直流系统维护方案Word下载.docx

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交流接触器

根据控制命令实现交流切换

13

隔离二极管

隔离充电模块的输出

充电模块接口组件

W1M61X2板

充电模块输入输出转接，通信、均流总线

15

电池输入熔丝

含熔丝熔断告警接点

保护电池，输出告警信号

16

交流电压采样板

采样交流信号

17

绝缘监测仪

检测母线绝缘状态，输出绝缘下降告警

18

电流检测传感器

霍耳传感器

检测电池电流

二、直流系统的结构

系统主要由交流配电单元、充电模块、监控模块、配电监控、降压单元、直流馈电单元（包括合闸回路、控制回路）、绝缘监测等几大部分组成。

三、直流系统工作原理

3.1交流输入正常时

系统交流正常输入时，两路交流输入经交流切换控制电路选择其中一路输入，给各个充电模块供电，再由充电模块将三相交流电转换为220V或110V的直流，经隔离二极管隔离后输出，一方面给电池充电，另一方面给负载提供。

监控部分采用集散方式对系统进行监控，充电柜、馈电柜的运行参数、充电模块运行参数分别由配电监控电路和模块监控电路采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的信息上报给监控模块，由监控模块统一处理后，显示在液晶屏上。

同时可通过人机交互操作方式对系统进行设置和控制，另外还可接入远程监控。

监控模块还能对每个充电模块进行均/浮充控制，限流控制等，以保证电池的正常充电，延长电池寿命。

3.2交流输入停电或异常时

交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池给负载供电。

监控模块监测电池电压、放电时间，当电池放电到设置的欠压值时，监控模块发出告警。

交流输入恢复正常以后，充电模块对电池充电。

四、直流系统各功能单元

直流系统基本配制主要有交流配电单元、充电模块、直流馈电、监控模块、配电监控模块、绝缘监测仪、以及电池监测仪等几部分组成。

以下分别介绍一下他们的功能特点：

4.1充电模块

充电模块的主要功能是实现AC/DC变换，此外，还有系统控制、告警等功能。

自动/手动控制：

充电模块具有自动/手动控制功能，在自动工作方式下，充电模块接收来自监控模块的指令。

通常情况下，所有合闸模块应工作于自动状态下，以实现监控模块对电池的智能管理。

手动状态下，有模块面板上的电位器来调节模块的输出电压。

电压调节：

充电模块接受监控模块的指令，调节输出电压到设定值。

电压调整范围可以在输出电压下限（一般为198V\99V）和上限（一般为286\143V）之间。

限流：

指将充电模块的最大输出电流限制在一定的范围内，以控制电池充电电流，防止电池过流充电。

充电模块采用无级限流技术，即在输出电流额定范围内，可限流在任意点，分辨率为1%。

地址设置：

为了使监控模块能够识别各充电模块，每个充电模块都应该有一个地址，地址范围为0~31。

信息指示：

在充电模块的面板上有电源指示灯，保护指示灯，故障指示灯和电压\电流显示表头。

电源指示灯：

指示充电模块内部工作电源是否正常。

保护指示灯：

指示充电模块处于保护状态，包括交流输入过/欠压，输入缺相，输出欠压等。

故障指示灯：

指充电模块因故停止输出，且故障因素消除后，模块仍不能恢复工作，如输出过压等。

电压\电流显示表头：

指示充电模块输出的电压和电流，有切换开关来切换显示。

4.2绝缘监测仪

绝缘监测仪用来监测母线和支路的绝缘下降情况，在正常运行情况下，绝缘监测仪对母线电压进行监测，通过监测母线电压计算母线对地的绝缘电阻。

当母线对地绝缘电阻低于设定的告警限时，绝缘监测仪进入支路巡检状态，测量出有绝缘下降的支路和绝缘电阻，并通过面板的LED指示灯发出告警，同时将此告警信息上送到监控模块显示。

绝缘检测继电器监测正负母线对地的绝缘下降。

其基本原理如图2-5-9所示。

图2-5-9绝缘检测继电器的基本工作原理

R1、R2是一对阻值相同的电阻，RJ、RJ为正负母线的对地绝缘电阻，J为一个小电流的灵敏继电器。

正常时，R1=R2，RJ=RJ’，电桥平衡，J中无电流流过，当母线一端绝缘电阻下降后，电桥平衡备破坏，J吸合，发出告警。

实际上，J是一个包含放大器和其它信号处理的电子继电器。

4.3电池巡检仪

电池监测仪的主要功能是实现电池单体电压的监控，同时，通过监控模块的比较，对单体电压异常的情况进行告警。

数据采集，包括模拟交直流信号，开关量信号

告警，开关量状态异常、模拟量超限，声光告警，数据上报

通讯，和监控模块进行通讯，实现告警设置和数据上报等

提供辅助电源，为配电监控的信号采集单元提供辅助电源，＋12V、－12V等

4.4降压硅链装置

降压硅链功能是合闸母线通过它为控制母线提供基本稳定的电压。

降压硅链装置是由具有基本恒定压降的二极管串联而成，然后在一定数量的二极管两端并联一个继电器，通过继电器的通断来改变整个降压硅链的降压值。

4.5监控模块

监控模块在电力操作高频开关电源系统中，对充电模块、充电柜、馈电柜、电池监测仪、绝缘监测仪等下级智能设备实施数据采集并加以显示；

亦可根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等动作；

同时，能对这些处理的结果加以判断，根据不同的情况实行电池管理、输出控制和故障回叫等操作；

最后，监控模块还可以实现与后台机的通讯。

监控模块主要功能有显示、设置、控制、告警、通讯、电池管理、远程下载等：

显示功能：

监控模块对下级设备上报的各种信息进行处理后实时显示，这些信息包括采集数据、设置参数等，如系统的母线电压、电池的充电电流和模块的电压、电流等。

通过监控模块的键盘和LCD显示屏，可以随时查阅系统运行信息和历史信息、当前告警信息等。

同时，在设置系统参数的过程中，显示各种设置情况和动态的实时帮助信息。

设置功能：

通过键盘输入和LCD实时显示进行交互式操作,设置系统参数。

一旦这些参数输入到监控模块，监控模块将保存这些设置，在以后的运行中作用于系统。

这些参数包括监控模块自身的参数和各个下级设备的参数，下级设备参数设置通过串口传给下级设备。

系统设置有维护级和用户级两种不同权限的设置。

维护级设置涉及系统底层与硬件有关的参数，如系统配置、充电模块所连接的串口号码等，这些参数对系统的运行有重要作用，一旦设定，除非系统配置更改，否则不能轻易修改。

维护级设置一般需要监控模块掉电或复位后才能生效。

用户级设置与用户使用有关的参数，如交流过压告警点、均/浮充电压等。

这些参数应根据实际使用情况合理设置，如电池的均/浮电压必须按电池的说明书来严格设定。

一般情况下，用户级设置也不要轻易修改，特别是电池和电池管理的有关参数。

用户级设置一旦显示操作成功，即可生效。

密码保护功能：

只有持有合法密码的用户才能对系统进行设置或控制操作，增加了系统运行的安全性。

用户级密码初始化为“123456”，用户在系统正常投运后应更改此密码。

维护级密码不可更改。

控制功能：

监控模块根据采集到的数据,参考监控模块的设置，进行综合处理和判断后，控制下级设备执行相应动作。

主要的动作有：

充电模块均/浮充转换、充电模块输出限流、充电模块开/关机等。

同时可以通过监控模块告警干接点输出无源信号，对外部设备进行控制。

此外，还可以通过键盘来执行相应的控制动作。

执行动作前要输入相应的校验密码才能进入控制状态。

控制命令由监控模块通过串口下达到下级设备，下级设备接受命令后执行相应的动作。

告警功能：

部分告警信息由下级设备产生，下级设备将故障信息通过串口发送到监控模块，监控模块接受此告警信息并做相应的处理，在LCD屏上实时动态弹出告警信息。

另一部分告警信息是监控模块根据采集到的数据和系统设置产生，告警信息的处理方式同上。

告警等级可以通过键盘设置，分为一般告警、紧急告警和不告警。

对于一些不重要的告警或无关的告警，可以设置为不告警来屏蔽。

同时，监控模块输出7组干接点信号，这些干接点输出与告警设置对应，多个告警信息可以对应一个干接点输出，这样可以实现与无通信功能远动系统的告警连接。

通讯功能：

监控模块通讯包括与下级设备和后台的通讯。

与下级设备通讯采用RS485/422方式，实现在一条总线上挂多个设备的目的，使每个串口可以处理多达32个下级设备；

与后台通讯可以采用直接通过串口近端链接后台，或串接协议转换设备来实现远程链接。

电池管理：

电池管理是监控模块的核心内容，采用二级监控模式，对电池的端电压、充放电电流、电池房温度及其它参数作实时在线监测。

可准确地根据电池的充放电情况估算电池容量的变化，还能按用户事先设置的条件自动转入限流均充状态，通过控制母线电压来完成电池的正常均充过程。

并可自动完成电池的定时均充维护，均/浮充电压温度补偿等工作，实现了全智能化，不需人工干预。

电池管理的基本思想是：

以电池组剩余容量、电池充电电流为依据，控制电池由浮充转入均充；

以充电电流，充电时间为依据，控制电池由均充转入浮充。

如果系统配有温度传感器，其均／浮充电压可根据温度作适当补偿。

保证负载电流基本不变，以电池电流和总负载电流作为主要参考依据（主要输入基准），通过调节模块输出电压及限流点，稳定负载电流，控制电池电流及电压，防止电池充电过流，从而延长电池使用寿命。

可参见图1-7电池管理曲线图，监控模块可以实施对电池的全自动管理。

为了实现此功能，各充电模块必须设置在“自动”工作状态。

图1-7电池管理曲线图

4.6电流霍耳传感器

电流霍耳传感器采用半导体的霍耳效应原理，由霍耳器件检测电流，然后经相应的信号调理器放大处理，输出标准的测量信号。

表2-7霍尔传感器的接口信号

注意：

霍耳传感器的安装方向决定输出信号的电压极性，当电流方向和传感器上标注箭头方向一致时为正。

五、系统参数设置

5.1监控模块的设置

监控模块正常工作后，如果没有通信中断故障，则系统配置没有错误：

按菜单（F2）键，则出现下面的主菜单屏：

1交流数据5绝缘仪数据

2直流数据6.电池仪数据返回

3模块数据7.参数设置

4告警数据

按7键弹出密码输入菜单：

密码为0～9之间的6位数字键返回

请输入密码：

如果输入维护级密码640275，并按ENT键

设置选择

1用户级设置返回

2维护级设置

按2键弹出菜单：

系统配置

系统类型：

GZDW-220V/10A返回

下页

按下页键弹出菜单：

系统配置上页

模块个数：

2返回

绝缘仪个数：

电池仪个数：

1下页

根据实际的配置改写模块个数等参数，开始光标在2处闪烁，如要改模块个数则按数字键再按ENT键即可，如要改绝缘仪个数则先使光标指向绝缘仪个数的数字，然后改动方法同上。

在需要改动的地方根据实际的组屏进行改动。

馈出单元：

14返回

降压单元：

有

下页

负载电流系数：

100返回

电池电流系数：

100温度系数：

100下页

1#电池仪：

18只返回

2#电池仪：

18只3#电池仪：

18只下页

如果输入用户级密码123456，并按ENT键则进入用户级参数设置选择菜单，可对交流电压，直流电压，电池电压的过欠压点，均浮充电压，恒流充电电流，时间，用户密码等参数进行设置：

1交流设置5绝缘仪设置

2直流设置6.电池仪设置返回

3模块设置7通讯/其它

4充电设置8系统控制

在用户级参数设置选择菜单按1键，可对交流过欠压点进行设置：

交流参数设置

返回

交流过压点：

437V

交流欠压点：

323V

在用户级参数设置选择菜单按2键，可对直流母线，电池过欠压点进行设置：

直流参数设置

合闸母线过压点：

256V

合闸母线欠压点：

198V下页

直流参数设置上页

控制母线过压点：

242V

控制母线欠压点：

电池组过压点：

256V返回

电池组欠压点：

198V

电池组过流点：

0.30C10

在用户级参数设置选择菜单按4键，可对充电参数进行设置：

充电参数

标称容量C10：

100Ah返回

恒流均充电流：

0.1C10

充电效率：

95％下页

充电参数上页

均充电压：

243.0

浮充电压：

234.0下页

均充保护时间：

6小时

定时均充周期：

720小时下页

充电参数：

转浮充判据上页

以下两个条件为（与）的关系返回

充电电流《＝0.02C10

持续时间》＝180分钟下页

转均充判据上页

以下两个条件为（或）的关系返回

剩余容量《＝80％C10

充电电流》＝0.08C10下页

温补系数：

0mV/（C.组）

温补中心：

25C下页

按实际配置，进行设置后，复位监控模块进入正常工作，检查监控模块是否存在告警。

其中充电参数的标称容量即电池的容量，均充电压为电池节数乘每节的均充电压，浮充电压同理。

具体的见电池的使用说明书。

至此参数设置完毕。

显示以下画面：

系统信息2003-5-815：

31：

52

合母：

243.1V控母221.3V菜单

电池：

-0.1A负载：

0.1A关于

状态:

自动/浮充

监控模块的电源指示灯亮（绿色），红色的告警指示灯不亮。

5.2监控模块电流显示的调整

其相应外型和接口如图5所示。

图5霍尔传感器的接口和外形

表2霍尔传感器的接口信号

引脚号

信号名称

备注

+

正电源输入

+12V

-

负电源输入

-12V

M

信号输出

+100A电流对应输出+4V

G

公共端

0V

用电流嵌表测量实际的负载及电池电流，调整电流霍耳传感器使其值一致。

5.3降压硅堆

降压硅链单元串接于合闸母线和控制母线之间，降压硅链是由多只大功率硅整流二极管串接而成，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结数量来获得一定的压降，达到电压调节的目的。

降压硅链单元的转换开关

手动调节。

旋转电压调节旋钮，手动从“第一档”至“第五档”，每动一档，听到继电器吸合声，控制模块电压显示增加4~7V（与电流有关），最终控制母排电压=合闸母排电压。

自动调节。

恢复为“自动”状态，关掉所有控制模块，调节合闸母排电压，控制母排应能稳压在220V±

4V。

六、电池管理

6.1电池检测仪的连接

如配备电池检测仪则按照图纸将电池两端的连线接入直流电源柜相应的熔断器端子排上，打开电池检测仪的开关。

系统空载调试成功后，准备接入电池。

先测量电池的当前电压Ub，对于5A、10A系列模块组成的系统，在监控模块中将充电模块的输出电压设定为当前电池电压；

对于20A模块组成的系统，开启一个合闸模块，关断其它合闸模块，调节合闸模块输出电压为当前电池电压。

待模块输出电压稳定后，合上电池熔丝。

在监控模块中，设置充电模块的输出电压为电池的均充或浮充电压（根据当前充电模块的工作状态），确认后观察充电模块的输出电流。

此时模块输出可能会限流，表现在充电模块的电压达不到设定电压，此为正常现象。

6.2自动电池管理

①充电限流。

在电池充电初始期间（此时电流较大），检查模块的充电限流。

②电池测试。

自动均充/浮充转换，合理设置电池测试的终止条件，观察达到条件后的现象，电池测试完成，系统返回正常状态。

6.3手动电池管理

1手动控制均/浮充。

2对任一模块的控制，对模块开关机/调节电压/限流的调节。

在正常菜单下进行如下操作：

52

1.6A负载：

2.9A关于

自动/浮充

如果输入用户级密码123456，并按ENT键则进入用户级参数设置选择菜单：

在用户级参数设置选择菜单按8键，

系统控制

运行方式：

自动

将自动改为手动后，并按ENT键

操作成功，按任意键返回。

按任意键后：

手动

下页

系统控制上页

均/浮充控制：

浮充

1＃模块控制上页

开/关机：

开机返回

243.1V

限流调节：

100％下页

当测试完毕后，按复位按键，使系统重新启动进入自动状态，再查看各项数据是否与实际的一致，至此初步调试完毕。

七、直流系统常见故障处理

充电模块全部通讯中断

现象

监控模块显示所有充电模块通讯中断，电池管理无法进行。

分析处理流程

检查充电模块和监控模块之间的通讯线，在监控模块中，设置正确的串口号码。

系统不均流

模块间电流输出不均衡，严重超出均流指标。

检查模块之间的均流线，对换充电模块的位置，如果仍然不均流，则更换严重不均流的充电模块。

系统不转均充

系统进行电池管理时，不能进入均充状态。

主要分析监控模块的设置，请查阅监控模块以下参数：

菜单－5系统管理－输入维护级密码－3控制－控制方式－自动

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－是否均充－是

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－转均充参考电流－合理设置此参数

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－转均充容量比－合理设置此参数

菜单－1充电屏参数－输入充电屏号－2设置－输入用户级密码－电池标称容量－正确设置标称容量

此外，硬件，特别是电池霍尔电流传感器的检测误差可能导致电池无法进入均充状态。

系统均充不转浮充

系统进行均充时，不能转入浮充。

查阅监控模块中电池管理参数的设置：

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－均充保护时间－设置正确的保护时间

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－稳流均充电流－设置正确的稳流均充电流

菜单－5系统管理－输入维护级密码－2电池管理－稳流均充时间－设置正确的时间参数

此外，硬件，特别是电池霍尔电流传感器的检测误差可能导致均充转浮充的条件难以达到，需要达到均充保护时间后，才能进入浮充状态。

绝缘故障不上报

绝缘监测仪发生绝缘下降告警，但监控模块无告警。

检查绝缘监测仪的设置和监控模块的设置。

充电模块一体化接插件损坏

充电模块一体化接插件损坏，充电模块不能正常工作。

原因

机柜插座损坏或者模块插头损坏。

机柜插座损坏：

如果系统冗余配置，有空闲的模块插座，可以将此充电模块更换到空闲插座上，同时注意重新设置模块间的均流跳线，10A、5A系列充电模块的机柜均流连

模块插头损坏。

如果为模块的通讯插头或者均流插头损坏，则可以将此模块和控制模块相互交换应急处理，同时在监控模块中，模块数设置减去有问题的模块数，再按控制模块和合闸模块的工作方式、输出电压重新设定，复位监控模块。

或者取下损坏的充电模块，重新设置监控模块中的充电模块数量。

待有备件再作处理。

绝缘故障

监控模块显示支路绝缘故障。

系统输出支路发生绝缘故障或者绝缘设备自身故障。

对于输出支路发生绝缘故障的情况，找出支路绝缘下降的原因并作相应的处理。

如果支路没有发生绝缘下降，则为绝缘监测仪自身问题，更换绝缘监测仪或者维修。

降压硅链故障

现象：

监控模块显示降压硅链故障或者不能调整控制母线电压。

原因：

降压硅链控制板失效或者降压硅链管芯损坏。

分析处理流程：

将降压硅链打到手动位置，手动降压到需要输出的电压，并实现有人值守。

更换降压硅链控制板。

更换整个降压硅链或者短路/开路的管芯。

八、直流系统的使用与维护

系统在安装调试完毕后，应该定期对设备进行日常维护，维护的频度根据具体使用条件而定。

（直流系统维护表格见附录）

日常维护要点

日常维护要点包括环境检查、工作状况检查和部件更换等内容。

工作环境检查

工作环境包括温度、湿度、洁净度等。

温度：

环境温度关系到电源系统运行的有效寿命和稳定可靠性；

长时间的高温下工作可能导致系统运行的有效寿命大大降低，同时使诸如直流输出空气开关等元器件的性能大大下降。

相对湿度：

相对湿度影响到系统的绝缘和系统的防护性能。

湿度大直接导致绝缘电阻的降低，同时长时间的相对湿度大将导致线路和元器件受到侵蚀，甚至破坏系统的正常工作状态。

洁净度：

空气中的尘埃附结在元件表面将使元件的散热性能大打折扣，同时尘埃具有的腐蚀性使元件受到侵蚀。

特别对于10A、5A系列模块，散热器表面附着的尘埃将使散热器的散热效率降低，使模块在大电流情况下工作时热量无法散发。

而对于20A模块，尘埃将是影响风扇寿命的重要因素。

静电干扰：

静电干扰可能使系统的正常工作受到干扰甚至损坏系统内的芯片。

以上是电源系统日常环境检查的重要项目。

工作状况

要检查的工作状态包括交流输入状态、直流输出和充电模块、监控模块等部件，以及查阅监控模块的告警信息，包括当前告警和历史告警信息。

九、蓄电池的维护

基本参数：

标称容量为505-180Ah，成庄工区矸井、段河、川底35KV站采用的都是容量为100Ah的A412/100蓄电池；

德国阳光电池可耐深度放电（根据DIN43539T5）；

德国阳光电池属于免维护系列蓄电池，终生无需加液；

德国阳光电池属于长寿命电池，20℃环境温度下设计寿命为12年，浮充寿命可达10年，10小时放电率放电容量仍可达80%；

具有极低的自放电率，20℃环境温度下可独立存放达2年以上，无需再充电；

蓄电池的运行管理：

蓄电池的放电：

需参考产品说明书提供的数据，并在此范围内进行。

放电的持续时