交直流教材
- 格式：doc
- 大小：1.86 MB
- 文档页数：39
昌平线交直流操作电源系统编写人：王东系统简介GZDW—PLC交直流电源屏综合国内外同类产品之特点，结合目前北京市轨道交通昌平线实际运行情况，选用目前国内外最适合、可靠高的元器件，配合本公司研制的核心控制部件而设计生产的典型交直流电源屏产品；同传统交直流屏相比，该交直流屏进行智能化的充电管理，输出电压的稳压精度高，结构简单，维护方便，交流屏同时具有运行监控功能；本套交直流屏具有完善的“四遥”（遥信、遥测、遥控、遥调）功能，可以实现无人值班的自动管理。
为了能正确使用好本套交直流屏，在此对产品的技术指标、工作原理、调试步骤、使用维护等内容进行详细介绍。
使用环境海拨高度：不超过于1000米。
环境温度：-10～＋50℃。
日平均相对湿度：不大于95％，月平均相对湿度：不大于90％.无强烈振动和冲击，无强烈电磁场干扰。
周围无严重尘土、爆炸危险介质、腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体、导电微粒和严重的霉菌。
垂直倾斜度：不大于5度。
交、直流柜平面图一、交流电源柜1、系统组成及简介交流屏内安装有二路交流电源自动切换装置、交流电源信号采集显示系统、PLC交流电源监控系统、交流馈线开关等；1）.交流电源自动切换装置交流电源自动切换装置采用施耐德公司的产品，该产品对二路电源的切换不但具有电气互锁功能，而且具有机械互锁功能，并可实现手自动切换。
2）.交流电源监控系统交流电源监控系统采用西门子PLC S7 224XP，能够实现对二路交流电源进行监控，同时采集二路交流的电压、电流参数；屏面设置两路进线电源电压表，及三相电流表；监控二路交流电源的故障诸如：失压、缺相、过压、欠压等故障；监控馈出开关跳闸故障；同时S7 224XP还可将上述信号传送到直流屏的监控系统中，再由直流屏的PLC传送给综合自动化的微机（交流屏的监控信号传至直流屏，由直流屏统一上传变电站自动化系统）。
3）.馈出回路本套交流屏的全部馈出断路器均采用西门子公司的断路器，并且各馈出开关均配有跳闸故障预告接点，当馈出开关发生跳闸故障时，由PLC 发出跳闸告警信号。
2、交流进线互投装置两路交流进线，互为备用，可手动、自动切换，选用WATSN B -100/80A .3 CB.R 型 ATS，实现机械、电气双重互锁功能；1）A TS工作原理监测两路进线电源电压，当某一路三相电压出现过压、欠压、失压、缺相情况时，互投装置会自动切换至另外一路电源工作。
本套装置选用的是自投自复型工作方式（可在设定程序中更改），即以常用电源为主，备用电源为辅，当常用电源出现异常时，ATS切换到备用电源工作；当常用电源恢复正常时，ATS会切换回至常用电源工作状态。
2）A TS控制器：3）A TS控制器参数设置程序二、直流电源柜昌平线直流系统采用的是由大连旅顺电气有限公司生产的GZDW33G－100/220－1－1－18－Pb 智能型直流操作电源系统，它是由充电装置和蓄电池组构成的直流操作电源系统。
充电装置选用高频开关电源充电模块，充电装置采用N+1 热冗余方式供电，一个模块故障不影响系统正常运行。
每个模块内部具有监控功能，不依赖总监控单元，独立工作。
正常工作时，模块与总监控单元通信，接受监控装置的指令。
模块具有过电压、过电流保护和自动限流、报警等功能。
充电装置具有均充/浮充功能，均充功能包括手动均充、定期均充、交流失压后再来电的均充。
1、昌平线直流系统类型：昌平线所有变电站的直流屏安装在控制室内，为本所提供直流电源操作系统。
变电所的直流操作电源屏由4面组成。
1 面直流充电屏，1 面直流馈出屏，2 面蓄电池屏。
2、运行方式：直流系统由交流屏提供一路独立的三相AC380V输入电源。
直流系统设置单充电装置和单蓄电池组的运行方式，因为交流屏的进线已经实现了两路进线互投，所以一套充电装置和一组蓄电池能正常给经常性负荷供电，并能保证在事故状态下，满足所有系统后备电源总容量的60％以上的供电要求。
交流进线电源正常供电时，充电装置对蓄电池组进行充电或浮充电，并对经常性负荷提供直流电源。
当负荷容量大于充电装置的额定容量，同时蓄电池处于输出电流状态，则开始计时各弱电系统的用电时间，按照不同后备时间顺序切掉负载。
进线电源全失电时，由蓄电池向各弱电系统提供后备电源，则开始计时各弱电系统的用电时间，按照不同后备时间顺序切掉负载。
馈电开关切掉负载后，如果本系统交流进线恢复正常供电，并且蓄电池电压在正常范围内，则自动合上馈电开关。
如果蓄电池电压达到放电终止电压，则所有馈电开关能自动分闸。
交直流系统退出运行。
3、直流屏技术指标三相交流输入电压：AC380V（+15%、-15%），频率50 HZ±5 。
控制母线直流输出电压：DC220V。
控制母线直流输出电流：DC50A。
免维护全密封铅酸蓄电池的电池容量额定值：100Ah。
直流屏在0.5秒内瞬时输出电流值：120A。
控制母线电压稳定度：≤±0.5%。
控制母线电压纹波系数：≤±0.2%。
稳流精度：≤±0.5%。
最大限流输出电流(A)：1.2IN。
效率：≥90%。
功率因数：＞0.90。
响应速度：0.2ms 。
整机噪声： ≤50dB 。
均流方式：自动均流。
谐波：无干扰。
防护等级：IP30 4、直流屏产品型号标识以上型号表示：电池容量100Ah ，电压等级220V ，1组充电装置，1组18只阀控电池组成的高频开关直流电源屏。
5、系统结构及组成系统结构：单充电机、单电池组、单母线结构系统组成：由充电模块、电池组、调压装置、馈线开关、微机监控装置、接G Z DW33G －100/220－1－1－18－Pb电池只数阀控电池 电池组数 1组模式 电池容量 电压等级 微机型 模块电源 电力用 屏（柜）直流地选线装置、电池巡检装置等组成。
1）整流模块：型号为HD22010-3 输入电压：交流380V（±20%）输出电压：直流220V（±10%）输出的额定电流：40A他是应用新技术开发研制的新一代高频开关电源整流模块，模块采用功率因数校正技术、PWM控制技术和可靠的快速IGBT开关管，技术指标先进，运行稳定可靠。
高频开关整流模块原理框图单相交流输入经限制浪涌电流电流、EMI电滤波、全桥整流后，通过有源PFC 完成高功率因数（PF﹥0.99），低失真因数（THD﹤5%）的要求，产生一约400V 的直流电压，供给后级逆变电路。
逆变电路将高压直流以脉宽调制的方式，经高频隔离变压后输出低压交变方波。
低压交变方波然后经整流、滤波，输出稳定的直流电源。
电源模块前面板除具有故障指示及电压调压的功能外，还有柱状电流指示功能，从前面板柱状电流的指示，可以知道单个整流模块的实际工作电流。
（输出电流占额定电流的百分数）。
后面板上装设一个热插拔连接器，整流模块与外部连接均通过该连接器完成。
2）充电模块数量选择电池组充电电流：I 10＝10A （100/10） 馈线负荷总容量；冗余备份N+1或N+2备份方式 以上三者之和即为充电机总容量一般当馈线负荷总容量≤10A 时，对于100AH 电池组，选用3*10A 模块即可，但本次设计中昌平线选择4*10A 充电模块的配置方式。
3）断路器选择充电装置输入断路器：（30QF ）交流侧与直流侧的输出功率应相同，则有：模块交流侧的输出功率P = IU/η式中P：交流输入的功率I ：直流输出最大电流U：直流输出最大电压η：高频开关模块效率0.92P = 4×10×286/0.92=12.43KWP = 31/2I×U×COSΦ式中I：交流线电流U：交流线电压COSΦ：功率因数取0.85则I = P /31/2U×COSΦ= 12.43×1000/31/2 ×380×0.85=23 (A)本套装置中充电机输入断路器选择32A充电装置输出断路器：（29QF）In=Kc*Icn(可靠系数Kc=1.25～1.5，Icn充电机额定电流)本套装置中充电机输出断路器选择计算：In＝40*1.25＝50A，选择63A开关蓄电池组输出断路器：（3QK）选择In≥I*5.5（I*5.5 蓄电池10h放电率的5.5倍）与In≥Kc*Imax (Kc=2.0~3.0, Imax为馈线中额定电流最大者）中的大者。
本套装置输出断路器计算：按放电率计算In＝55A；按馈出断路器额定电流最大者计算：In＝32*2＝63A我们配置的断路器为负荷开关，因此最终选择NS100NA-100A。
4）调压装置为了保障母线电压的正常工作范围，安装了手/自动调压装置，每级电压调节值不大于额定电压的±2.5%。
硅链是由多只大功率整流二极管串联而成，利用PN 结基本恒定的正向压降来产生调整电压，通过改变串入线路的PN 结数量来获得适当的压降，达到电压调节的目的。
调压装置中将硅链均分为7 级串接而成，在每级两端并联调压执行继电器触点，若驱动执行继电器，令其触点闭合，使得该级硅链被短接，硅链的压降减小；反之，若执行继电器的触点断开，使得串入线路中的PN 结数量增加，硅链的压降增加。
硅链的自动控制电路通过检测控制母线的电压，来控制驱动适当数量的执行继电器闭合，以保证控制母线的电压在正常范围内；若将降压硅链的控制选钮置于手动位置，则可由选钮的不同档位来控制执行继电器闭合的数量，达到手动控制电压调节的目的。
为了保证控制母线不间断供电，对调压装置设置了开路保护功能。
我们分别对调压装置的每档电压采值，即+HM 、DL1末端、DL3末端、+KM 分别采样，监测四点实时电压（+HM 、开路电压1、开路电压2、+KM ），当任一段调压装置发生开路情况，其末端电压值降低为零，我们即可得知故障发生，此时我们将利用程序控制开路段对应的继电器，使其触点接通，把开路段直接短死，这样即保障了控制母线不会失电，并发出报警信号。
当检修人员将开路故障解决，需人为恢复开路保护故障点，调压装置恢复正常工作。
K 4K 3K 2+ K M+ H M K 2 K 3 K 4PLC-Q0.1SA1PLC-MSA1SA1PLC-Q0.2PLC-Q0.3(零)30(一)90(三)60(二)150(五)180(六)120(四)210(七)1－23－4 7－85－6 ***** *SA1LW39B手动控制母线调压组合开关真值表+24V 4007400740074 36 58 712 SA1PLC-I0.1D L 1D L 2D L 4D L 3D L 6D L 7D L 5JQX-50F/DC24×3*-30( ZD )******产品型号：LW39B-16MD101121223/25）微机监控装置主要特点：a)采用以微处理器为核心的集散式监控系统，模块化设计；对交流配电、直流馈电、整流模块、电池组等实施全方位的监测和控制。
