直流屏教材

第五单元 其它电气设备及其检修技能训练
模块一：微机控制高频开关直流电源装置及其检修
目前电力系统中直流电源装置广泛采用微机控制型高频开关直流电源系统，
为此，在本课题中重点介绍微机控制型高频开关直流电源装置的运行及维护。
微机控制型高频开关直流电源系统（以下简称直流屏）是智能化直流电源产
品（具有遥测、遥信、遥控）可实现无人值守，能满足正常运行和保障在事故状
态下对继电保护、自动装置、高压断路器的分合闸、事故照明及计算机不间断电
源等供给直流电源或在交流失电时，通过逆变装置提供交流电源。适用于发电厂、
变电站、电气化铁路、石化、冶金、开闭所及大型建筑等需要直流供电的场所，
从而保证设备安全可靠运行。因此，直流屏称为变电站的“心脏”。
一、直流屏的发展概况
直流屏从旋转电机(直流发电机)—磁饱和稳压—硅整流—晶闸管整流(相
控)—现在广泛应用的微机控制高频开关整流直流电源。
二、微机控制高频开关电源直流屏的特点及型号
1.特点：微机控制高频开关直流屏具有稳压和稳流精度高、体积小、重量
轻、效率高、输出纹波、谐波失真小、自动化程度高及可靠性高，并可配置镉镍
蓄电池、防酸蓄电池及阀控式铅酸式电池，可实现无人值守。
2.型号（见图5-4-1）
G Z D W
F 防酸隔爆式蓄电池
M 阀控式铅酸蓄电池
电池种类 G 高倍率镉镍蓄电池
Z 中倍率镉镍蓄电池
C 低倍率镉镍蓄电池
直流输出电压
蓄电池容量
系统接线方式
微机控制型
电力系统用
直流
柜
图5-4-1 微机控制高频开关直流电源装置的型号
示例：GZDW34-200╱220-M 含义是：电力用微机控制高频开关直流屏，接
1线方式为母线分段、蓄电池容量200Ah、直流输出电压220V的阀控式铅酸蓄电池。
3．微机控制型高频开关直流电源系统可根据用户要求配置系统：
（1）大系统：蓄电池容量大于 200Ah以上，适用于 35KV、110KV、220KV、
500KV变电站及发电厂。
（2）小系统：蓄电池容量小于 100Ah 及以下，适用于 10KV、35KV 变电站
及小水电站等场所。
（3）壁挂式直流电源：适用于开闭所、配网自动化、箱式变压器等场所。
三.微机控制高频开关直流屏的外观（图 5-4-2）（光盘图5-4-1）
微机绝缘监察仪
光字灯 蓄
电
池
微机监控器
高频 开关模块
高频开关模块
直流输出空开
充电柜 馈电柜 蓄电池柜1 蓄电池柜2 蓄电池柜3
图5-4-2 微机控制高频开关直流电源屏
四、直流屏系统的组成和工作原理
1.系统的组成
（1）按功能分：交流输入单元、充电单元、微机监控单元、电压调整单元、
绝缘监察单元、直流馈电单元、蓄电池组、电池巡检单元等。
（2）按屏分：充电柜、馈电柜及电池柜等。
(3) 直流屏的原理框图（见图 5-4-3）
2. 直流屏工作原理
（1）正常情况下，由充电单元对蓄电池进行充电的同时并向经常性负载(继
电保护装置、控制设备等)提供直流电源；
（2）当控制负荷或动力负荷需较大的冲击电流(如断路器的分、合闸)时，由
充电单元和蓄电池共同提供直流电源；
2（3）当变电所交流中断时，由蓄电池组单独提供直流电源。
图5-4-3 直流屏的原理框图
3.充电单元的工作原理
（1）充电单元分别由充电和控制高频开关电源模块组成，采用(N+1)冗余设
计，〈所谓N+1冗余设计是指：若直流屏满足正常工作需直流输出电流为10A的
高频开关模块3台，实际该直流屏配置4台(N+1)，用备份的方式充电模块向蓄电
池组进行均充或浮充电〉，控制模块也采用(N+1)冗余设计、用备份的方式向经
常性负荷(继电保护装置、控制设备)提供直流电源。这样当其中任一台模块出
现故障后，不会影响装置的正常工作，使装置运行的可靠性大大提高。
（2）高频开关电源模块的工作原理
高频开关电源模块将50Hz交流电源经整流滤波成为直流电源，逆变部份将
直流逆变为高频交流(20KHz～300KHz)，通过变压器隔离，高频经整流和滤波后
输出(直流)，其基本原理示意图（见图5-4-4）
图5-4-4 高频开关电源模块基本原理示意图
3（3）高频开关电源模块的外观（见图5-4-5）
图5-4-5 高频开关电源模块的外观
（4）高频开关电源模块的优点
输入、输出的电压范围宽、均流度好、功率密度高、实现N+1备份冗余配置，
可靠性高、体积小、重量轻、保护功能强(具有过、欠压告警，温度过高、限流
和输出短路保护等)、直流输出指标好(稳压精度≤±0.5%、稳流精度≤±0.5%、
纹波系数≤0.1%)、效率高(采用软开关技术)、功率因数高(可达0.99以上)，并
可通过智能监控接口(RS232)实现对模块的“三遥”控制(遥测、遥控、遥信)，
当监控单元出现故障退出运行时，高频开关模块仍可自主运行。
4.微机监控单元的监控原理和功能
（1） 微机监控器的原理：
①微机监控器的种类：可分别由单片机、PLC、工控机、触模屏等组成，其显
示屏采用全汉化的液晶显示大屏幕；
②直流屏的一切运行参数和运行状态均可在微机监控器的显示屏上显示。监
控器通过RS485 或RS232 接口与交流检测单元、直流检测单元、绝缘检测单元、
电池巡检检测等单元的通信，从而根据蓄电池组的端电压值，充电装置的交流电
压值、直流输出的电压、电流值等数据来进行自动监控。运行人员可通过微机的
键盘、按钮或触模屏进行运行参数整定和修改。远方调度中心可通过“三遥”接
口，在调度中心的显示屏上同样能监视，通过键盘操作同样能控制直流屏的运行
方式。
（2）监控单元的功能
①自诊断和显示功能: 微机监控单元能诊断直流电源系统内部电路的故障及
不正常运行状态，并能发出声光报警；实时显示各单元设备的各种信息，包括采
集数据、设置数据、历史数据等，可方便及隨时查看整个系统的运行情况和曾发