時間:2016-05-30 15:25:20來源:廣州金升陽科技有限公司
引 言
FTU是安裝在配電室或饋線上的智能終端設備。它可以與遠方的配電子站通信,將配電設備的運行數(shù)據(jù)發(fā)送到配電子站,還可以接受配電子站的控制命令,對配電設備進行控制和調(diào)節(jié)。本文主要介紹了電源模塊在FTU中的應用。
一、FTU的基本功能
饋線終端裝置簡稱FTU,具有遙控、遙信,故障檢測功能,并與配電自動化主站通信,提供配電系統(tǒng)運行情況和各種參數(shù)即監(jiān)測控制所需信息,包括開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時的參數(shù),并執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令,對配電設備進行調(diào)節(jié)和控制,實現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快速恢復供電功能。
二、 電源模塊在FTU系統(tǒng)中的應用
方案一:
系統(tǒng)供電說明如下:
方案一:集成了充電電源,AC/DC電源輸出27V左右電壓,一路給DC/DC模塊進行供電,另一路給蓄電池供電;當市電斷電的時候,蓄電池提供備用電源。DC/DC電源提供兩路相互隔離的直流電,5V給串行通信模塊供電;5V作為AD轉(zhuǎn)換模組、微處理器芯片和數(shù)字電路的總電源;24V作為遙測系統(tǒng)隔離供電。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供電電源要求,還可以再用LD0轉(zhuǎn)為為3.3V或1.8V的電源供MCU使用。蓄電池方案為目前行業(yè)內(nèi)永磁開關(guān)使用比較多的方案,蓄電池的容量大,能夠帶起大電流的開關(guān),但是體積也比較大。
方案二:
系統(tǒng)供電說明如下:
方案二:集成了充電電源,AC/DC電源輸出27V左右電壓,一路給DC/DC模塊進行供電,另一路給超級電容供電;當市電斷電的時候,電容提供備用電源。DC/DC電源提供兩路相互隔離的直流電,5V給串行通信模塊供電;5V作為AD轉(zhuǎn)換模組、微處理器芯片和數(shù)字電路的總電源;24V作為遙測系統(tǒng)隔離供電。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供電電源要求,還可以再用LD0轉(zhuǎn)為為3.3V或1.8V的電源供MCU使用。超級電容目前的方案較少,電容的工藝成熟度還需要加強。
小結(jié):方案一和方案二主要是針對遠程控制永磁開關(guān),可以提供較大的能量,為開關(guān)的動作提供較長的維持時間。下面介紹另外兩種電源方案,方案三和方案四,主要特點為成本低,體積小,主要針對遠程控制彈簧開關(guān)而設計。
方案三:
系統(tǒng)供電說明如下:
方案三:本方案同樣集成了充電電源,但是這個電源屬于DC/DC充電電源,前級需要使用工頻變壓器和整流橋把輸出電壓變成直流電壓,電壓值可以自行設計,本方案以48V為例。充電電源只有一路輸出,52V直接給電容進行充電;當市電斷電的時候,電容提供備用電源。DC/DC電源直接從48V取電,5V作為AD轉(zhuǎn)換模組、微處理器芯片和數(shù)字電路的總電源;另外需要單獨隔離5V給串行通信模塊供電;24V作為遙測系統(tǒng)隔離供電。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供電電源要求,還可以再用LD0轉(zhuǎn)為為3.3V或1.8V的電源供MCU使用。
方案四:
系統(tǒng)供電說明如下:
方案四:本方案較為常用,整體成本較低。直接采用工頻變壓器和AC/DC電源的組合,輸出同樣是兩路隔離電壓5V和24V,5V作為AD轉(zhuǎn)換模組、微處理器芯片和數(shù)字電路的總電源;另外需要單獨隔離5V給串行通信模塊供電;24V作為遙測系統(tǒng)隔離供電。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供電電源要求,還可以再用LD0轉(zhuǎn)為為3.3V或1.8V的電源供MCU使用。此方案主要是針對遠程遙控彈簧開關(guān),開關(guān)動作的能量主要由240VDC后端高壓電容C提供。
三、電源模塊在FTU控制系統(tǒng)應用中的選型方案
整個FTU系統(tǒng)的電源解決方案,主要考慮到不間斷供電的問題,所以需要雙電源供電的一個供電形式,主流的供電方式一般是有兩部分組成,一部分是大功率300W的AC/DC充電電源,這個電源一般兩路輸出,一路給后級的板卡進行供電,一方面給后級的蓄電池或者是超級電容進行充電;另外的一部分就是蓄電池或者超級電容,這個主要是在市電斷電的情況下,保證整個系統(tǒng)的正常運行。另外,電網(wǎng)對于EMC方面的要求比較苛刻,特別是浪涌方面,需要完全滿足4級的要求。主電源和蓄電池都掉電時,系統(tǒng)掉電保持時間500mS以上。
根據(jù)上面的應用描述,我們推薦選用金升陽MBP300-2A27D27的接線式電源,它具備電池充電功能,可對24V 鉛酸電池充電;工業(yè)級工作溫度:-40℃~+70℃;2500VAC 高隔離電壓;最大瞬時過功率達432W;優(yōu)越的EMC性能;接線式安裝。
方案二中使用的是電容充電電源,推薦金升陽公司的MCP100-2A27D27的接線式電源,該電源具備高效率高可靠性安全隔離等特點;輸出電壓連續(xù)可調(diào),滿足不同的充電電壓要求,該系列廣泛應用于電力永磁開關(guān)控制器、電力網(wǎng)柜等電力設備,可用超級電容做不間斷供電。
遙測系統(tǒng)的供電需要高隔離電源的供電,主要是考慮到端口浪涌的問題;另外這個電源同時需要滿足低壓輸入供電的要求,所以推薦我司的URF2424LP-10WR3的產(chǎn)品。它具有3000VDC的高隔離電壓;9-36V的超寬輸入范圍;空載功耗低至0.12W;工作溫度:-40℃~+85℃;輸入欠壓保護,輸出過壓、短路、過流保護;裸機滿足CISPR22/EN55022 CLASS A。
主控板的電源,同樣需要滿足低壓輸入的寬電壓范圍,主要是5V給主板進行供電,所以這里推薦URB2405LD-20WR3的電源型號。
URB2405LD-20WR3具備1500VDC隔離電壓,9-36V輸入電壓范圍,5V穩(wěn)定電壓輸出,20W電源輸出功率,40~85℃的工作溫度范圍,效率高達90%,具備UL與CE認證。
FTU除具有數(shù)據(jù)采集與控制功能外,另一個重要功能就是通信功能。根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的要求,FTU需要與配電自動化主站通信,提供配電系統(tǒng)運行情況和各種參數(shù),并執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令,對配電設備進行調(diào)節(jié)和控制。因此,對饋線終端裝置通信功能的要求比較嚴格。這里推薦我司的B0505XT-1WR2給485/232及CAN通信供電。B0505XT-1WR2具備1500VDC隔離電壓,體積小,效率高達80%,超寬溫度工作范-40~+105℃,滿足FTU市外惡劣的運行環(huán)境。并且為貼片化設計,方便客戶大批量生產(chǎn)。
方案三使用的DC/DC48V充電電源,以上圖為例,推薦金升陽公司的VRB4852D-30W-XJ的型號,具備36-72V寬輸入范圍,輸出恒壓恒流,短路保護,輸出報警等特性。24V充電電源同樣有對應的型號。
方案四使用了的AC/DC電源,推薦金升陽公司的LH20-10D0524-03型號,兩路隔離輸出,寬電壓輸入:85~264VAC,輸出短路、過流、過壓保護,通過UL/CE認證。
金升陽將根據(jù)FTU系統(tǒng)對電源模塊的需求,研發(fā)生產(chǎn)出更適合該行業(yè)應用的電源模塊,助力我國配電FTU行業(yè)發(fā)展。
名詞解釋:
[1] FTU:Feeder Terminal Unit饋線終端裝置
[2] SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)
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