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1、直流电源的定义
如果在一个电路中，电荷沿着一个不变的方向流动，这就是“直流电”。电荷有规则的运动就产生电流。平常所说的“电流是多少”，实则是指“电流强度是多少”。电流强度表示电流的大小，它的单位是“安培”，简称“安”，用符号“A'’表示。在日常生活中，由“电池”提供的电流，就是直流电。电池有极性，分正极与负极。
直流电源分正极和负极，在直流电源系统组屏中对应于正极母线，负极母线。对于控制负荷和动力负荷合并供电的直流电源系统，有两个正极母线分别为正极控制母线（简称控母）和正极动力合闸母线（简称合母），共同使用负极。
2、直流电源系统电压
直流电源系统有以下标称电压：
1）DC110V:适合于控制负荷的直流电源使用；
（控制负荷：用于电气和热工的控制、信号装置和继电保护、自动装置以及仪器仪表等小容量负荷称为控制负荷。这类负荷在发电厂、变电所中数量多、范围广，但容量小。）
2）DC220V：适合于动力负荷的直流电源使用；
（动力负荷：在发电厂中，直流润滑油泵电动机、氢密封油泵电动机、电磁操作的断路器合闸机构、交流不停电电源装置、直流照明等大功率的负荷称为动力负荷。这类负荷在发电厂中容量较大，对蓄电池容量及设备选择起着决定作用。在变电所中，主要是电磁操作机构。）
3）DC48V及以下：适合于弱电控制或弱电信号接线时使用，如通信电源。
对于控制负荷和动力负荷合并供电的直流电源系统，既可采用DC220V,也可以采用DC110V电源。
对于DC220V和DC110V的直流电源系统须配置蓄电池组，DC48V及以下的直流电源系统可以采用蓄电池组，也可以采用由220V或110V蓄电池组供电的电力用直流电源变换器（DC/DC变换器）。
直流电源系统部分术语
1、标称电压：
系统被指定的电压。在变电站直流系统中，常用的标称电压有DC220V和DC110V两种
2、浮充电
在系统正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。
3、均衡充电
为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象，使其恢复到规定的范围内而进行的充电，以及大容量放电后的补充充电，通称为均衡充电。
4、核对性放电
在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，以规定的放电电流进线恒流放电，只要电池到了规定的放电终止电压，即停止放电，然后根据放电电流和放电时间，计算出蓄电池组的实际容量，称为核对性放电
5、蓄电池组
用导体连接两个或多个单体蓄电池作为能源的设备。
直流电源系统接线方式：
目前国内电力直流电源系统接线主要分为以下几种方式:
1、以母线分段为标准可分为
单母线接线方式、单母线分段接线方式；
2、 以降压装置为标准可分为
带降压装置接线方式和不带降压装置接线方式；
3、 以充电机和蓄电池组数为标准可分为
一组充电机一组蓄电池方式、二组充电机一组蓄电池方式、二组充电机二组蓄电池方式、三组充电机二组蓄电池方式等。
实际运行中由此几种基本方式可衍生出较多方案，如双母线系统I、II段母线连接方式可采用单刀开关直接连接，亦可通过两把双投开关实现两段母线机械闭锁连接。另外有无降压装置也为系统接线方式变换的一个因素。
一、充电模块
充电模块（整流模块）是产生直流电源的基础，充电模块的作用是：作用是将交流电转换为直流电，向直流负荷提供电源，同时对蓄电池进行充电。
1、充电模块原理
充电模块的基本电路框图如图3-4所示。开关电源的基本电路包括两部分。一是主电路，是指从交流电网输入到直流输出的全过程，它完成功率转换任务。二是控制电路，通过为主电路变换器提供的激励信号控制主电路工作，实现稳压。
高频开关电源由以下几个部分组成：
主电路
从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：
原边检测控制电路：监视交流输入电网的电压，实现输入过压、欠压、缺相保护功能及软启动的控制。
EMI输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
软启动：消除开机浪涌电流。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
全桥变换：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2、充电模块的分类
充电模块按照冷却方式，可以分为：自然冷却和风冷
现基本采用高频开关电源模块，配置原则：
充电/浮充电装置采用多个智能高频开关电源模块并联，N+1热备份工作。智能高频开关电源模块数量可按如下公式选择（即确定N的数值）：
N×模块额定电流≥Ij+Ic10
Ij-------直流系统最大经常性负荷
Ic-----满足蓄电池要求的充电电流 (阀控式铅酸电池为0.1-0.2C10) 。
例如：直流电源系统电压等级为220VDC，蓄电池容量为300Ah，经常性负荷为5A（最大经常性负荷不超过7A）。充电电流(0.1C10×300Ah)+最大经常性负荷(约7A)=37A。若选用20A电源模块2台即可满足负荷需求(N=2),再加一个备用模块共3个电源模块并联即可构成所需系统。
监控单元装于直流电源屏内，其主要作用是负责对直流系统各单元（如电压电流采集单元、充电模块、绝缘监测、电池巡检、通信模块等）运行状态与数据的采集、显示；系统单元运行参数的设置，并控制各单元的正常运行；接收监控中心计算机发送来的命令及参数，并将系统运行状态及参数发送给监控中心计算机。常见的性能参数如下：
●工作电源：85V~320VDC，176V~264VAC
●最大功耗：≤10W
●工作温度：-5℃~40℃
●海拔高度：≤2500m
●内部通信端口：RS485
●后台通信端口：RS485和RS232
●电池管理：自动均浮充转换
充电限流
定时均充
温度补偿
●控制功能：高频整流模块开、关机
高频整流模块限流调节
高频整流模块电压调节
电池均/浮充转换
●告警功能：可为告警量设定继电器输出（1～6）
蜂鸣器声音告警
●硅链调压功能：可设置为5级或7级硅链
●绝缘强度：通信端口对机壳耐压500VAC/1Min
电源端口对机壳耐压2000VAC/1Min
电源端口与通信端口耐压2500VAC/1Min
三、绝缘监测单元
在直流电源系统中，正常情况下，正负母线对地必须是绝缘的，如果直流系统中发生两点或多点接地时，会造成正负极短路，使得保护误动或据动的情况，会使站用变电源引发预想不到事故。如停电等。
1、 绝缘监测单元基本功能
绝缘监测单元采用八位单片机，其作用是负责测量正负母线对地电压及各支路对地绝缘电阻，当有监测到支路绝缘不良时，将信息上传给监控模块。绝缘监测单元通过RS485通信总线与系统的监控模块进行通信。其完成的主要功能及特点如下：
●可监测30个支路的绝缘状况
●正确定位绝缘不良的支路序号及正负极性
●绝缘监测准确度高
●可同时监测合控母支路
●监测合母支路数在0~15支路可灵活设置
●通过RS485通信总线与系统监控模块完成数据交换
2、绝缘监测单元参数特性
监控单元性能参数
●供电电源：85V~320V（DC）
●额定功耗：≤10W
●工作温度：-5℃~40℃
●海拔高度：≤2500m
●监测支路数：30路
●干结点输出：1路
●绝缘强度：通信端口对机壳耐压500VAC/1Min
其他端口对机壳耐压2000VAC/1Min
直流端口与工作电源端口耐压2500VAC/1Min。
四、降压单元
降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压稳定在设定的范围内（DC110V或DC220V）。当合母电压波动变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。适用于对于控制负荷和动力负荷合并供电的直流电源系统。
降压单元是以电流大小来标称，目前降压单元有种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链分为5级和7级降压，电压调节点都为3.5V，即合母电压升高或降低3.5V时，降压硅链就自动调节稳定控母电压；无级降压斩波就是一个降压模块，它的体积比降压硅链小，没有电压调节点，所以输出电压比降压硅链稳定，还有过压、过流和电池过放电等功能，。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟，经常发生故障，故还是有级降压硅链使用的更为广泛。
五、蓄电池组
蓄电池组作为直流系统的备用电源，其地位极其重要。正常工作时，由市电经整流后供给负载用电。若市电中断，则由蓄电池组连续不断的向负载供电。所以蓄电池是整个供电系统的重要组成部分，是保证供电电源不中断的最后屏障。
1、蓄电池分类
直流电源系统中，蓄电池单体电压分为：2V、6V、12V等，蓄电池容量有：100Ah，200Ah，300Ah，400Ah，500Ah……3000Ah；在站用变中，常用的蓄电池容量有：100Ah，200Ah，300Ah，400Ah。常用的蓄电池品牌有：德国阳光、汤浅、海志、英国霍克等。
2、蓄电池组的选择配置
直流电源系统中，可以根据母线的接线方式，选择蓄电池组的配置方案，如系统为一组充电机的单母线方案，一般情况下配置一组蓄电池，简称一充一电；若系统为两组充电机的单母线分段方案，则需要配置两组蓄电池，简称两充两电；特殊情况下也两充一电或一充两电方案，用得很少。
3、蓄电池的安装方式
蓄电池的基本安装方式有两种：一是采用蓄电池柜安装；二是采用蓄电池架安装。蓄电池柜安装方式主要适用于小容量的直流系统中，如一充一电；电池架安装主要适用于大容量的直流系统中。
直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流屏设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。
直流屏工作原理
简单的说，直流屏工作原理就是把交流电变成直流电，为电气二次设备保护和操作机构以及指示灯提供供电电源。
（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(微机保护装置、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；
（3）当变电所交流中断时，由蓄电池组单独提供直流电源。
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