了广泛的应用。但直流电动机本身有着一些
7.1 直流调速系统概述
转速下限受低速时运转不稳定性的限制。对于要求在一定范围 内无级平滑调速的系统来说，此调速方式较好。改变电枢电压调速 (简称调压调速)是直流调速系统的主要调速方式。
2．改变励磁电流调速方式
改变电动机励磁回路的励磁电压大小，可改变励磁电流大小， 从而改变励磁磁通大小而实现调速，此种调速方式称为改变励磁电 流调速方式。其机械特性如图7－2所示。
这种调速方案属于恒功率调速。调磁调速的调速范围不大，一
般只是配合调压调速方式，在电动机额定转速之上作小范围的升速。
将调压调速和调磁调速复合起来则构成调压调磁复合调速系统，
精选2021版课件
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7.1 直流调速系统概述
可得到更大的调速范围，额定转速以下采用调压调速，额定转 速以上采用调磁调速。 3．电枢回路串电阻调速方式 在电动机电枢回路串接附加电阻，改变串接电阻的阻值，也可 调节转速，此种调速方式称为电枢回路串电阻调速方式。 这种调速方式只能进行有级调速，且串接电阻有较大能量损耗， 电动机的机械特性较软，转速受负载影响大，轻载和重载时转速不 同。另外，该调速方式中的调速电阻损耗大，经济性差，一般只应 用于少数性能要求不高的小功率场合。其机械特性如图7－3所示。

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变电站交流系统
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一、站用变电源接线方式
变电站交流系统
1 •分别接于同一电压等级的两段母线（一台接 10kVⅠ段母线，另一台接10kVⅡ段母线）
2 •分别接于不同电压等级的母线（一台接10kV母线，
另一台接35kV母线）
3 •一台接于本站10kV母线，另一台接于35kV联络线
的线路侧
主供 站用 变低 压侧 空开
备用 站用 变低 压侧 空开
备自 投切 换装 置
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变电站交流系统
自动控制 常用电源 备用电源 断电再扣
自动控制 •按下为自动切换方式，弹出为手动切换方式 常用电源 •指站用电源由主供站用变供电 备用电源 •指站用电源由备用站用变供电
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变电站交流系统
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变电站交直流系统概述
概述： 交流系统
•变电站“交流系统”又称站用电系统，是保证变电站安 全可靠地输送电能的一个必不可少的环节。 •作用：为变压器冷却系统、主变调压机构，场地检修电 源，直流充电机，机构箱、端子箱（加热驱潮、照明）， 隔离开关电动操作电源，UPS装置、SF6气体监测装置， 正常及事故排风装置，生活用电及全站照明等提供交流 电源。
停电检修进行分头调整
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变电站交流系统
二、站用电源的切换 国网公司变电运维定期轮换制度中，包含了站用变的
定期切换要求，规定每季进行一次定期切换，目的是检验 站用电备自投功能是否正常。
站用电的切换方法
通过拉合断路器
站用电源控制装置
自动切换装置 低压侧二次空开
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1.通过拉合断路器进行切换

智能化运维技术
运用大数据、人工智能等技术，实现变电站交直流系统的智能化运 维和管理。
未来发展趋势与挑战
发展趋势 更高程度的数字化和智能化。
更高效的能量转换和传输技术。
未来发展趋势与挑战
• 更完善的系统安全和稳定性保障措施。
未来发展趋势与挑战
01
面临挑战
02
03
04
技术标准和规范的统一和完善。
设备兼容性和互操作性问题。
监控系统的功能及组成
实时监测变电站交直流系统的运行状态，包括电压、电流、温度等参数。
保护设备的配置及作用
配置过流保护、过压保护、欠压保护等设备，确保系统安全运行。
监控与保护设备的运行与维护
介绍设备的日常巡视、定期维护、故障处理等操作。
04
CATALOGUE
变电站交直流系统运行与维护
系统运行方式及调度管理
巡视检查
定期对变电站交直流系统进行巡 视检查，包括设备外观、运行状
态、信号指示等方面的检查。
定期维护
按照维护计划对变电站交直流系统 进行定期维护，包括设备清洁、紧 固、调试、更换易损件等。
预防性试验
定期开展预防性试验，对系统绝缘、 接地、保护等功能进行检测和评估， 确保系统安全可靠运行。
故障诊断与处理流程
运行方式
变电站交直流系统通常采 用分段母线、双电源供电 等方式，确保系统稳定性 和可靠性。
调度管理
系统调度应遵循“统一调 度、分级管理”的原则， 实现对变电站交直流系统 的实时监控和调度。
自动化控制
采用先进的自动化控制技 术，实现对变电站交直流 系统的自动调节和控制， 提高系统运行效率。
设备巡视检查与定期维护
数字化通信技术

求
随着电力系统对供电可靠性的要求不断提高，直流系 统的可靠性将成为关注的焦点，采用高可靠性设计、 冗余配置等措施提高直流系统的可靠性。
智能化发展
绿色环保
未来直流系统可能将更多功能集成在一起，如将UPS 、逆变器等电源设备集成到直流系统中，实现一站式
电源解决方案。
多功能集成
环保意识的提高将促使直流系统向更加环保的方向发 展，如采用环保型蓄电池、降低能耗等措施。
提高操作人员的安全意识和技能水平，确保他们 熟悉直流系统的安全操作规程和应急处置措施。
定期举办安全培训和演练
定期组织操作人员参加安全培训和演练，提高他 们应对突发情况的能力。
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建立安全奖惩机制
通过建立安全奖惩机制，激励操作人员自觉遵守 安全规定，及时发现和报告安全隐患。
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06 总结与展望
够及时恢复。
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05 直流系统安全与 防护
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安全防护措施及要求
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采用高可靠性设备和材料
确保直流系统设备的高质量和可靠性，降低故障率。
设立安全防护区域
在变电站内划定直流系统安全防护区域，限制非授权人员进入。
定期进行安全检查和评估
对直流系统进行定期的安全检查和评估，及时发现和消除安全隐患 。
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本次课程重点内容回顾
直流系统基本概念和构成
直流系统设备详解
介绍了直流系统的定义、作用、主要组成 部分以及工作原理。
详细讲解了直流系统中的充电装置、蓄电 池组、电压监测装置、绝缘监测装置等设 备的功能、性能参数及选型依据。
直流系统接线方式及运行方式
直流系统故障分析与处理

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直流控制软件
紧急停运： 整流侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： • 整流侧立即移相，20ms后如果电流低直接闭锁，否则投旁通对。 • 逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信号后，发ALPHA_90命令，约 200ms后投旁通对。 逆变侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： • 整流侧收到逆变站发来的闭锁信号后，立即移相，60ms后触发本站 Y_BLOCK，20ms后如果电流低直接闭锁，否则投旁通对。 • 逆变侧立即移相，投旁通对，向对站发闭锁命令，等待对站闭锁后本站 再闭锁。
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直流控制功能
极功率/电流控制功能概况图 ：
Pole Individual Power Control
POWER MODULATIONS
Fast Stop Damping Control [ P] Frequency Stabilization Frequency Control Io Limitation
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直流控制功能
• 低压限流静态特性 ：
第34页/共52页
直流控制功能
• 低压限流的功能概况图 ：
RECT TUP INV TUP
TDOWN
第35页/共52页
直流控制功能
• 无功控制 ： • 无功功率控制是整个直流极控系统中一个必不可少的重要功能，目的是 控制与换流站相连的交流系统性能（无功、谐波），其包括以下功能： • 根据换流站与交流系统的无功交换量决定投/切滤波器组。 • 根据滤波器组的状态，对可投/切的滤波器组进行优先级排序，决 定投/切哪一类型的滤波器组，以及该类型中的哪一组滤波器。
IO to other station IO from other station TCOM OK (joint)

放电时间计算：
例1：如梧州变电站110V蓄电池的额定容量是900Ah，如果以0.1C（C为 电池容量）即90Ah的电流(额定放电电流)给电池放电，请问可以持续多 长放电时间？
该电池可以持续工作时间：t=900Ah/90mA=10h（实际工作时间因电 池的实际容量的个别差异而有一些差别）
第二部分 直流系统组成及部件的作用
蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量两种；
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第三小节 变电站直流系统的构成
➢ 蓄电池的容量及放电时间计算： 额定容量是指充足电的蓄电池在25℃时，以10h放电率放出的电能。
QN=IN·tN 式中 QN——蓄电池的额定容量，A·h； IN ——额定放电电流，即10小时率的放电电流，A； tN ——放电至终止电压的时间，一般为10h。
流母线。 ➢ 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。 ➢ 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。 ➢ 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。
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第二部分 直流系统组成及部件的作用
第三小节 变电站直流系统的构成
➢ 蓄电池的容量及放电时间计算：
蓄电池的容量（Q）)是蓄电池蓄电能力的重要标志。是指定的放电
条件（温度放电电流、终止电压）下所放出的电量称为蓄电池的容
量，单位用A•h（安培小时）表示； 蓄电池放电至终止电压的时间称放电率，单位为h（小时率）
为实现两路交流输入的自动切换； (3) 直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输出； (4) 配电监控：将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信

绕电枢一周， 所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论

AC5V～15V。 e、输入欠压告警：AC323V±5V，可自动恢复，回差电压：
AC10V～20V。 f、缺相保护：可恢复 g、过热保护功能：当散热器温度过热时，关机保护，降温
后可自动恢复。
直流系统的组成
3）绝缘电阻要求：试验电压DC500V，充电 模块的交流输入端子对机壳、对直流输出以 及直流输出对机壳的绝缘电阻：≥10MΩ。
ⅰ、显示功能：监控模块可实时显示各个下级设备 的各种信息，包括采集数据、设置数据等随时查看 系统的运行状况：系统电压、系统电流、电池的浮 充状态等。
ⅱ、控制功能：监控模块对所收集的数据处理和综 合、判断，对下级设备执行相应的动作：微调充电 模块的输出电压、控制充电模块的限流点、控制充 电模块的开关机等。
4)抗干扰度：静电放电；快速瞬变电脉冲群； 浪涌冲击（防雷）；电压暂降、短时中断
直流系统的组成
3)微机监控器
①微机监控器的功能 a)遥信:将输入过欠压，缺相，输出过压保护，输出欠压告
警及过热保护信号，馈线断路器位置状态，交流电源断路器 位置状态传递给监控单元 b)遥测:交流输入电压；母线直流电压；蓄电池组电压、充/ 放电电流，浮充电流，充电装置直流输出电流、电压。并提 供母线直流电压；蓄电池组电压、充/放电电流，充电装置直 流输出电流、电压的4~20mA直流输出。 c)遥控：通过监控单元，实现开/关机、均/浮充转换及 10%～100%限流。监控器可对全参数进行遥测、遥信、遥 控及遥调功能，并提供通讯。 d)模块开/停机、均/浮充转换。 e) 遥调：模块输出电压、电流。
直流系统的组成
直流系统的主要组成有充电装置（高频开关 整流器）、微机监控器、蓄电池组、绝缘监 察装置、直流馈线柜。
直流系统的组成

直流系统绝缘常见异常情况
5.在持续的小雨天气（如梅雨天），潮湿的空气会 使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处绝缘降低， 从而引发直流接地。
在浮充电状态下可强制将系统设置成均充状态。另外，在 交流停电时间超过10分钟或浮充时间超过720小时时，设备将自 动对电池进行一次均充电。均充采用监控模块设定均充电压，均 充限流电流及均充计时时间等参数，在均充电结束后，设备自动 转为浮充电状态。也可手动切换回浮充电状态。
蓄电池
蓄电池是储存直流电能的一种设备，它能把电能转变为化学能 储存起来（充电），使用时再把化学能转变为电能（放电），供给直 流负荷，这种能量的变换过程是可逆的。也就是说，当蓄电池已部分 放电或完全放电后，两电极表面形成了新的化合物，这时用适当的反 向电流通入蓄电池，就可使已形成的新化合物还原成原来的活性物质， 供下次放电之用。
变电站为什么要采用直流系统，与交流系统相比 有哪些优势？
直流继电器由于无电磁振动、没有交流阻 抗，损耗小，可小型化，便于集成。
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！
直流系统的构成
充电屏
充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检 测仪、电池监测仪。
➢硫阀酸控式溶铅液酸作蓄电电解池质。电池存放硫酸溶液的缸体不密 封 ，阀充控放式电铅过酸程蓄中电产池生的氢特气点，伴有酸雾，对环境污 染很阀大控。式硫铅酸酸溶蓄液电中池的是水80份年挥代发末后期还从会国造外成引电进解的液一 的种比新重型变 铅化 酸蓄，电影池响电。池电容解量液有，胶缩体短与电液池体寿两命种。所 ，液以 这体的种一电般池吸需附要在经极常板测间量由端超电细压玻与璃内纤阻维，制还成要的测隔量膜电 解中液，的吸比附比重约，为必要90时％需。要阀补控充型蒸蓄馏电水池存，储维电护解工作液量的 较缸大体。是密封的，在缸体上装有一个安全排气阀，当 内部气体压力超过规定值时，阀门自动排气，直到 压力恢复正常自动关闭。无论电池立放或卧放，电 解液都不会溢出。所以它不需要添加电解液，维护 工作量小。