嵌入式操作電源

一、 產品簡介：

1、系統概述：

    分布式操作電源是一種新的直流電源設備，主要應用于小型開關站和用戶終端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠的不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過程電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效的問題。同時還可為符合分布式電源功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。

    分布式操作電源具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC24V至DC220V各種規格，可以滿足各種使用場合。分布式電源上限輸出功率為800W，可以滿足不同負載的需求。

    分布式操作電源體積小，安裝接線方便，適合分散安裝于各種型號的開關設備內。使之比一般直流屏系統更可靠，更經濟（對小型用戶終端更明顯），又節省占地空間，降低線路損耗及安裝工程量，且維護方便，為電力系統供電可靠性提供新的選擇方案。

    分布式操作電源采用高頻電源技術，蓄電池采用自動充電管理模塊進行維護，大大延長蓄電池的使用壽命，使得分布式電源運行更加安全可靠。分布式電源具備通訊、報警功能，可以方便地實現無人值守的遠程自動化管理。

    備注：電源輸出電壓分24V、48V、110V、220V四種

二、產品特點：

1、分散安裝，節省占地面積、降低造價

    根據分布式的設計思想，分布式操作電源直接安裝在智能開關柜的儀表箱內（或戶外裝置的電動操作箱內），可節省直流屏的占地面積。

因電源在開關柜內，可減少電纜的使用量，節約一次設備投資及電纜施工工作量；在總臺數不多時，其總價低于直流屏系統，可降低工程總造價；同時在運行時可減少線損，減少備件，節約運行成本。

2、分布式供電方式，可靠性較大提高

    采用分布式的供電方式，當某一回路發生故障時，其它回路的電源裝置不受影響，避免出現一點故障全站無操作電源，與集中供電的直流屏相比，其總體可靠性得以較大提高。

3、多種輸入輸出方式，適用范圍廣

   能根據客戶的需求提供直流220V、110V、48V、24V輸出，交流輸入范圍為85～265V，靈活適用于PT及市電供電。

4、智能化管理維護

   智能化高頻電源技術，自監測、自診斷，可當地顯示、報警，也可聯網通信，實現無人值守的自動化遠程管理。

   內置蓄電池自動充電管理模塊，自動對電池進行智能化均浮充管理，大大延遲蓄電池的壽命，使運行更加可靠和安全。

 三、主要性能指標：    

1、使用環境條件：

? 工組環境溫度：-10℃～+45℃；

? 上限月平均相對濕度：≤90%；

? 上限日平均相對濕度：≤95%；

? 海拔高度：不大于2000米；

? 工作環境條件：無導電微粒塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的化學物質，使用地點應具有防御雨、雪、風、沙的設施，周圍不允許充滿水蒸氣或有較嚴重的霉菌存在。

2、 輸入特性：

? 交流輸入電壓：85～265VAC；

? 頻率：50Hz±10％；

? 波形：正弦波，波形畸變<5%；

3、 輸出特性：

? 直流輸出電壓:24V、48V、110V、220V；

? 直流輸出電壓范圍：24V±2V、48V±3V、110V±7V、220±10V；

? 直流輸出運行功率:

l 連續運行：≤100W。

可滿足微機保護裝置、指示燈、模擬指示器供電需要；交流停電時由電池供電，可根據電池容量及負載參數供電延時長達8～24小時。

l 短時運行功率：≤200W，20S。

可滿足VS1、VD4、ZN21等大多數10KV系統彈操機構斷路器，電動負荷開關儲能供電需要。

l 瞬時運行功率：≤800W，200ms。

可滿足VS1、VD4、ZN21等大多數10KV系統彈操機構斷路器及負荷開關分合閘供電需要；由電池后備供電時，可操作20次以上。

? 功率消耗：裝置本身消耗的功率不大于10W

? 穩壓精度：≤±0.5%   

? 絕緣電阻：≥10MΩ

? 可聞噪音：≤55dB

4、 蓄電池的充放電：

裝置外接2節12V蓄電池，當裝置交流供電停電后，保證直流供電正常連續，具體備用時間由蓄電池容量和負載大小決定，當蓄電池放電至過欠壓時，裝置發出報警信號，并為保護蓄電池自動停止直流輸出；當交流供電正常時，裝置自動恢復直流供電并在72小時之內可將蓄電池重新充滿。

5、 符合的相關標準：

絕緣性能符合GB/T14598.3-93的有關標準。

對電壓突降適應能力符合GB/T17626.11-1999的規定。

電磁兼容性能：

——對靜電放電的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3級規定；

——對工頻磁場干擾的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3級規定；

——對快速瞬變脈沖群干擾的不敏感性符合GB/T17626.4-1998的3級規定；

——對高頻干擾的不敏感性符合DL/T721-2000的規定；

——對浪涌干擾的不敏感性符合DL/T721-2000的規定。

6、 產品功能：

6.1 基本功能：

6.1.1. 分布式電源能量的轉換

    分布式電源主要包含電池恒流恒壓充電電路，DC/DC變換電路和控制與顯示電路。在有外電情況下，由交流輸入提供能量給電池充電，并同時提供能量給長期運行的負載；在儲能及分合閘操作時，更多的瞬時負載能量需求由電池提供。

在交流輸入失電時，由電池提供全部能量給輸出。

6.1.2. 自動管理：

    分布式電源按照周期性均充和停電后來電均充兩種方式對電池的充電進行管理。“周期性均充方式”是指電源內部設定的周期和均充的時間自動定期對電池均充?！巴ｋ姾髞黼娋浞绞健笔侵冈诮涣魍ｋ姷那闆r下，當電池放電達到一定程度后，交流電又恢復正常，此時系統自動對電池組進行充電管理控制。隨時對分布式電源進行自檢，并提供分布式電源本體的蜂鳴器報警及外部報警信號接點輸出，并可與上位機通信，可用于無人值守的配電系統。

    分布式電源自動檢測內部溫度，在測得內部溫度≥50℃時自動開啟風扇進行散熱，保護內部器件，溫度回落后自動關閉風扇，降低功耗。

6.1.3. 報警管理：

    分布式電源具備完善的告警判斷條件，既能夠保證告警判斷的可靠性，同時又能夠保證告警的實時性。

6.1.4. 報警功能：分布式電源內部本身帶有一個小蜂鳴器，有以下幾種情況將會發出告警信號：

    交流失電告警——→當裝置在交流輸入突然掉電或輸入功率不足的情況下，幾十秒以后，裝置將會發出告警，提醒用戶發生交流失電的情況，可通過“循環/停止”按鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入恢復時自動復歸；

電池過、欠壓告警——→若電池電壓低于一定的電壓值（約低于23V）時，裝置會發出告警信號，提醒用戶電池電壓過低，可通過“循環/停止”鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入正常后對電池充電大于告警點后自動消除；電池電壓過低（約低于22V）后，模塊自動關閉直流輸出和數碼顯示，以避免電池過放電，但蜂鳴器、告警燈仍會繼續告警，干接點提供告警信號，在外電恢復后分布式電源裝置自動投入運行。

    輸出異常告警——→當負載有短路或負載過大或者裝置本身出現故障會發出告警，此信號不可復歸，提示用戶將裝置關閉進行負載電路檢查，如負載電路無短路或負載功率太大的情況，則可能是裝置本身出現故障。

    過溫告警——→如果長時間過載或者風機堵轉，導致模塊內部溫度過高時，將輸出報警信號并保護性關閉直流輸出。

四、 安裝指導：

1、 安全規定

該電源系統內部某些器件的工作電壓及電流很大，為保證人身安全，應時刻遵守以下規定：

1） 只有接受過電源系統培訓并充分掌握電源系統知識的人員才可以安裝此電源系統。安裝過程中，應始終要遵守前述列出的安全規定及本地安全規定。

2） 系統電壓可能達250VDC或300VAC，是危險電壓，安裝及操作時需要作好絕緣防護，以保障人身安全。

3） 在開關柜內部操作，應保障開關柜系統不帶電。必須斷開開關柜系統的電源。

2、 安裝準備：

1、工程準備：

在工程施工時，輸入輸出直流系統的功率電纜、用戶端需要引出的報警信號線纜、與DCS系統連接的通信電纜等都需要預先布置。

直流系統輸入輸出的功率電纜有交流輸入電纜、電池輸入電纜、直流饋出的電纜。工程施工預埋電纜時，這些電纜都應當滿足DL/T5044-2004《電力工程直流系統設計技術規程》的規定，回路壓降不得高于5％額定電壓。

2、 開箱驗貨：

只有貨物到達安裝現場后才容許拆開包裝箱進行驗貨。驗貨由用戶方代表完成或用戶與深圳市海泰林科技有限公司代表共同完成。

驗貨時，首先拆開貼有裝箱單存放箱的包裝箱，取出裝箱單，對照裝箱標簽逐項檢驗。其次檢驗箱體標識的數量和序號，設備裝箱的正確性，附件的數量和類型以及物品的完好性。

3、 安裝方式：

產品的機械安裝方式一樣，分布式電源本體可以直接安裝在二次繼保小室面板開孔處，將裝置從前嵌入，以M5的爪墊及螺母套入4個螺柱加以固定。用戶也可根據現場實際情況進行安裝。對于蓄電池，應就近安裝在柜體內部，具體訂貨時我司會提供較佳的安裝方式，但蓄電池不能倒裝或側裝。開孔見右圖：

4、 接線端子定義：

1、左上角為產品技術參數簡單說明及注意事項。

2、左下的輸入開關是交流輸入的控制開關。

3、右邊為接線接線端子。端子定義見左圖。

4、右下為輸出保險管，輸出過載時可能會斷，

支持用戶自行更換內置保險管。

五、 使用與操作：    

1、 裝置面板說明：

1） 四位數碼顯示，可直觀顯示輸出電壓值、充電電壓或電池電壓值及裝置內部溫度。綠色數碼顯示即使在夜間仍可迅速觀察到顯示的數值。

2） 按鍵可作為數碼顯示內容的循環和停止，短按為翻頁顯示，長按為循環顯示，按鍵同時又作故障告警的靜音鍵。

3） 按鍵右邊小孔內有一按鍵，為強制啟動按鈕。當交流供電正常時，系統能自行進入正常工作；當交流停電時首次接入，系統不能開機，需用小棍按入孔內啟動鍵，系才能啟動。

2、 面板指示燈含義：

1、 使用與操作前的初步調試：

初步調試的內容是給分布式電源加電，讓分布式電源各部分啟動起來，即“粗調”，為后面的運行準備條件。

1） 通電前檢查，保障系統的輸入和輸出不存在短路。

2） 檢查接線的正確性：先檢查并確認外部接線均正確。注意：在運行前，必須保證電池的正、負沒有接反。否則可能造成本裝置永久性損壞。

3） 只接通交流：確認交流輸入正常，合上分布式后面板上的開關SA，裝置立刻進入工作狀態。工作指示均正常，數碼管顯示的輸出電壓、充電電壓、內部溫度均正常。

4） 只接入電池：斷開交流，由電池單獨供電，觀察裝置是否工作正常，檢查LED指示，數碼顯示內容。如果無任何顯示，請重新檢查電池是否接反。

5） 系統運行：當前面步驟均正常，則合上交流輸入的開關SA，檢查各LED狀態，以及數碼管顯示是否正常。

注意：首次接入，如果現場無交流輸入，而電池電壓又低至欠壓，則需用小棍按住面板右下角的“啟動”按健3秒以上系統才能啟動。

6） 接入負載：裝置輸出正常時，合上直流輸出端外接的開關，進入帶載運行。

 注意：必須接入蓄電池并且蓄電池大于23V才能進行高壓柜斷路器的分合閘操作。

2、 停電時的操作：

斷電交流，自動進入電池供電狀態，此時“交流輸入指示燈”熄滅，直流輸出由蓄電池提供能量?；謴徒涣鞴╇姇r，裝置無需干預即可回到停電前的狀態。

3、 電池充電：

當停電較長時間或初次使用時，必須接入市電，合上SA開關，連續充電24小時以上，以免分合閘操作時，電池無法提供相應功率。

一、 常見故障及處理：

運行過程中如有故障，請根據下表提示及時查明原因，在客戶不能自行處理時請及時通知廠家。如果是模塊故障，為安全起見，切斷交流和電池，將模塊取下并寄回本公司由人員維修；本公司會及時將模塊修好并返回。

七、 產品容量選型：

    以一臺嵌入式直流電源作為3臺高壓柜的直流操作電源，此高壓柜使用的斷路器為VS1型真空斷路器，每臺高壓柜的微機保護及信號燈用電總功率為20W。

    VS1型斷路器的具體參數為：額定電流3150A，額定分斷電流40KA，合閘時間不大于100ms，合閘功率不大于468VA；分閘時間不大于50ms，分閘功率不大于368VA，儲能時間不大于10S，功率不大于100W，以備用時間為10小時計算。

解：

1）按持續放電負荷計算電池容量。

電流大小為：I=60W/220V=0.27A

取可靠系數為1.4，蓄電池容量為C10=(1.4×0.27)/1≈0.38Ah

2）按沖擊負荷計算電池容量。

電流大小為： Ich=(468+60)/220=2.4A

取可靠系數為1.4，查電池放電0曲線得沖擊系數為0.78，

蓄電池容量為C10=(1.4×2.4)/0.78=4.3Ah

3）比較兩個計算值知，在本例中蓄電池容量由沖擊負荷決定。

故選用的蓄電池額定容量為： C10=4.3Ah

4）折算到24V側，嵌入式直流電源所需配置的蓄電池容量為： C10=39.4Ah=40Ah

即選用一臺嵌入式直流電源，配置2節12V的蓄電池，容量選用40Ah，在給3臺案例中所描述的高壓柜供電時，可備用時間為10個小時。若要求備用時間較短或者斷路器合閘電流較小時，電池容量會適當變小，我司一般給予的配置為一臺嵌入式直流電源，需配置容量為10AH～40Ah的蓄電池。

八、 通信協議：

1、RS485通訊接口：

通訊格式：半雙工異步通訊，波特率固定為9600，本機地址固定為05H。數據格式為1位起始位、8位數據位、1位奇校驗，1位停止位。

通訊規約：MODBUS通訊規約，CRC校驗

2、遙測量：

上位機發送格式：

本裝置返回：

備注：輸出電壓和電池電壓的系數為0.1，單位：V。

     溫度系數為1，單位：℃。