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直流进线回路电力参数的数据准确性和可靠性,直接影响到能源管理系统中控制策略的可靠性,其电量的采集、记录也是考核新能源机组发电指标以及作为调整机组本身取得更多的自然能源的依据。
本系统进线回路9个、馈电回路4个及2个备用回路,系统安装选用国内GCK型抽出式全封蔽开关柜,除柜体做了可靠安全接地,直流系统自身为浮地系统,与大地绝缘。每一回路的合分及保护采用ABB T3系列断路器,断路器采用传统的热磁式,对主回路的电力数据信息不作采集。在电力参数采集上将整个电力回路分为一次、二次、检测电路三回路,一次如前所述,二次回路主要有断路器的合分操作,此处略。本系统额定电压为600VDC,属直流低压范畴电压采集用直接式,既安全也可靠。作为电力参数采集的重点或关键点主要在电压、电流的采集检测电路,在主回路经熔断器后直接接入直流电量表,电压回路直接接入;当前工业应用领域直流电流的采集不多,大直流电流无法直接串联进入到采集回路,也无法通过二次感应耦合隔离,直流大电流采集常用的方式主要有串连电阻降压、霍尔传感器、光耦隔离等。
a)电阻采样:成本低,但目前市场对直流600V电流采样的电阻还没有一个成型产品。要用其采样电力参数电阻电路需做深度加工,如电阻的选择,首先要求温度系数要很小,分流器最好选用康铜作材料;放大器要选择失调电压小等,据了解失调电压小的运放常用OP07,且用于小信号放大,监控电路常用;不适合做电流环,因为带宽太小,如果是做电流环一般常用LM353,带宽够,但失调电压偏大。最后是滤波,次級整流后用PI型滤波器,在取样电阻到放大器的输入端接入一个0.1UF的贴片电容到大地。因此,选用电阻采集直流电力参数对电阻的制作工艺、选材要求高,针对采样电路的灵敏度、精确度的测试与调试等工作量比较大,在现场复杂的使用环境下测量的可靠性评估相对复杂;
b)霍尔传感器的原理:当一个导体通过与外磁场垂直的电流时,在导体的与磁场及电流方向均垂直的方向上,会产生一个电势差。这个电势差与外磁场的磁感应强度及电流大小成正比,固定电流大小,电势差与外磁场的磁感应强度成正比。利用一次线圈产生外磁场,那么电势差与一次电流成正比。从应用角度,两者相同之处在于都需要一次线圈产生磁场。不同之处之一在于互感器需要变化的磁场,而霍尔传感器可以是恒定的磁场,因此霍尔传感器可以用于交流和直流电流采集,从工程实施上,接入到直流电量表的信号为0VDC~5VDC信号,或者可选用4mA~20mA信号;
c)光耦合器以光为媒介传输电信号:它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,且具有很强的共模抑制能力。常用于逻辑电路、固体开关、触发电路等弱电低压直流电路方面,但在600VDC等级电流采样上还没有大量的推广应用。
综合比较,选用霍尔传感器电流采样方式,并选用国内某厂家的成熟产品,通过0VDC~5VDC信号直接接入到直流电量表,这个信号可直接由万用表测量,有利于直流电量表的量程和零点校正。
1 直流母线进线回路电力参数采集设计
影响直流多功能电量表数据精度主要有纹波电压干扰、共模电压干扰、接地等影响。
日常生活中,电网是交流母线,各个与电网连接的设备都会向电网内其他设备发出一定干扰,同时为了保障自身可靠运行,各个设备也具有一定抗干扰能力。此600VDC直流系统是一个以直流为公共母线的微电网,有多个设备与直流母线连接,存在干扰和抗干扰的问题。
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