摘要：GZW高频开关直流电源柜是由高频开关电源模块、蓄电池、输入、馈出单元等组成。主要应用在电力系统中的发电厂、水电站以及各类变电站、开闭所和其他使用直流设备的用户（石化、矿山、铁路等），为断路器分、合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等提供直流电源。
关键词：直流；开关；蓄电池
1 交流配电单元的工作原理及组成
两路交流电源通过双电源自动切换开关输入，1路交流电源为常用，2路交流电源为备用。在交流线路上设有防雷装置，可有效的防止过电压的冲击，保障充电模块的正常工作。防雷器空开的辅助接点信号、交流输入的电压采样信号均与综合测量模块相连，并由监控模块发出各类相应的告警及指示信号。
系统采用电流霍尔器件检测直流负载总电流和蓄电池的电流，并将检测信号送给综合测量模块，综合测量块与监控模块通过通讯方式实现连接；蓄电池回路的熔丝通断也由综合测量模块采集，各馈线支路断路器的通断状态则由开关量模块采集，监控模块对产生的各类告警信号和控制信号进行管理和控制。
2 直流馈电单元的工作原理及组成
直流馈电单元的工作原理可参见系统原理图，它包括直流馈电分路部分，以及直流电压、电流检测部分，系统主馈电屏每段母线配置相应数量的馈出支路。
直流馈电部分的特点：
1） 各直流输出支路采用相应规格的直流断路器，保证在直流侧故障时各支路能可靠分断；
2） 各支路均配有分合指示灯，可以指示各开关状态；
3） 蓄电池回路熔丝及各支路断路器均配有故障告警接点，在熔丝熔断及断路器脱扣时均可向监控提供告警信号；
4） 电压信号的检测采用直流采样盒、电流信号的检测采用霍尔器件，保证了强弱电之间的可靠隔离，提高了安全性。
二、系统的组成
系统的基本组成部件有以下部分，其基本功能如下：
充电模块
完成AC/DC变换，实现系统最为基本的功能。
交流配电
将交流电源引入分配给各个充电模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换。
直流馈电
将直流输出电源分配到每一路输出。
监控模块
进行系统管理，主要为电池管理和实现后台远程监控，将系统的交流、直流中的各种模拟量、开关量信号采集并处理，同时提供声光告警。
蓄电池
提供合闸冲击电流，事故状态时输出直流电源。
系统基本组件
1 充电模块 TH230D20NZ-3
1 模块主要特点
效率高，模块效率可达到95%~96%。
重量轻，体积小。
采用“三相无源功率因数校正电路”，输入无中线，功率因数可达0.94。
采用隔离自主均流，并机不均流度＜±3%，可保证二十台以上模块良好并机。
模块内置直流输出隔离二极管，用户无需外设。
风冷模块风扇为简易更换模式，无需拆装机壳就可快速更换。
模块具有RS-485接口，方便接入自动化系统进行通信。
模块为LED数码管显示，分别设置显示切换按钮、手动调压按钮、拨码开关，操作简单。
输出过压保护：内置过压保护电路，出现过压后模块自动锁死，模块故障指示灯亮，故障模块自动退出工作，不影响整个系统正常运行；过压保护点：220V模块为320V±5%。
输出限流保护：每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.05倍。
短路保护：采用回缩下垂限流方式，模块电流输出特性如图1-1，输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零，限制短路电流在额定输出电流的15％以下。模块可长期工作在短路状态，不会损坏，排除故障后模块可自动恢复工作。
模块并联保护：模块内部有并联保护电路，故障时模块自动退出系统，不影响其它模块正常工作。
过温保护：模块检测散热器温度超过85℃左右时自动关机保护，温度降低后模块自动启动。
过流保护：过流保护可自动恢复。
模块功能简介
1 模块的工作原理
图1-2 电力用智能模块原理框图
2 模块外观及外形尺寸
图1-3 电力用智能模块前、后面板图
图1-4 整体效果图
3 模块安装
线号定义示意图
图1-5 电力用智能模块前、后面板图
备注：① 未注明的端子为空，不接线。
② 模块的上、下、左、右要求有良好的自然通风环境。
③ 风冷模块的前、后要求有良好的风冷通风环境。
④ 模块之间的均流线按照“均流+”和“均流-”直接连在一起就可实现模块的自主均流。 ⑤ 模块之间RS485线的A和B分别连在一起，和主监控的下位机RS485的A、B连接
即可实现主监控对模块的自动控制。
4 操作说明
TH230D20NZ-3型模块操作说明
图1-6 充电模块前面板
数码显示面板
显示模块的电压、电流、告警、关机信息。由显示切换按钮V/A进行输出电压和电流的显示切换。显示3位数字，电压显示精度为±0.5V，电流显示精度为±0.2A。出现模块告警时，按显示切换按钮V/A显示故障代码。出现模块关机时，按显示切换按钮V/A显示关机代码。
指示灯
模块面板上有3个指示灯，功能表如下：
表1-1 面板指示灯功能
显示切换按钮
显示切换按钮用于切换LED显示面板的显示内容。如果LED显示面板当前显示的是输出电压，按一下该按钮切换为显示输出电流，再按一下该按钮则切换回显示输出电压。
手动调压按钮
面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。按一下左边的“▼”按钮输出电压降低1V，按一下右边的“▲”按钮输出电压升高0.5V。
注意：只有在手动控制方式下，调节此按键才起作用。
拨码开关
拨码开关用于选择控制方式和模块通信地址。其定义下图所示：
图1-7 充电模块地址及手动选择六位拨码开关
5 控制方式选择拨码
拨码开关最左边一位为控制方式选择拨码，用于选择模块的控制方式为自动控制或手动控制。拨到上端时代表自动控制方式，拨到下端时代表手动控制方式。
在自动控制方式下，模块的输出电压、限流点、开关机均由监控模块进行控制，人工无法进行干预。如果模块连接到合闸母线上对电池进行充电，一般应设置为自动控制方式。
在手动控制方式下，模块的输出电压由上述介绍的手动调压按钮进行调节。模块的输出电流、限流点和开关机等均不受监控模块控制，但可以将模块的运行参数上报给监控模块。如果模块连接到控制母线上，则模块需输出单一的稳定电压，此时应将模块设置为手动状态，模块的输出电压由手动调压按钮调节，限流点全部放开，为105%额定电流值。
注意：手动调压按钮可使充电模块输出电压最高达到286V，因此在系统正常时请勿随意调节该按键。由于不同用户选择蓄电池的节数有差异，为安全起见，充电模块出厂时已经整定在234V浮充电压值上。
6 模块分组识别拨码
模块分组识别拨码，用于模块识别广播数据包。拨到上端时，模块为第1组，模块认为地址为253与255的数据包是广播数据包；拨到下端时，模块为第2组，模块认为地址为254与255的数据包是广播数据包。
7 地址设置拨码
通讯地址拨码与模块分组识别拨码共同构成模块通信地址设置拨码，用于设置模块的通信地址。在模块上设置的通信地址为二进制数，每一位拨码拨到上端代表二进制数0，拨到下端代表二进制数1。地址设置拨码中最右边一位为最低位，最左边一位为最高位。充电模块的地址设置拨码为4位，因此模块的地址设置范围为0~15，也就是说，连接到监控模块的同一个串口上的模块数最大为16个。模块地址是监控模块识别各充电模块的唯一标志，同一系统中模块的地址设置不能相同。对于同一个模块，模块通信地址设置必须与监控模块中的模块地址设置相同，否则将出现通信异常。在监控模块中设置的模块地址为十进制数，转换关系见下表。
表1-2 二进制与十进制对应关系
例如：地址设置拨码处于如表1-2所示的位置（黑色为拨码位置）。表示二进制0101，从表中可查出十进制地址为5，是第6组模块。
注：使用通合电子公司的配套监控器，模块的地址范围为1~15，连接到监控模块的同一个串口上的模块数最大为15个。
论文作者:张贤容,曾仕钊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
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