直流监控系统在火力发电厂中的应用

一、引言

发电厂中的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作，一般采取直流电源，而直流电源部分由蓄电池组.充电设备.直流屏等设备组成，所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到发电厂的安全运行和可靠的发电。因此，发电厂的直流系统被人们称为企业的“心脏”，可见它在发电厂中地位是多么的重要。随着电力工业的迅速发展，为提高电厂的发电质量，使设备安全、稳定.经济的运行，并实现电力系统的自动化，为满足这些高标准的要求，需特别注意设备的选型。

二.设备选型

1.要求

1)微机型整流器的基本要求∶全自动兼容手动功能，从开机到主充、均充、浮充，全自动化切换。整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运行、电网解列、恢复送电等程序，实行自控制、自诊断、自报警、自存贮和自打印，无需人员干预。带有遥信、遥测、遥控、遥调接口，与调度中心联网，及时准确的与调度中心联系并得到反馈信息，全面实现了直流电源的智能化。按键和显示面板直观显示，可设定电压、电流值，可随时修改充电装置工作参数。

2)高频开关电源的基本要求：充电方式采用高频开关电源模块，体积小,重量轻,容量大，采用N+1备份,经济性好,可靠性高，模块本体能自动均流,充电电流连续可调,充电方式全部按程序进行，模块可任意并联,并可在线操作，隔离性好,设有完善的自我保护系统，功率因数高,效率高

3)由于直流系统是一个不间断的直流电源，要求配置蓄电池系统。蓄电池组是一种独立的电源，不受交流电源的影响，因而整流系统交流失电或发生故障时，蓄电池继续给控制、信号、继电保护和自动装置供电，同时还可以保证事故照明用电。因此要求蓄电池具有容量大、寿命长、易浮充电等特点，既适合长时间小电流放电使用，又适合大电流瞬时放电使用，性能可靠、维护方便。

2.选型

针对以上对直流控制系统的要求，综合考虑设备的成本及其性能和他们能够实现的功能，特对设备选择如下：采用GZDW-M-100/220型智能高频开关电源系统，其特点是体积小，重量轻，技术指标优越，采用模块化设计，N+1热备份方式，便于实现“四遥”等，充分满足了设计时对设备所提的要求。蓄电池全部采用阀控式密封铅酸免维护蓄电池，阀控式密封铅酸免维护蓄电池是近年来发展起来的新型蓄电池。该类蓄电池多采用紧装配密集极板，超细玻璃纤维作隔膜，贫电液结构或采用管式正极板，专用隔板胶体电解液的富电液结构，其基本原理都使气体在极板间转移，促进了再化合反应，同时利用减压阀保持电池内部有一定压力。这类蓄电池具有防酸式铅酸蓄电池的优点，而且基本上属于免维护，同时由于没有酸雾和氢体排出，可以与成套直流电源柜一起安装在主控室，所以是目前广泛被采用的首选蓄电池。监控装置采用WZCK-11型微机直流监控装置，它具有多级存储.单片机智能化扫描.分级控制管理等性能优点，并且有240X128点阵液晶显示，便于监控显示运行情况，并且能全部实现自动控制、诊断等智能化管理。

三.设备的性能及原理

一)智能高频开关电源

1.我们采用的GZDW-M型智能开关电源是专为电力系统研制开发的新型“四遥”高频开关电源，采取高频软开关技术，模块化设计，输出标称电压为220V，配有标准RS232接口，易于与自动化系统对接，适用于各类变电站、发电厂和水电站使用。此设备有下列性能特点：

1)高可靠性整机，模块化设计,电源模块采用N+2热备,可平滑扩容。工作采用二组模块电源独立工作，一组通过电子降压装置和硅链调压向控制母线供电，另一组向电池充电，智能化管理二组模块，互为独立，每组模块都采用N+1模式，即N+2模式。关键部分双套保护向控制母线输出供电。

2)监控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶汉字触摸屏显示，并有声光告警，易于实现人机对话。

3)监控系统配有标准RS232和RS485串行接口，方便地与中央控制单元连网，实现办公自动化，实行远距离通讯，实施“四遥”及无人值守。

4)对蓄电池自动管理及自动维护保养，实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。

5)具有电池温度补偿功能。

6)模块可带电插拔，更换安全方便。

7)降压方式采取新型高频软开关无级双向调压，摒弃传统硅堆降压方式，输出电压精度高，动态响应速度快。

8)采用最新软开关电源技术，采用进口器件。

2.智能高频开关电源系统的组成及各部分作用

智能高频开关电源系统由交流配电，绝缘检测，监控模块、整流模块、调压模块，直流馈电等组成。系统工作原理框图如图1所示。

交流配电为系统提供三相交流电源，监测三相电压、电流及接触器状态;判断交流输入是否满足系统要求，在交流输入出现过压、欠压、不平衡时自动切断有故障的一路，并切换到另一路供电，系统发出声光告警。装有每相通流量40kA、响应速度为25μs的三相避雷器，能有效地防止雷击对设备造成的损坏。

绝缘监测采用进口非接触式直流微电流传感器，利用正负母线对地的接地电阻产生的漏电流，来测量母线对地的接地电阻大小，从而判断母线的接地故障。这一技术无需在母线上叠加任何信号，对直流母线供电不会有任何不良影响，彻底根除由直流母线对地电容所引起的误判和漏判，对于微机接地监测技术是一重要突破。

监控模块是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态实时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动精确管理，从而提高电源系统的可靠性，保证其工作的连续性、安全性和可靠性。具有“遥测、遥信、遥控、遥调”四遥功能，配有标准RS232接口，方便纳入电站自动化系统。

整流模块为合闸母线、控制母线提供正常的负荷电流，本身具有LCD汉字显示、操作键盘，模块工作状态和工作参数一目了然，可以带电插拔，具有软件较准，自主均流、ZVS软开关技术。

调压模块无论合闸母线电压如何变化，输出电压都被稳定控制在220(1±0.5%)V，具有带电插拔技术、软开关技术和双向调压特性。直流馈电设有控制输出、合闸输出、电池输入、闪光、事故照明、48V电源输出等。

控制母线有三种途径供电，确保控制母线供电安全可靠，其控制母线电压稳定度≤±0.5%，控制母线电压纹波系数≤±0.5%，配有智能直流监控单元，可测量母线电压、电流及开关状态等。电池巡检仪对电池电压进行实时监测，将信息及时反馈到监控模块。

蓄电池全密闭、免维护、无污染、无腐蚀，任何方向可放置使用，使用温度范围宽(-40℃～60℃);深放电至零伏，24h内充电可恢复;可大电流放电，起动电流大，自放电率极低，具有安全防爆排气系统，是理想的操作、控制不间断电源。

二)监控装置

监控装置采用带CCFL背光液晶显示的WZCK-11型微机直流监控装置，它具有多级存储器，能有效及时的存储运行数据，防止数据丢失，其性能及工作原理如下：

1.装置原理框图：(图二)

2.各部分作用及工作原理：

1)综合自动监控系统具备以下功能：

a)电池管理功能，即选择最佳的充电方式或充电规律，以提高蓄电池的实际蓄电容量和使用寿命;

b)交流电源中断时的自动处理功能，即保证在交流电源停电期间蓄电池不过度放电，以及交流电源恢复供电后对蓄电池组补充充电;

c)对电池(分组)进行实时检测，对电池电压越限能够进行及时的故障报警;

d)监视充电机的工作情况，一旦出现故障能立即将故障组切除并自动投入备用组且发出声光及远程报警信号，通知维修人员对故障进行及时处理;

e)对母线