嵌入式操作电源

一、 产品简介：

1、系统概述：

    分布式操作电源是一种新的直流电源设备，主要应用于小型开关站和用户终端，为二次控制线路（如微机保护等智能终端及指示灯、模拟指示器等）提供可靠的不间断工作电源，避免交流失电时导致微机保护失去保护作用，解决因操作过程电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效的问题。同时还可为符合分布式电源功率要求的一次开关设备（弹簧机构真空断路器、永磁机构真空断路器、电动负荷开关等）提供直流操作电源。

    分布式操作电源具有市电输入和PT输入两种方式，输出方式从DC24V至DC220V各种规格，可以满足各种使用场合。分布式电源上限输出功率为800W，可以满足不同负载的需求。

    分布式操作电源体积小，安装接线方便，适合分散安装于各种型号的开关设备内。使之比一般直流屏系统更可靠，更经济（对小型用户终端更明显），又节省占地空间，降低线路损耗及安装工程量，且维护方便，为电力系统供电可靠性提供新的选择方案。

    分布式操作电源采用高频电源技术，蓄电池采用自动充电管理模块进行维护，大大延长蓄电池的使用寿命，使得分布式电源运行更加安全可靠。分布式电源具备通讯、报警功能，可以方便地实现无人值守的远程自动化管理。

    备注：电源输出电压分24V、48V、110V、220V四种

二、产品特点：

1、分散安装，节省占地面积、降低造价

    根据分布式的设计思想，分布式操作电源直接安装在智能开关柜的仪表箱内（或户外装置的电动操作箱内），可节省直流屏的占地面积。

因电源在开关柜内，可减少电缆的使用量，节约一次设备投资及电缆施工工作量；在总台数不多时，其总价低于直流屏系统，可降低工程总造价；同时在运行时可减少线损，减少备件，节约运行成本。

2、分布式供电方式，可靠性较大提高

    采用分布式的供电方式，当某一回路发生故障时，其它回路的电源装置不受影响，避免出现一点故障全站无操作电源，与集中供电的直流屏相比，其总体可靠性得以较大提高。

3、多种输入输出方式，适用范围广

   能根据客户的需求提供直流220V、110V、48V、24V输出，交流输入范围为85～265V，灵活适用于PT及市电供电。

4、智能化管理维护

   智能化高频电源技术，自监测、自诊断，可当地显示、报警，也可联网通信，实现无人值守的自动化远程管理。

   内置蓄电池自动充电管理模块，自动对电池进行智能化均浮充管理，大大延迟蓄电池的寿命，使运行更加可靠和安全。

 三、主要性能指标：    

1、使用环境条件：

Ø 工组环境温度：-10℃～+45℃；

Ø 上限月平均相对湿度：≤90%；

Ø 上限日平均相对湿度：≤95%；

Ø 海拔高度：不大于2000米；

Ø 工作环境条件：无导电微粒尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的化学物质，使用地点应具有防御雨、雪、风、沙的设施，周围不允许充满水蒸气或有较严重的霉菌存在。

2、 输入特性：

Ø 交流输入电压：85～265VAC；

Ø 频率：50Hz±10％；

Ø 波形：正弦波，波形畸变<5%；

3、 输出特性：

Ø 直流输出电压:24V、48V、110V、220V；

Ø 直流输出电压范围：24V±2V、48V±3V、110V±7V、220±10V；

Ø 直流输出运行功率:

l 连续运行：≤100W。

可满足微机保护装置、指示灯、模拟指示器供电需要；交流停电时由电池供电，可根据电池容量及负载参数供电延时长达8～24小时。

l 短时运行功率：≤200W，20S。

可满足VS1、VD4、ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器，电动负荷开关储能供电需要。

l 瞬时运行功率：≤800W，200ms。

可满足VS1、VD4、ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器及负荷开关分合闸供电需要；由电池后备供电时，可操作20次以上。

Ø 功率消耗：装置本身消耗的功率不大于10W

Ø 稳压精度：≤±0.5%   

Ø 绝缘电阻：≥10MΩ

Ø 可闻噪音：≤55dB

4、 蓄电池的充放电：

装置外接2节12V蓄电池，当装置交流供电停电后，保证直流供电正常连续，具体备用时间由蓄电池容量和负载大小决定，当蓄电池放电至过欠压时，装置发出报警信号，并为保护蓄电池自动停止直流输出；当交流供电正常时，装置自动恢复直流供电并在72小时之内可将蓄电池重新充满。

5、 符合的相关标准：

绝缘性能符合GB/T14598.3-93的有关标准。

对电压突降适应能力符合GB/T17626.11-1999的规定。

电磁兼容性能：

——对静电放电的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3级规定；

——对工频磁场干扰的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3级规定；

——对快速瞬变脉冲群干扰的不敏感性符合GB/T17626.4-1998的3级规定；

——对高频干扰的不敏感性符合DL/T721-2000的规定；

——对浪涌干扰的不敏感性符合DL/T721-2000的规定。

6、 产品功能：

6.1 基本功能：

6.1.1. 分布式电源能量的转换

    分布式电源主要包含电池恒流恒压充电电路，DC/DC变换电路和控制与显示电路。在有外电情况下，由交流输入提供能量给电池充电，并同时提供能量给长期运行的负载；在储能及分合闸操作时，更多的瞬时负载能量需求由电池提供。

在交流输入失电时，由电池提供全部能量给输出。

6.1.2. 自动管理：

    分布式电源按照周期性均充和停电后来电均充两种方式对电池的充电进行管理。“周期性均充方式”是指电源内部设定的周期和均充的时间自动定期对电池均充。“停电后来电均充方式”是指在交流停电的情况下，当电池放电达到一定程度后，交流电又恢复正常，此时系统自动对电池组进行充电管理控制。随时对分布式电源进行自检，并提供分布式电源本体的蜂鸣器报警及外部报警信号接点输出，并可与上位机通信，可用于无人值守的配电系统。

    分布式电源自动检测内部温度，在测得内部温度≥50℃时自动开启风扇进行散热，保护内部器件，温度回落后自动关闭风扇，降低功耗。

6.1.3. 报警管理：

    分布式电源具备完善的告警判断条件，既能够保证告警判断的可靠性，同时又能够保证告警的实时性。

6.1.4. 报警功能：分布式电源内部本身带有一个小蜂鸣器，有以下几种情况将会发出告警信号：

    交流失电告警——→当装置在交流输入突然掉电或输入功率不足的情况下，几十秒以后，装置将会发出告警，提醒用户发生交流失电的情况，可通过“循环/停止”按键将告警信号进行复归或者当交流输入恢复时自动复归；

电池过、欠压告警——→若电池电压低于一定的电压值（约低于23V）时，装置会发出告警信号，提醒用户电池电压过低，可通过“循环/停止”键将告警信号进行复归或者当交流输入正常后对电池充电大于告警点后自动消除；电池电压过低（约低于22V）后，模块自动关闭直流输出和数码显示，以避免电池过放电，但蜂鸣器、告警灯仍会继续告警，干接点提供告警信号，在外电恢复后分布式电源装置自动投入运行。

    输出异常告警——→当负载有短路或负载过大或者装置本身出现故障会发出告警，此信号不可复归，提示用户将装置关闭进行负载电路检查，如负载电路无短路或负载功率太大的情况，则可能是装置本身出现故障。

    过温告警——→如果长时间过载或者风机堵转，导致模块内部温度过高时，将输出报警信号并保护性关闭直流输出。

四、 安装指导：

1、 安全规定

该电源系统内部某些器件的工作电压及电流很大，为保证人身安全，应时刻遵守以下规定：

1） 只有接受过电源系统培训并充分掌握电源系统知识的人员才可以安装此电源系统。安装过程中，应始终要遵守前述列出的安全规定及本地安全规定。

2） 系统电压可能达250VDC或300VAC，是危险电压，安装及操作时需要作好绝缘防护，以保障人身安全。

3） 在开关柜内部操作，应保障开关柜系统不带电。必须断开开关柜系统的电源。

2、 安装准备：

1、工程准备：

在工程施工时，输入输出直流系统的功率电缆、用户端需要引出的报警信号线缆、与DCS系统连接的通信电缆等都需要预先布置。

直流系统输入输出的功率电缆有交流输入电缆、电池输入电缆、直流馈出的电缆。工程施工预埋电缆时，这些电缆都应当满足DL/T5044-2004《电力工程直流系统设计技术规程》的规定，回路压降不得高于5％额定电压。

2、 开箱验货：

只有货物到达安装现场后才容许拆开包装箱进行验货。验货由用户方代表完成或用户与深圳市海泰林科技有限公司代表共同完成。

验货时，首先拆开贴有装箱单存放箱的包装箱，取出装箱单，对照装箱标签逐项检验。其次检验箱体标识的数量和序号，设备装箱的正确性，附件的数量和类型以及物品的完好性。

3、 安装方式：

产品的机械安装方式一样，分布式电源本体可以直接安装在二次继保小室面板开孔处，将装置从前嵌入，以M5的爪垫及螺母套入4个螺柱加以固定。用户也可根据现场实际情况进行安装。对于蓄电池，应就近安装在柜体内部，具体订货时我司会提供较佳的安装方式，但蓄电池不能倒装或侧装。开孔见右图：

4、 接线端子定义：

1、左上角为产品技术参数简单说明及注意事项。

2、左下的输入开关是交流输入的控制开关。

3、右边为接线接线端子。端子定义见左图。

4、右下为输出保险管，输出过载时可能会断，

支持用户自行更换内置保险管。

五、 使用与操作：    

1、 装置面板说明：

1） 四位数码显示，可直观显示输出电压值、充电电压或电池电压值及装置内部温度。绿色数码显示即使在夜间仍可迅速观察到显示的数值。

2） 按键可作为数码显示内容的循环和停止，短按为翻页显示，长按为循环显示，按键同时又作故障告警的静音鍵。

3） 按键右边小孔内有一按键，为强制启动按钮。当交流供电正常时，系统能自行进入正常工作；当交流停电时首次接入，系统不能开机，需用小棍按入孔内启动键，系才能启动。

2、 面板指示灯含义：

1、 使用与操作前的初步调试：

初步调试的内容是给分布式电源加电，让分布式电源各部分启动起来，即“粗调”，为后面的运行准备条件。

1） 通电前检查，保障系统的输入和输出不存在短路。

2） 检查接线的正确性：先检查并确认外部接线均正确。注意：在运行前，必须保证电池的正、负极没有接反。否则可能造成本装置永久性损坏。

3） 只接通交流：确认交流输入正常，合上分布式后面板上的开关SA，装置立刻进入工作状态。工作指示均正常，数码管显示的输出电压、充电电压、内部温度均正常。

4） 只接入电池：断开交流，由电池单独供电，观察装置是否工作正常，检查LED指示，数码显示内容。如果无任何显示，请重新检查电池是否接反。

5） 系统运行：当前面步骤均正常，则合上交流输入的开关SA，检查各LED状态，以及数码管显示是否正常。

注意：首次接入，如果现场无交流输入，而电池电压又低至欠压，则需用小棍按住面板右下角的“启动”按健3秒以上系统才能启动。

6） 接入负载：装置输出正常时，合上直流输出端外接的开关，进入带载运行。

 注意：必须接入蓄电池并且蓄电池大于23V才能进行高压柜断路器的分合闸操作。

2、 停电时的操作：

断电交流，自动进入电池供电状态，此时“交流输入指示灯”熄灭，直流输出由蓄电池提供能量。恢复交流供电时，装置无需干预即可回到停电前的状态。

3、 电池充电：

当停电较长时间或初次使用时，必须接入市电，合上SA开关，连续充电24小时以上，以免分合闸操作时，电池无法提供相应功率。

一、 常见故障及处理：

运行过程中如有故障，请根据下表提示及时查明原因，在客户不能自行处理时请及时通知厂家。如果是模块故障，为安全起见，切断交流和电池，将模块取下并寄回本公司由专业人员维修；本公司会及时将模块修好并返回。

七、 产品容量选型：

    以一台嵌入式直流电源作为3台高压柜的直流操作电源，此高压柜使用的断路器为VS1型真空断路器，每台高压柜的微机保护及信号灯用电总功率为20W。

    VS1型断路器的具体参数为：额定电流3150A，额定分断电流40KA，合闸时间不大于100ms，合闸功率不大于468VA；分闸时间不大于50ms，分闸功率不大于368VA，储能时间不大于10S，功率不大于100W，以备用时间为10小时计算。

解：

1）按持续放电负荷计算电池容量。

电流大小为：I=60W/220V=0.27A

取可靠系数为1.4，蓄电池容量为C10=(1.4×0.27)/1≈0.38Ah

2）按冲击负荷计算电池容量。

电流大小为： Ich=(468+60)/220=2.4A

取可靠系数为1.4，查电池放电0曲线得冲击系数为0.78，

蓄电池容量为C10=(1.4×2.4)/0.78=4.3Ah

3）比较两个计算值知，在本例中蓄电池容量由冲击负荷决定。

故选用的蓄电池额定容量为： C10=4.3Ah

4）折算到24V侧，嵌入式直流电源所需配置的蓄电池容量为： C10=39.4Ah=40Ah

即选用一台嵌入式直流电源，配置2节12V的蓄电池，容量选用40Ah，在给3台案例中所描述的高压柜供电时，可备用时间为10个小时。若要求备用时间较短或者断路器合闸电流较小时，电池容量会适当变小，我司一般给予的配置为一台嵌入式直流电源，需配置容量为10AH～40Ah的蓄电池。

八、 通信协议：

1、RS485通讯接口：

通讯格式：半双工异步通讯，波特率固定为9600，本机地址固定为05H。数据格式为1位起始位、8位数据位、1位奇校验，1位停止位。

通讯规约：MODBUS通讯规约，CRC校验

2、遥测量：

上位机发送格式：

本装置返回：

备注：输出电压和电池电压的系数为0.1，单位：V。

     温度系数为1，单位：℃。