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智能高頻開關電力操作電源系統使用注意事項
索引：開關電力操作電源系統,高頻開關操作電源,電力操作電源 發布日期：2022-07-18
一、智能高頻開關電力操作電源充電模塊使用注意事項
在實際使用充電模塊中，有以下幾點需要注意：（本文中如果不特別說明，所有模塊均指充電模塊）
1.1、模塊均流
模塊出廠已經經過嚴格的均流調試，在模塊工作于自動狀態下，任何模塊設置為相同輸出電壓時，不需要作任何均流調整，模塊也不提供外部調整的器件。均流指的是連接到同一母線上的模塊均分負載。
系統存在控制模塊（采用34、35接線方案）時，控制模塊和合閘模塊之間只作通訊連接；任何情況下，充電模塊和監控模塊之間只作通訊連接！
如果發現模塊電壓嚴重不均流情況，采用排除的方法，將造成不均流的模塊更換。確認模塊是否均流損壞的方法如下：
>> 徹底斷開模塊的均流電纜和通訊電纜，單獨開啟一個充電模塊；
>> 待充電模塊開啟以后，給充電模塊加額定負載1/3~2/3的額定電流；
>> 用萬用表的直流電壓檔測量充電模塊的均流母線的正負之間的電壓，對應的均流母線的電壓為0.6～1.2V左右；
>> 逐個檢查每個充電模塊在負載情況下的均流母線電壓，有電壓為正常，需要檢查均流母線是否連接好、均流線是否連接正確、充電模塊是否在自動工作狀態下，排除故障。如果負載狀態下測量無此電壓，則充電模塊的均流電路已經損壞。
•注意：
當模塊連接到不同母線上（如系統采用34、35接線方式）時，嚴禁在控制模塊和合閘模塊之間連接均流線！同時，嚴禁將均流線連接到監控模塊中！
1.2、模塊散熱
模塊采用自然冷卻方式，因此在設計模塊安裝時，需要進行模塊的散熱設計，即在安排模塊位置時，應該充分考慮模塊發熱對環境的影響，如監控模塊、配電監控，特別是其他一些測量電路的影響不容忽視，設計時應避免將直流采樣盒、霍爾傳感器、配電監控盒等部件安置在模塊附近。
模塊層次之間應留有15～20cm的散熱風道，同時能夠有效導熱，保持空氣流通。
模塊常見的散熱風道設計示意如圖1：
圖1 模塊風道設計示意圖
注意：
嚴禁將模塊水平放置安裝！設計機柜時，嚴禁在模塊前加柜門阻礙空氣流動！
1.3、模塊熱插拔
模塊熱插拔的條件是模塊輸出端串接隔離二極管，防止母線上已經存在的電壓對模塊內未充電的大容量的電容充電，引起母線的瞬時短路和模塊內部部分電路的瞬時過載，嚴重時甚至毀壞設備。
•注意：
對模塊本身來說，不具備熱插拔功能。
正在工作中的模塊進行插拔時，必須有嚴格的時間間隔，原則是拔離的模塊的輸出電壓完全下降到0V，否則在重復插拔的過程中，將導致模塊的損壞。
•注意：
同一充電模塊在系統帶電的情況下，相鄰兩次插拔時間間隔必須大于1分鐘！
在附件中我們提供了熱插拔設計的相應組件，每套組件包含以下物品：
•電氣連接
二極管全橋內有四個連接的管芯，其引腳如圖2所示，連接時可以參考該圖：
圖2 二極管全橋的電氣連接
•注意：
二極管和散熱器之間必須涂抹導熱硅脂，保證二極管能夠散熱良好。
1.4、電壓調整
模塊在手動工作方式下，調整電壓由面板上的電位器控制。順時針調整電位器，輸出電壓升高。
在自動方式下，模塊電壓由監控模塊指令控制。
•注意：
當模塊設置為連接到控制母線時，監控模塊將不對充電模塊進行電壓控制，但充電模塊可100%限流。
1.5、模塊電源控制
為了方便充電模塊的單個維護，模塊交流輸入應分別設置單獨的空氣開關，不應直接連接到交流母線上，空開的選取根據模塊的輸出功率的大小而確定，具體可以參考下表：
1.6、和降壓硅鏈相關
當采用34、35等接線方式時，連接控制模塊和合閘模塊之間的降壓硅鏈必須增加一個擬制二極管，防止在電池放電過空的情況下，控制模塊對電池和合閘模塊的反沖，如下圖示：（注意有些降壓硅鏈內部帶此逆止二極管，則可不必增加）
1.7、模塊的運輸包裝
因模塊在系統上是靠檔銷防止模塊滑脫，沒有與系統緊固連接。在系統運輸時，模塊必須取下，單獨包裝發運。嚴禁模塊安裝于系統上運輸，否則將造成系統和模塊損壞。
二、充電模塊在系統中的連線
充電模塊在系統的接線如圖3所示：
圖3 充電模塊的連線示意圖
三、配電監控盒（必選件）
3.1 配電監控盒的外形
如圖4所示：
圖4 配電監控盒外形圖
3.2 配電監控盒的基本功能
配電監控負責采集交流和直流的配電信號，同時將采集到的信號和設置的監控信號相比較，當出現狀態異?；蛘吣M量信號超限時，發出聲光告警，并將告警信號通過數據通訊的方式上報到與之連接的監控模塊。
其主要功能有：
>> 數據采集，包括模擬交直流信號，開關量信號
>> 告警，開關量狀態異常、模擬量超限，聲光告警，數據上報
>> 通訊，和監控模塊進行通訊，實現告警設置和數據上報等
>> 提供輔助電源，為配電監控的信號采集單元提供輔助電源，＋12V、－12V等。
配電監控在監控系統中屬于底層的數據采集設備，其在系統監控中如圖5所示：
圖5 配電監控的位置圖
3.3 配電監控的原理和組成
配電監控的原理
配電監控采用單片微機系統，擴展其輸入、輸出端口以采集多路開關量，同時通過A/D轉換器采樣各路模擬量信號，將模擬量信號轉化為數字量進行儲存和處理。此外，配電監控盒還提供一路RS485串口通訊接口，用于與監控模塊通訊。
配電監控盒采用DC90V~DC320V供電，經過一次DC/DC變換成DC48V給配電監控板供電，配電監控板再將輸入的DC48V經過二次DC/DC變換成＋5V、＋12V、－12V供給板上的數字電路和模擬電路，同時也向配電監控盒外部的傳感器供電。
配電監控盒的基本原理如圖6所示：
圖6 配電監控的原理框圖
配電監控盒的組成
配電監控盒的組成如7：
表7 配電監控盒的組成
配電監控盒的內部連接如圖8所示：
圖8 配電監控盒的內部接線圖
3.4 配電監控盒的接口參數和接口名稱
通用接口參數
如表9所示：
表9 通用接口參數表
配電監控的接口特性
配電監控盒的接口如圖10所示：
圖10 配電監控盒的接口圖
配電監控信號的定義如表11~表14所示：
表11配電監控接口J3～J7信號
表12 配電監控接口J8～J12信號
表13 配電監控接口J13～J17信號
表14 配電監控接口J18～J27信號
通訊接口：配電監控盒提供兩個RS485通訊接口，供在同一通訊總線上連接多個配電監控盒時使用，其連接方式如圖15：
圖15 多個配電監控盒連接示意圖
配電監控盒接口典型應用電路
以下說明配電監控盒接口的典型應用電路，以下的介紹僅適用于系統配置一個配電監控盒的情況：
>> 供電電源（J3）
供電電源可以直接取自合閘母線，一般情況下不需要通過熔絲進行保護隔離。
>> 電池組電壓（J4－3，J5）
電池組電壓輸入為直流的采樣信號，通過直流電壓采樣盒將電池組的電壓變換為標準的4V直流電壓，配電監控板接受標準的4V直流信號，對應比例220：4，即輸入220V時對應輸出為4V。
外接電路如圖16所示：
圖16 配電監控盒接口的典型應用電路
•注意：
當系統只有一組電池時，上圖中電壓采樣盒“電壓2”端子不需要連線！當系統接有兩組電池且為共正極方式時，需采用兩個獨立的電壓采樣盒分別完成各組電池的電壓采集！
>>電池組電流（J4－2，J6）
電池組電流采用采用霍爾傳感器，實現檢測的電器隔離，對霍爾傳感器基本參數推薦如下：
供電電源：±12V
輸出信號極性：雙極性
輸出信號幅度：±4VDC
量程：100 A（根據實際需要選?。?/span>
圖17為河北保定霍爾電子公司的100A傳感器在本系統中的應用電路：
圖17 100A傳感器在本系統中的應用電路
•注意：
1、霍爾傳感器的方向必須保證在監控模塊上顯示電池充電電流為正數，放電電流為負數。
2、兩組電池選應用兩個同樣規格的傳感器，其工作電源取自J6的1、2、3腳，輸出的電流信號連接到J4－2。
>>告警接口（J7、J8）
配電監控盒提供聲光告警輸出接口和聲音告警效應開關。聲音告警輸出為蜂鳴器，推薦使用12V 壓電陶瓷蜂鳴器，告警聲音大小請根據需求選用，光告警指示燈選用12V告警指示燈，輸出電流小于100mA，告警指示燈推薦使用發光二極管型的，顏色為黃色。
消音開關可以選用單刀單擲的船型開關，消音開關的作用是發生告警時消除告警聲音，一旦告警消除，蜂鳴器將再次發聲，提示將消音開關撥回告警位置，處于預警狀態。如果需要在徹底消除告警聲音，可以在蜂鳴器回路中串聯一個單刀單擲開關。
告警接口的應用電路如圖18所示：
圖18 告警接口的應用電路
•注意：
1、告警指示燈的輸出電流有限，建議使用LED指示燈，減小工作電流，提高發光效率。不能使用白熾燈。
2、當消音開關處于閉合狀態時，聲音告警為預警狀態。
3、告警音大小應滿足有關標準規定。
4、告警音關斷開關為可選擇件。
>>母線電壓接口（J9、J10、J11、J12）
母線電壓采集和電池電壓采集相同，當只有一段母線時，信號輸入到J10，為兩段母線時，第二段母線電壓采集信號連接到J12。
接口電路如圖19所示：
圖19 母線電壓接口電路（共負極系統）
•注意：
當母線為共正極結構時，必須采用兩個電壓采樣盒分別完成控制母線和合閘母線的電壓采集。
當母線為分段方式時，第一段的連線如圖2-2-10所示，第二段的連線如20 所示：
圖20 母線分段時的母線電壓接口電路
•注意：
對于分段母線的結構方式，電壓采集信號應該取自母線的投切開關后，如實反應母線的電壓情況。
>>母線電流檢測接口（J9、J10、J11、J12）
母線電流采集同樣采用霍爾傳感器，以實現檢測信號和高壓直流信號的電氣隔離，霍爾傳感器的測量量程根據實際要求選取?；魻柕陌惭b和接線如圖21所示：
圖21 霍爾傳感器的安裝和接線圖（1）
母線為兩段時，應該選擇兩個同樣的霍爾元件來檢測母線電流，其接線的安裝方式如圖22所示：
圖22 霍爾傳感器的安裝和接線圖（2）
溫度傳感器信號（J13、J14、J15）
溫度傳感器需要采用我司提供的溫度檢測套件（選配件），此套件包含一個溫度探頭和一個溫度變送器。溫度探頭檢測溫度信號，經過變送器調理放大后，輸出4V的標準信號。溫度變送器的指標如下：
電源電壓：＋12V DC
輸出信號：1～5V
測量范圍：0～100℃
與配電監控盒的連接如圖23所示：
圖23 溫度變送器與配電監控盒的連接圖
當需要檢測多路溫度時，可以依次將溫度傳感器連接到配電監控盒的J14、J15上。
•注意：
監控模塊的電池管理中溫度補償電壓的溫度取決于第一路溫度傳感器的信號，和第二 路和第三路溫度無關。
交流電壓采樣（J16、J17）
交流電壓采樣信號來自交流采樣板，交流采樣板和配電監控盒的連線如圖24所示：
圖24 交流采樣板和配電監控盒的連線圖
交流采樣板的輸入為兩路交流輸入電源，為了方便維護，一般交流采樣板的采樣點在交流輸入空氣開關的輸出端上，這樣保證只需要斷開交流空開即可進行對其更換等操作。采樣板上的J4插座為自動切換采樣信號使用。
交流采樣信號的要求為：
1.交流輸入制式：三相四線制
2.采樣信號輸出：220V對應每路采樣信號對GND為1.5V。
交流配電開關量接口（J18、J19）
交流配電開關量包含以下信號：
ACERR：交流空開跳閘信號，由兩路交流空氣輸入開關的常閉告警節點串聯。
AC1：交流一路電源接入工作信號，接交流一路交流輸入接觸器的常開輔助節點。
AC2：交流二路電源接入工作信號，接交流二路交流輸入接觸器的常開輔助節點。
FUSE：電池熔絲熔斷告警信號，由電池正負極熔絲告警節點串接而成。
LPROOF：防雷器故障信號，接C級防雷器的告警節點。
圖25為交流配電開關量的接線原理圖：
圖25 交流配電開關量的接線原理圖
>>直流饋電開關量接口（J20、J21、J22、J23、J24、J25、J26、J27）
直流饋電開關量接口信號包含一路絕緣檢測繼電器信號和30路饋電輸出告警信號。
絕緣檢測繼電器信號：正常為常開信號，告警閉合。
饋電輸出告警信號：正常為常閉信號，告警斷開。
檢測的饋電路數最多為30路。饋電開關量的典型接線如圖26所示：
圖26 饋電開關量的典型接線圖
說明：饋電輸出回路按照先控制后合閘回路的順序依次排列，為常閉節點，而絕緣檢測則為常開的節點。
3.5 配電監控的使用說明
>>地址設置
配電監控盒的地址范圍由B14C3U1板上的撥碼開關設置，設置范圍為0～31，而配電監控盒的實際地址為：64＋撥碼開關設置的地址，因此配電監控盒的地址范圍為64～95。當配電監控盒同時監控交流配電和直流饋電時，其地址范圍為80～95，板上地址設置為16～31，出廠時將其地址缺省設置為80。
撥碼開關表示二進制數，撥于OFF表示1，撥于ON表示0。撥碼開關的1～5位設置配電監控盒的地址，標志為1的位為最低位，標志為5的為最高位。如圖2-2-18所示地址為80。
撥碼開關的第8位固定設置為OFF狀態，表示應用于電力操作電源系統。
撥碼開關在板上的位置如圖27所示：
圖27 撥碼開關在板上的位置圖
指示燈說明
配電監控盒內的配電監控板上有四個LED指示燈分別指示配電監控盒的電源狀態和通訊情況。LED指示燈的位置如圖2-2-18所示，其功能分別表示如下：
LED3：電源指示，加電后指示燈點亮。
LED1：通訊指示燈，接受數據時點亮，一般為閃爍狀態。
LED2：通訊指示燈，發送數據時點亮，一般為閃爍狀態。
LED4：開關量擴展指示燈，當接有開關量擴展板時，此燈點亮。
電位器調整說明
板上共有5個電位器，只有其中一個和系統有關，其標號為2VR3。2VR3為調整配電監控盒中A/D變換器的基準電壓，其測試點標志為VREF，測電標準電壓為4.0000V。
•注意：
一般情況不要輕易調整此電位器，校正此電壓是應采用五位半的數字表。
3.6 未使用的配電監控信號的處理方法
在系統設計中，可能部分系統信號因為配置不足而使接口空閑，在這些信號中，部分信號不會對系統的運行產生影響，但某些信號卻可能對系統的運行造成潛在影響，甚至嚴重影響系統功能的實現，因此，必須對這些信號進行處理，除非以下說明，不需要處理的信號可以空閑：
1、ACERR（J18－1）
當我們不需要監測交流輸入空氣開關的跳閘信號時，即交流輸入空開不提供跳閘告警信號時，將此信號端子和＋48V短接，以保證其為正常狀態。
2、AC1、AC2（J18－2、3）
根據以下情況決定：
交流輸入為兩路自動切換
當交流輸入為兩路自動切換時，AC1、AC2的信號分別來自交流接觸器1、2的輔助觸點，輔助觸點為常開觸點。
交流輸入為兩路手動切換
交流輸入為兩路手動切換時，AC1、AC2的信號可以來自于空氣開關的輔助觸點，觸點同樣為常開觸點。
•注意：
手動交流兩路切換輸入時，必須設計空氣開關兩路機械聯鎖機構。
交流輸入為一路
當交流輸入為一路時，應將AC1連接到空開的輔助觸點，AC2空閑。如果空氣開關無輔助觸點，則可以將AC1直接和＋48端短接。
3、FUSE（J19－2）
當不監測電池熔絲信號時，此信號必須和＋48V短接。
4、LPROOF（J19－3）
當不接C級防雷器時，此信號和＋48V短接。
5、F01――F30
這些信號為直流輸出空氣開關的告警信號，當實際輸出路數未達到滿配置數目時，可以采用以下兩種方法解決：
將所有空閑信號和＋48V短接。
