一、名詞解析

（1）合閘母線：指提供給合閘回路負載的直流電源母線。

（2）控制母線：指提供給控制回路負載的直流電源母線。

（3）充電模塊：提供電池所需電壓輸出的AC/DC智能高頻開關變換器，其輸出連接在電池母線上。其基本功能是輸出穩定的直流電源。

（4）監控模塊：負責實現直流電源系統的監測、控制和管理的功能模塊。

（5）配電監控：指監測有關交流、直流部分的模拟、開關量信号的電路單元，包含交流配電監控和直流配電監控。

（6）浮充電：充電裝置的輸出端并接着電池及負載，以恒壓充電方式工作。充電裝置在承擔經常性負荷的同時向蓄電池充電，以補充蓄電池的自放電。

（7）均衡充電：為補償蓄電池在使用過程中産生的電壓不均勻現象，使其恢複到規定的範圍内而進行的充電。

二、主要技術參數及性能指标

盤的種類：

A型盤：主變電所

B型盤：牽引降壓混合變電所

C型盤：降壓變電所

三、系統組成及運行方式

1）系統組成及接線方式

A型盤：系統由二套智能充電裝置、二組蓄電池、直流饋線斷路器、一套微機電壓絕緣監測裝置及二套智能監控單元、二套德國進口防雷器、二套交流進線自動（手動）切換裝置等組成。采用單母線分段接線方式

B型、C型盤：采用單充電裝置，單蓄電池，單母線分段接線方式，所有饋線均通過自動(手動)調壓裝置。系統由單套智能充電裝置、單組蓄電池、直流饋線斷路器、直流母線自動(手動)調壓裝置、一套微機電壓絕緣監測裝置及一套智能監控單元、一套德國進口防雷器、一套交流進線自動（手動）切換裝置等組成。

2）運行方式：

每套充電裝置的交流進線由所内交流盤引入兩路三相交流AC400V輸入電源，兩路進線電源互為備用，設置進線電源自動投切裝置，也可手動強制切換至任一路電源供電。兩接觸器之間設置機械聯鎖。

正常供電時，充電裝置對蓄電池組進行充電或浮充電，同時為全所的經常性直流負荷提供電源，由蓄電池向沖擊負荷供電。

交流失電後，由蓄電池向所内全部負荷包括經常性負荷和沖擊負荷供電；而當交流恢複正常時，充電裝置能自動啟動進入工作，若滿足自動均充條件時，充電裝置自動投入均充，均充結束時，能自動回到正常的浮充狀态。

四、系統組成

交流配電

将交流電源引入分配給各個充電模塊，擴展功能為實現兩路交流輸入的自動切換，以提高直流系統供電的可靠性。為防止過電壓損壞充電模塊，交流配電設有防雷裝置。

充電模塊

提供電池所需電壓輸出的AC/DC智能高頻開關變換器，其輸出連接在電池母線上。其基本功能是完成AC/DC變換，以輸出穩定的直流電源實現系統最為基本的功能。

直流饋電

将直流電源經斷路器、刀熔開關分配到各直流用電設備。包括合閘（動力）回路、控制回路和閃光回路以及絕緣監測裝置等，擴展功能為饋線故障跳閘報警。

降壓矽鍊單元

因為直流電源在對蓄電池組進行均衡充電時，充電模塊的輸出電壓會高于控制回路的額定電壓值，所以在合閘母線與控制母線之間設置降壓矽鍊調壓裝置，以保證控制母線的電壓在正常範圍内。

監控模塊

負責實現直流電源系統的監測、控制和管理的功能模塊。監控模塊是電源系統的控制、管理核心，具有四遙功能，可使電源系統達到無人值守。采用以微處理器為核心的集散模式對充電模塊、饋電回路、電池組、直流母線對地絕緣情況實施全方位監視、測量、控制，完全不需人工幹預。

蓄電池組

蓄電池組是直流系統的重要組成部份，主要作用是在交流輸入電源正常時儲存電能，并在交流停電時釋放電能，保證直流系統不間斷地向負載供電。

絕緣監測儀

主要功能是在線監測母線和饋線支路的絕緣下降情況。在線檢測出有絕緣下降的支路和絕緣電阻，并發出告警信号。

五、系統工作原理

直流電源系統主要由交流配電、充電模塊、監控模塊、母線調壓（降壓矽鍊）、直流饋電（包括合閘回路、控制回路）、絕緣監測、蓄電池組等幾大部分組成。不同的接線方式有不同的特點，但基本原理是一緻的，基本組成形式如圖所示。

交流輸入正常時

系統交流輸入正常時，兩路交流輸入經過交流自動切換控制選擇其中一路輸入，并通過交流配電給各個充電模塊供電。充電模塊将輸入三相交流電轉換為高質量的110V直流電，經隔離二極管隔離後輸出，一方面給電池充電，另一方面給合閘負載供電。此外，合閘母線還通過降壓矽鍊裝置為控制母線提供電源。

系統中的監控部分對系統進行管理和控制，信号通過采集處理後，再由監控模塊統一管理，在顯示屏上提供人機操作界面，并可以接入到遠程監控系統。系統還配置有絕緣監測儀或絕緣監測繼電器，用于監測母線絕緣情況。

交流輸入停電或異常時

交流輸入停電或異常時，充電模塊停止工作，由電池向負載供電。監控模塊監測電池電壓、電流和放電時間，當電池放電到一定程度時，監控模塊發出告警。交流輸入恢複正常以後，監控模塊根據電池放電情況自動選擇充電方式，控制充電模塊對電池進行充電，使電池恢複到滿容量狀态。

六、充電模塊工作原理

充電模塊工作原理如圖所示：

三相380V交流電首先經過尖峰抑制和EMI電路，主要作用是防止電網上的尖峰和諧波幹擾串入模塊中，影響控制電路的正常工作；同時也抑制模塊主開關電路産生的諧波，防止傳輸到電網上，對電網污染，其作用是雙向的。

三相交流電經過工頻整流後變成脈動的直流，在濾波電容和電感組成的PFC濾波電路的作用下，輸出約520V左右的直流電電壓。電感同時具有無源功率因數校正的作用，使模塊的功率因數達到0.92。主開關DC/AC電路将520V左右的直流電轉換為50kHz的高頻脈沖電壓在變壓器的次級輸出。DC/AC變換采用移相諧振高頻軟開關技術。變壓器輸出的高頻脈沖經過高頻整流、LC濾波和EMI濾波，變為220/110V的直流電壓。

PWM控制電路采用電壓電流雙環控制，以方便實現對輸出電壓的調整和輸出電流的限制，即使在短路情況下，回縮電路起作用，不會損壞模塊，提高模塊工作的可靠性。同時将交流輸入采樣得到的前饋信号送入PWM控制電路，提高電路工作的穩定性。另一方面，為了實現模塊輸出的遙調，計算機輸出的數字信号經D/A變換後送入PWM控制器對輸出電壓進行調整。監控電路監測到模塊異常時，使模塊停止輸出，有效保護模塊。

此外還有實現多個模塊并機工作的均流電路、為控制電路提供電源的輔助電路等。

七、充電模塊面闆說明

充電模塊前面闆如圖所示：

八、監控模塊

監控模塊是系統的數據處理中心，通過通訊口和PFU-12、SAG 系列充電模塊、JYM2 絕緣儀、PBM-1 電池儀通訊完成系統運行數據地收集，根據系統運行數據完成蓄電池組的自動均浮充轉換。如果系統有故障産生則彈出告警信息菜單，并發出聲光告警信号。監控模塊還可将系統運行數據通過RS485 或RS232 通訊接口按用戶設定的通訊規約（可選擇Modbus、CDT91、DNP3.0、IEC101 或IEC103）上報給綜合自動化系統；可接收綜合自動化系統下發的均浮充控制命令，實現遙控、遙測、遙信功能。大屏幕LCD 液晶顯示，配合前闆按鍵，可完成設置、顯示、事件記錄等各項功能。

饋線盤

1． 絕緣監測儀

絕緣監測儀的主要功能是在線監測母線和饋線支路的絕緣下降情況，在線測量出絕緣下降的饋線支路和絕緣電阻，并發出告警信号。

2．降壓矽鍊單元

1）功能

因為直流電源系統在對蓄電池組進行均衡充電時，充電模塊的輸出電壓會高于控制回路的額定電壓值，所以需要一個調壓裝置串接在合閘母線與控制母線之間，降壓矽鍊單元就是這樣一個調壓裝置，它可自動或手動改變電壓降，從而保證控制母線的電壓在正常範圍内

2）工作原理

降壓矽鍊是由多隻大功率整流二極管串接而成，利用PN結基本恒定的正向壓降來産生調整電壓，通過改變串入線路的二極管數量來獲得适當的壓降，達到電壓調節的目的。

系統設有兩組降壓矽鍊裝置，工作方式為主備方式。當主降壓矽鍊裝置故障時，自動投入備用降壓矽鍊裝置，同時櫃體面闆故障指示燈閃亮，表示主降壓矽鍊裝置發生故障，應盡快維修。

附錄

A型交流屏進線、母聯開關切換功能（PLC邏輯）自投不自複功能

自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置時：

1）分、合閘基本條件

進線：

分條件：缺相或失壓。

合條件：母聯或對側進線開關至少有一個處于分位，且進線正常（沒有電源失壓和過流跳閘）時。

母聯：

分條件：缺相或失壓的進線又恢複正常時。

和條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

2）母聯自動投入程序

條件：其中一路進線缺相或失壓，另一路進線正常。

動作過程：

1）、當其中原理進線缺相或失壓後延時2S分該開關，該進線分閘後再延時0.1S合母聯開關。

2）、當進線開關是由于過流跳閘時（過載或短路），則母聯開關不自投。

（母聯僅自投一次：不需自複功能，電源恢複後，手動分母聯，合進線開關。）

如自投投入\撤除選擇開關處于“撤除”位置時：

進線、母聯開關的分合閘均需操作當地手動分、合閘按鈕，但需滿足：

進線分合閘條件：

分條件：無條件。

合條件：母聯或對側進線開關至少有一個處于分位，且進線正常時。

母聯：

分條件：無條件。

合條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

二、遠方\當地開關處于“遠方”位置

自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置時，進線、母聯開關動作過程同“當地”“自投投入”位置。

如自投投入\撤除選擇開關處于“撤除”位置時：

進線、母聯開關的分合閘均需操作遠方分、合閘指令，但需滿足：

進線分合閘條件：

分條件：無條件。

合條件：母聯或對側進線開關指示有一個處于分位，且進線正常時。

母聯：

分條件：無條件。

合條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

三、自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置：

人工分（包括電氣分閘、機械分閘、遙控分閘）交流盤的進線和母聯開關時，閉鎖自投：

解鎖條件：兩路進線開關合閘後解鎖自投。

B\C型交流屏進線、母聯開關切換功能（PLC邏輯）自投自複功能

遠方\當地開關處于“當地”位置

自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置時：

分、合閘基本條件

進線：

分條件：缺相或失壓

合條件：母聯或對側進線開關至少有一個處于分位，且進線正常（沒有失壓和過流跳閘）時

母聯：

分條件：缺相或失壓的進線又恢複正常時

合條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

母聯自動投入程序

條件：其中一路進線缺相或失壓，另一路進線正常。

動作過程：

1）、當其中一路進線缺相或失壓後延時2S分該開關，該進線分閘後再延時0.1S合母聯開關。

2）、當進線開關是由于過流跳閘時（過流或短路），則母聯開關不自投。

母聯自複投入程序

條件：母聯已投入，缺相或失壓的進線又恢複正常時（這時兩進線均正常）

動作過程：當缺相或失壓的進線又恢複正常時，且另一路電壓正常，先分斷母聯開關，再合該相應進線開關。

如自投投入\撤除選擇開關處于“撤除”位置時：

進線、母聯開關的分合閘均需操作當地手動分、合閘按鈕，但需滿足：

進線分合閘條件：

分條件：無條件

合條件：母聯或對側進線開關至少有一個處于分位，且進線正常時。

母聯：

分條件：無條件

合條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

遠方\當地開關處于“遠方”位置

自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置時，進線、母聯開關動作過程同“當地”“自投投入”位置。

如總投入投入\撤除選擇開關處于“撤除”位置時：

進線、母聯開關的分合閘均需操作遠方分、合閘指令，但需滿足：

進線分合閘條件：

分條件：無條件

合條件：母聯或對側進線開關至少有一個處于分位，且進線正常時。

母聯：

分條件：無條件

合條件：兩進線開關至少有一個處于分位。

自投投入\撤除選擇開關處于“自投投入”位置

人工分（包括電氣分閘、機械分閘、遙控分閘）交流盤的進線和母聯開關時，閉鎖自投：

解鎖條件：兩路進線開關合閘解鎖自投。

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