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中兴智能高频开关电源系统 中兴ZXDU150高效率高频开关电源机柜
中兴智能高频开关电源系统 中兴ZXDU150高效率高频开关电源机柜，ZXDU150中兴高效率高频开关电源机柜 中兴ZXDU150产品说明 第一章 系统概述 1.1 引言 ZXDU150 150A组合电源系统是中兴通讯ZXD800E 15A系列通信组合电源产品。该系列组合电源 系统是一种智能型无人值守式组合电源系统系统集交流配电单元、直流配电单元、高频整流器、 监控单元、DC/DC变换模块以及电池仓于一体可广泛使用于中、小容量的程控交换局、移动基站、 卫星地球站等场合尤其适用于为农村电话支局、微波中继站、铁路信号站的通信设备供电。良好 的电磁兼容设计使得系统可以和主设备放在一起而不互相干扰。 1.2 主要性能及特点 该系列组合电源系统性能如下 1紧跟国际通信电源技术发展的最新动态采用了先进的电源控制技术和器件 2先进的模块化设计和自动均流技术使系统容量可以按N+1备份方便扩容 3系统具有良好的电磁兼容性和极小的电磁辐射极小的开机浪涌电流 4全智能设计配置有集中监控模块具有三遥遥测、遥信和遥控功能实现计算机管理 可以通过与远端中央监控中心通信实现无人值守符合现代通信技术发展的要求 5电源控制技术与计算机技术有机结合可以实时监测和控制整流器、交/直流配电的各种参 数及状态 6采用三相电网电压输入亦可单相电压输入具有极宽的输入电压范围适用于电力不稳定 的地区 7在市电断电的情况下由蓄电池应急供电并具备市电、油机供电自动切换功能 8配置灵活最多可配置11个开关整流器模块可根据需要配置不同数目的开关整流器模块 同时每个机柜还能配置一个多路输出的DC/DC变换模块 9蓄电池自动管理采用全并联浮充方式给通讯设备供电监控单元自动测量蓄电池的充放电 电流并控制整流器对蓄电池进行浮充和均充 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 10二次下电功能当系统转为蓄电池供电时有声光告警根据负载不同的重要程度将负 载分两组切除。当电池电压低于一次下电电压时发出声光告警并切断一组负载当电池电压低 于二次下电电压时发出声光告警并切断第二组负载以保证最重要的负载有较长的工作时间 11系统采用多级防雷技术防雷器件选用国外名牌产品使整机具有很高的可靠性 12提供多路交流辅助输出并在交流停电时提供直流应急照明 13系统发生故障时监控模块将发出声光告警并向远端中央控制室传送告警信息同时 可通过自动台呼叫BP机并留数字信息 14采用抽屉式结构便于运输、安装和维护 15采用智能风冷方式整个系统具有极低的噪音 16系统具有很高的可靠性MTBF≥1.0×10 5 h 17交直流配电一体化在单台机柜上实现交直流配电、AC/DC变换、蓄电池的放置和充放电 管理以及集中监控。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 10二次下电功能当系统转为蓄电池供电时有声光告警根据负载不同的重要程度将负 载分两组切除。当电池电压低于一次下电电压时发出声光告警并切断一组负载当电池电压低 于二次下电电压时发出声光告警并切断第二组负载以保证最重要的负载有较长的工作时间 11系统采用多级防雷技术防雷器件选用国外名牌产品使整机具有很高的可靠性 12提供多路交流辅助输出并在交流停电时提供直流应急照明 13系统发生故障时监控模块将发出声光告警并向远端中央控制室传送告警信息同时 可通过自动台呼叫BP机并留数字信息 14采用抽屉式结构便于运输、安装和维护 15采用智能风冷方式整个系统具有极低的噪音 16系统具有很高的可靠性MTBF≥1.0×10 5 h 17交直流配电一体化在单台机柜上实现交直流配电、AC/DC变换、蓄电池的放置和充放电 管理以及集中监控。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 10二次下电功能当系统转为蓄电池供电时有声光告警根据负载不同的重要程度将负 载分两组切除。当电池电压低于一次下电电压时发出声光告警并切断一组负载当电池电压低 于二次下电电压时发出声光告警并切断第二组负载以保证最重要的负载有较长的工作时间 11系统采用多级防雷技术防雷器件选用国外名牌产品使整机具有很高的可靠性 12提供多路交流辅助输出并在交流停电时提供直流应急照明 13系统发生故障时监控模块将发出声光告警并向远端中央控制室传送告警信息同时 可通过自动台呼叫BP机并留数字信息 14采用抽屉式结构便于运输、安装和维护 15采用智能风冷方式整个系统具有极低的噪音 16系统具有很高的可靠性MTBF≥1.0×10 5 h 17交直流配电一体化在单台机柜上实现交直流配电、AC/DC变换、蓄电池的放置和充放电 管理以及集中监控。 第二章 结构特点及工作原理 2.1 组合电源的总体结构与配置 2.1.1 系统的总体结构 ZXDU150 150A组合电源系统采用紧凑性结构一个机柜集交流配电、电源模块、直流配电、监 控模块和电池仓等几部分于一体。电源模块和监控模块采用抽屉式结构系统最大可配备11个整流 模块。系统采用上出线方式。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 ZXDU150 150A组合电源系统采用模块化设计。整流模块ZXD800E额定输出为15A是组成本电 源系统的基本单元整流模块采用N+1备份配置系统可以从30A平滑扩容至165A。系统在电池仓 的上部还有一个DC/DC模块的安装位置可为需要6V、12V、24V直流输出电源的用户选择配置。该 系统交直流配电部分还为用户提供多路交直流输出和应急照明输出可满足用户不同的需要。 ZXDU150 150A组合电源系统组成示意图 监控单元对整个电源系统实施监控系统按内部预置参数或用户设置的参数进行工作。用户命 令可通过监控模块上的按键、后台PC机下达系统工作状态及参数在监控模块液晶显示屏、后台 PC均可显示。电源系统可通过串口与本地近端PC机相连实现本地监控也可通过调制解调器、 电话线或其它传输通道如微波设备、光传输设备的辅助通道来完成集中监控。 2.1.3 组合电源系统功能 1交流配电功能交流配电完成一路交流输入或两路交流输入和切换自动切换同时提供 交流输入给整流器及辅助输出另外提供二级防雷击保护。 2直流配电功能直流配电完成输出直流的负载分配、两路蓄电池的接入和自动应急照明选 配置等功能。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 3监控功能完成交流输入的检测、处理。完成直流输出的检测、处理。完成整流器的输出 状态检测处理。电源全部运行参数的设定。可在监控单元看到系统任何部分的运行状态。可以控制 系统中各个能被控制的部分与远端/近端监控网通讯实现集中监控进行蓄电池充放电管理蓄 电池可以实现定周期、定条件均充并根据充电状况自动转换到浮充状态过放电保护蓄电池放 电到一定程度时分两次将负载切除以保护蓄电池并尽可能地延长重要负载的工作时间。 2.1.4 组合电源系统与用户的人机交互方式 1通过监控模块的液晶显示器和键盘为用户提供各种英文信息和操作 2通过RS232接口与近端计算机相连通过计算机上的监控软件对电源系统进行维护操作 3通过调制解调器或其它传输通道如微波设备、光传输设备的辅助通道与远端计算机相连 实现远程监控。 2.1.5 外形尺寸及重量 外形尺寸2000mm×600mm×660mm高×宽×深 重量100kg 2.2 系统的交流配电 交流配电部分完成市电的接入和切换供给整流器交流电源提供交流备用输出、应急照明和 防雷等。 2.2.2 交流配电单元的结构
本系统的交流输入切换单元有单空开输入双接触器输入两种模式。单空开输入模式时系统接 入一路市电双接触器模式系统支持两路交流输入供电用户根据实际需要可接入2路市电或1 路市电1路油机两路市电的切换自动完成通过两个带互锁装置的交流接触器及控制保护电路 完成两路输入的采样和切换即当市电1正常时系统由市电1供电市电2或油机备用当 市电1停电时系统自动切换到市电2或油机。两种输入模式用户根据需要在购货合同中选择其 中一种如用户无明确要求标准配置为单空开输入模式。 交流输出标准配置为 三相50A 1路输出给整流器组三相10A 1路为交流备用输出。根 据用户的要求交流备用输出最多可扩展到2路三相和3路单相输出容量可在6~63A之间选用。 交流配电部分在机柜的正面上部。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 将整流器尽量平均分配在输入三相上使每相上挂接整流器的个数基本相同从而基本上保证三相 输入的平衡。 ZXDU150 150A组合通信电源系统具有很强的防雷能力配电部分有C、D两级防雷装置如图 2-6所示。其中C级防雷装置的防雷器件采用德国著名公司的防雷器件并由监控单元对防雷单元 进行监控防雷器有显示窗口窗口采用机械标贴板标贴板呈绿色时表示防雷器工作正常红色 时表示发生故障。当防雷器发生故障时监控单元会及时告警以提示维护人员及时更换更换防雷 器件无须停电直接插拔即可非常方便D级防雷装置是安装有压敏电阻和放电管的三块防雷板。 2.3 系统的直流配电 系统的直流配电部分完成直流输出的分配并提供蓄电池的接入与保护等。图2-7为系统直流 配电原理图每组直流输出采用一个直流断路器控制。整个系统具有二次下电功能可在蓄电池放 电过程中按用户的设置电压分两次将负载断掉以保证主要负载能够长时间的工作。同时根据用户 的设定在电池放电达到极限时切断所有负载以保护蓄电池。负载和蓄电池输出端均接有熔丝或 空开保护。 2.3.1 工作原理 整流器输出采用并联方式经汇流铜排进入直流配电单元。直流配电单元提供2路蓄电池输出 和不超过44路直流负载输出蓄电池输出回路配置容量不超过160A的熔丝以防外部短路造成蓄 电池的损坏。 2.3.2 功能特点 1保护功能 ◆ 蓄电池回路、负载输出回路、应急照明回路均有熔丝或空气开关保护 ◆ 系统输出的过欠压、蓄电池及各路负载熔丝或空开的断路均有报警 ◆ 具有蓄电池过放电保护及二次下电功能。 2其它 ◆ 可接入两组蓄电池。 ◆ 两路蓄电池电流及总负载输出电流检测 ◆ 一路应急照明输出根据需求配置。 3接地 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 在机柜底座上设有不小于M8的铜质接地螺母以便可靠接地。 2.3.3 性能指标 输出电压浮充53.6V均充56.4V可通过监控单元直接调节 输出电流165A配11个ZXD800E 15A整流器模块 效率≥90% 宽频杂音3.4150kHz范围内 ≤50mV 0.15 ~300MHz范围内 ≤20mV 衡重杂音< 2mV 安全规格符合IEC950标准 系统可闻杂音< 55dBa1m 可接两组后备电池最大容量160A负载最大分路为44路。 输入电路包括输入EMI、整流和输入浪涌电流限制电路使整流器具有较小的开机浪涌电流和 较好的电磁兼容性。整流后直接进入前级功率因数校正电路。功率因数校正电路采用DCM/CCM边界 调频工作方式输入端的功率因数接近1谐波电流小于10%以满足相应的国际标准。主二极管零 电流关断主开关管零电流开通功率器件工作应力较小提高了系统的效率和可靠性。同时使系 统具有良好的电磁兼容性。功率因数校正电路的另一个功能是对输入电压进行予调整输出稳定的 410V直流电压。这样有利于后级DC-DC的优化设计使系统具有良好的源效应。 后级直流-直流功 率变换电路采用双管正激加无损吸收电路。电路简洁可靠开关管无直通之危险。无损吸收减小了 开关管的关断时的电压应力输出端具有较小的电磁干扰。 整流器前后级都采用电流型控制芯片具有快速的响应。对使用不当或负载故障造成的输出短 路提供快速的保护。热插拔技术的采用使整流器可以即插即用大大缩短整流器的MTTR提高了系 统的可维性和可靠性。内部具有输入过欠压检测和保护、输出过压保护、变压器原边过流保护、过 热保护等。 整流器通过硬件把输出电流以及各种告警信息上报给监控。监控可以通过接口调整整流器的输 出电压完成对整流器的开关机控制实现“三遥”功能。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 辅助电源提供整流器内部控制电路所需的电源。 2.4.3 整流器主要特点 1模块体积小重量轻 2安全性和电磁兼容性符合相关的国际标准 3输入电压范围宽适合电网波动较大的地区使用 4较宽的工作温度范围在-15℃50℃的温度范围内可以全额输出功率 5功率密度高达400mW/cm 3 6可热插拔。 2.5 监控模块 2.5.1 概述 监控单元能够检测电源系统各部分的工作状态并对这些数据进行分析和处理自动控制整个 电源系统的运行。同时通过RS232/RS422/RS485接口将数据送往近端监控终端或远端监控中心完 成三遥功能实现无人值守。 监控单元选用先进的集成化的微处理器作为CPU保证了系统的高度实时性。 本监控模块采用液晶显示能够直观显示电源系统各部分的工作状态使用户一目了然。运行 指示灯能够明确指示系统当前的工作状态电源工作状态、告警状态、通讯状态、监控工作状态 当系统发生故障时告警蜂鸣器及指示灯发出声光告警信号并且在液晶屏幕上有告警信息指示。 电源系统脱离监控单元仍可正常工作但将失去三遥功能此时后备蓄电池组将一直处于浮充状态。 2.5.2 监控模块结构 监控模块位于系统的上排最右边如图2-1所示模块通过其后板的插座与系统进行电气连接 当模块正确插入其槽位并拧紧面板上的紧固螺栓后即完成与系统的连接不再需要任何连线。 监控模块面板包含液晶显示器、指示灯、操作按钮、把手和固定螺栓等部件。其在面板上的位 置 2.5.3 监控模块功能 监控单元主要完成如下功能 1数据采集及处理 1交流配电部分 交流电压、交流输入空气开关状态。 2直流配电部分 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 直流输出电压、蓄电池电压、蓄电池电流、负载总电流、负载输出空气开关状态、控制两路直 流接触器。 3整流器部分 整流器的开关控制、整流器的均浮充状态控制、整流器在位和故障检测。 2人机交互界面 由液晶显示屏和按键构成。用户可使用人机交互界面设定系统运行的参数显示系统的各个部 分的运行数据。操作方便可靠。 3通讯功能 提供RS232/RS422/RS485多种通讯接口可通过MODEM或其它方式实现集中监控。 4报警管理和保护功能 根据用户的设定值处理实时数据。当有不正常的情况发生时主动向后台PC机报警并对当前 的故障情况予以记录保存也可以直接在监控单元上查询当前发生的告警监控单元还能够在告警 发生时自动寻呼维护人员的BP机。 5蓄电池管理功能 1蓄电池充电管理功能 监控单元按照周期性均充和停电后来电均充两种方式对蓄电池充电的过程进行管理。周期性均 充方式是指系统根据用户的设定周期和均充的时间自动对蓄电池均充充电。停电后来电均充方式是 指在交流停电的情况下当蓄电池放电达到一定程度由用户设定后交流电又恢复正常此时 系统自动对蓄电池组进行充电管理控制。 2蓄电池保护功能 当市电断电时负载由蓄电池供电当蓄电池电压下降到一定程度时可由用户自行设定发 出报警当蓄电池电压低于用户设定值时如该系统无二次下电功能则切断所有负载。当系统有二 次下电功能时蓄电池电压下降到一定程度后先切断一组次要负载蓄电池进一步放电达到最终的保 护电压时再切断其余负载保护蓄电池不致过放损坏。这样可以保证在停电后维持主要负载有较 长的备用时间另一方面可以保护蓄电池不至于过放损坏。 可根据前台用户的操作或后台PC机的控制指令控制整流器的开/关均充/浮充工作状态。以 及按照用户的要求调节整流器输出电压42V58V连续可调。 2.5.4 ZXDU150系统的人机交互功能 ZXDU150组合电源系统可通过两种方式实现与用户的人机交互 1通过RS232接口与近端计算机相连通过计算机上的监控软件对电源系统进行维护操作。 2通过MODEM或其他方式与远端计算机相连实现远程监控。 2.5.5 监控单元的报警功能 1报警设置 用户可根据现场实际情况设置电源系统各部分检测数据的报警上、下限。 2报警管理 系统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。 3报警方式 监控单元发出声光报警信号提示维护人员同时通过通讯接口将报警信息送给后台PC机。当 维护人员抵达现场查看处理报警信息声音告警在用户按任一按键时即可消失告警指示灯依然 指示告警状态只有故障完全排除后报警指示灯才熄灭。 2.6 DC/DC多路输出二次模块ZXDCM1 2.6.1 模块外型及接口 二次模块能为用户提供6V/3A、12V/3A、24V/3A多路直流输出每一个DC/DC模块内部有两块DC/DC变换板每 一块变换板含有6V/3A、12V/3A、24V/3A输出分路各一路。模块配置两块DC/DC变换板时每路输出可提供6A的 输出电流即模块输出6V/6A、12V/6A、24V/6A各一路。模块的安装位置在机柜电池仓的上部。 2.6.2 主要特点 本模块是供铁路中间站的调度设备之用它有高可靠性、高效率、高功率密度、低噪音的特点 有合理的主电路拓扑结构、好的控制更为重要的是将电磁兼容设计、降额设计、热设计、容差设 计等可靠性设计原则始终贯穿在设计过程中。 ZXDU150 150A组合电源系统培训教材 2.7 通讯组网方式 本电源系统通讯、组网方式灵活多样适合各种使用条件主要有以下几种。 2.7.1 串口方式 用串口将前台监控单元和后台直接连起来这种方式监控最为直接、方便但受实际使用条件 限制较多一般要求监控主机距与监控电源间距离不大于15m 2.7.2 拨号方式MODEM方式 监控后台通过MODEM拨号的方式和监控前台交换数据这种方式要求监控后台接两台MODEM 监控前台接一台MODEM。监控后台接的两台MODEM一台负责数据的查询另一台负责接收电源的报 警数据如图2-17所示。这种方式组网的通用性最佳可适应绝大多数组网的方式。 第三章 系统的使用 3.1 系统上电 电源设备安装调试完毕后一般处于停机待用状态在需要的时候只要做简单的上电操作就 能使设备投入正常运行。 3.1.1 系统开机 系统启动过程应按下列步骤进行操作以确保系统能顺利的启动和运行 1断开交流配电层的整流模块控制开关使系统在空载的情况下启动 2闭合交流总输入开关 3检查交流输入是否正常若有故障须排除后方可继续进行下面的操作 4交流输入正常后再分别闭合交流配电层上的整流器模块的输入开关使各个开关整流器模 块分别启动并注意各开关整流器模块能否正常启动 5通过液晶显示屏观察系统各项参数是否异常在正常状态下按要求设定系统工作参数 6确认系统工作正常且各项参数符合要求后关闭交流总输入开关从外部断掉交流电接上 负载开启系统再接蓄电池 7在系统工作过程中维护人员应注意监控系统提供的系统信息对于告警信号应及时处理。 3.1.2 系统关机 系统关机过程一般按下列步骤进行 1断开负载和蓄电池 2断开配电层上的开关整流器模块的输入控制开关 3断开整流器模块交流的总输入开关空开模式 4断开系统外部的输入隔离开关。
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