电力工程直流操作电源系统的原理设计与设备选择..docVIP

电力工程直流操作电源系统的 原理、设计与设备选择 许继电源有限公司 2005年8月20 直流操作电源的历史与发展 发电厂和变电站中，为控制、信号、保护和自动装置（统称为控制负荷），以及断路器电磁合闸、直流电动机、交流不停电电源、事故照明（统称为动力负荷）等供电的直流电源系统，通称为直流操作电源。 直流操作电源的历史 根据构成方式的不同，在发电厂和变电站中应用的有以下几种直流操作电源： 电容储能式直流操作电源：是一种用交流厂（站）用电源经隔离整流后，取得直流电为控制负荷供电的电源系统。正常运行时，它给与保护电源并接的足够大容量的电容器组充电，使其处于荷电状态；当电站发生事故时，电容器组继续向继电保护装置和断路器跳闸回路供电，保证继电保护装置可靠动作，断路器可靠跳闸。这是一种简易的直流操作电源，一般只是在规模小、不很重要的电站使用。 复式整流式直流操作电源：是一种用交流厂（站）用电源、电压互感器和电流互感器经整流后，取得直流电为控制负荷供电的电源系统，在其设计上，要在各种故障情况下都能保证继电保护装置可靠动作、断路器可靠跳闸。这也是一种简易的直流操作电源，一般只是在规模小、不很重要的电站使用。 蓄电池组直流操作电源：由蓄电池组和充电装置构成。正常运行时，由充电装置为控制负荷供电，同时给蓄电池组充电，使其处于满容量荷电状态；当电站发生事故时，由蓄电池组继续向直流控制和动力负荷供电。这是一种在各种正常和事故情况下都能保证可靠供电的电源系统，广泛应用于各种类型的发电厂和变电站中。 以上电容储能式和复式整流式直流操作电源系统，在六、七十年代有较多的应用，八十年代以后，由于小型镉镍碱性蓄电池和阀控式铅酸蓄电池的应用，这种操作电源在发电厂和变电站中已不再采用。而蓄电池组直流操作电源系统，其应用历史悠久，且极为广泛。现代意义上的直流操作电源系统就是这种由蓄电池组和充电装置构成的直流不停电电源系统，通常简称为直流操作电源系统或直流系统。 直流操作电源的设计技术发展 在1955年以前，国内发电厂和变电站的建设规模较小，其直流操作电源系统大多采用110V、单母线和不带端电池的蓄电池组（以前直流装置得蓄电池分为两组，一组是基本级，供正常负荷时用，一组为端电池，供事故时调节直流母线电压用的，比如基本电池用得过多，造成直流母线的电压下降过多时，通过调节装置将端电池投上去，维持直流母线的电压水平。现在《DL/T 5044-2004 电力工程直流系统设计技术规程〉中：4.1直流电源??中规定 ?4.1.6 铅酸蓄电池组不宜设置端电池（没有端电池就是无端电池了）；镉镍碱性蓄电池组宜减少端电池得个数 图2-1 高频开关直流操作电源系统原理接线图 直流系统的工作原理 交流正常工作状态： 系统的交流输入正常供电时，通过交流配电单元给各个整流模块供电。高频整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器(熔断器或断路器)输出，一面给蓄电池组充电，一面经直流配电馈电单元给直流负载提供正常工作电源。 硅堆降压单元：根据蓄电池组输出电压的变化自动调节串入降压硅堆（串连二极管）的数量，使直流控制母线的电压稳定在规定的范围内。当提高蓄电池组的容量，减少单体串连的个数时，可以取消硅堆降压单元，达到简化系统接线、提高可靠性的目的。 绝缘监测装置：实时在线监测直流母线的正负极对地的绝缘水平，当接地电阻下降到设定的告警电阻值时，发出接地告警信号。对于带支路巡检功能的绝缘监测装置，还可以确定接地故障点是发生在哪一条馈电回路中。 电池巡检装置：实时在线监测蓄电池组的单体电压，当单体电池的电压超过设定的告警电压值时，发出单体电压异常信号。该装置为电站的运行维护人员随时了解蓄电池组的运行状况提供了方便，但对于每个用户来说并不是必需的。 充电监控单元：接受集中监控模块的控制指令，调节整流模块的输出电压实现对蓄电池组的恒压限流充电和均浮充自动转换，同时上传整流模块的故障信号。当集中监控模块故障退去的情况下，该模块仍能按预先设定的浮充电压值继续对蓄电池组充电。 配电监控单元：采集系统中交流配电、整流装置、蓄电池组、直流母线和馈电回路的电压、电流运行参数，以及状态和告警接点信号，上传到集中监控模块进行运行参数显示和信号处理。 集中监控模块：采用集散方式对系统进行监测和控制。整流模块、蓄电池组、交直流配电单元的运行参数分别由充电监控电路和配电监控电路采集处理，然后通过RS485通信口把处理后的信息上传给监控模块，由监控模块统一处理后显示在液晶屏幕上。同时监控模块可通过人机对话操作方式对系统进行运行参数的设置和运行状态的控制，还可以通过RS485或RS232通信口接入电站监控系统，实现对电源系统的远程监控。另外，监控模块通过对采