电源模块在配网自动化系统终端FTU的应用

2016-05-31 14:08:50来源: EEWORLD
FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备。它可以与远方的配电子站通信,将配电设备的运行数据发送到配电子站,还可以接受配电子站的控制命令,对配电设备进行控制和调节。本文主要介绍了电源模块在FTU中的应用。
 
 
一、FTU的基本功能
 
       馈线终端装置简称FTU,具有遥控、遥信,故障检测功能,并与配电自动化主站通信,提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息,包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令,对配电设备进行调节和控制,实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。
 
二、 电源模块在FTU系统中的应用
 
方案一:
 
 
系统供电说明如下:
 
方案一:集成了充电电源,AC/DC电源输出27V左右电压,一路给DC/DC模块进行供电,另一路给蓄电池供电;当市电断电的时候,蓄电池提供备用电源。DC/DC电源提供两路相互隔离的直流电,5V给串行通信模块供电;5V作为AD转换模组、微处理器芯片和数字电路的总电源;24V作为遥测系统隔离供电。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供电电源要求,还可以再用LD0转为为3.3V或1.8V的电源供MCU使用。蓄电池方案为目前行业内永磁开关使用比较多的方案,蓄电池的容量大,能够带起大电流的开关,但是体积也比较大。
 
方案二:
 

 
系统供电说明如下:
 
方案二:集成了充电电源,AC/DC电源输出27V左右电压,一路给DC/DC模块进行供电,另一路给超级电容供电;当市电断电的时候,电容提供备用电源。DC/DC电源提供两路相互隔离的直流电,5V给串行通信模块供电;5V作为AD转换模组、微处理器芯片和数字电路的总电源;24V作为遥测系统隔离供电。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供电电源要求,还可以再用LD0转为为3.3V或1.8V的电源供MCU使用。超级电容目前的方案较少,电容的工艺成熟度还需要加强。
 
小结:方案一和方案二主要是针对远程控制永磁开关,可以提供较大的能量,为开关的动作提供较长的维持时间。下面介绍另外两种电源方案,方案三和方案四,主要特点为成本低,体积小,主要针对远程控制弹簧开关而设计。
 
方案三:
 
 
系统供电说明如下:
 
方案三:本方案同样集成了充电电源,但是这个电源属于DC/DC充电电源,前级需要使用工频变压器和整流桥把输出电压变成直流电压,电压值可以自行设计,本方案以48V为例。充电电源只有一路输出,52V直接给电容进行充电;当市电断电的时候,电容提供备用电源。DC/DC电源直接从48V取电,5V作为AD转换模组、微处理器芯片和数字电路的总电源;另外需要单独隔离5V给串行通信模块供电;24V作为遥测系统隔离供电。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供电电源要求,还可以再用LD0转为为3.3V或1.8V的电源供MCU使用。
 
方案四:
 
 
系统供电说明如下:
 
方案四:本方案较为常用,整体成本较低。直接采用工频变压器和AC/DC电源的组合,输出同样是两路隔离电压5V和24V,5V作为AD转换模组、微处理器芯片和数字电路的总电源;另外需要单独隔离5V给串行通信模块供电;24V作为遥测系统隔离供电。如果MCU芯片需要3.3V或1.8V的供电电源要求,还可以再用LD0转为为3.3V或1.8V的电源供MCU使用。此方案主要是针对远程遥控弹簧开关,开关动作的能量主要由240VDC后端高压电容C提供。
 
三、电源模块在FTU控制系统应用中的选型方案
 
       整个FTU系统的电源解决方案,主要考虑到不间断供电的问题,所以需要双电源供电的一个供电形式,主流的供电方式一般是有两部分组成,一部分是大功率300W的AC/DC充电电源,这个电源一般两路输出,一路给后级的板卡进行供电,一方面给后级的蓄电池或者是超级电容进行充电;另外的一部分就是蓄电池或者超级电容,这个主要是在市电断电的情况下,保证整个系统的正常运行。另外,电网对于EMC方面的要求比较苛刻,特别是浪涌方面,需要完全满足4级的要求。主电源和蓄电池都掉电时,系统掉电保持时间500mS以上。
 
       根据上面的应用描述,我们推荐选用金升阳MBP300-2A27D27的接线式电源,它具备电池充电功能,可对24V 铅酸电池充电;工业级工作温度:-40℃~+70℃;2500VAC 高隔离电压;最大瞬时过功率达432W;优越的EMC性能;接线式安装。
 
 
       方案二中使用的是电容充电电源,推荐金升阳公司的MCP100-2A27D27的接线式电源,该电源具备高效率高可靠性安全隔离等特点;输出电压连续可调,满足不同的充电电压要求,该系列广泛应用于电力永磁开关控制器、电力网柜等电力设备,可用超级电容做不间断供电。
 
 
       遥测系统的供电需要高隔离电源的供电,主要是考虑到端口浪涌的问题;另外这个电源同时需要满足低压输入供电的要求,所以推荐我司的URF2424LP-10WR3的产品。它具有3000VDC的高隔离电压;9-36V的超宽输入范围;空载功耗低至0.12W;工作温度:-40℃~+85℃;输入欠压保护,输出过压、短路、过流保护;裸机满足CISPR22/EN55022 CLASS A。
 
 
       主控板的电源,同样需要满足低压输入的宽电压范围,主要是5V给主板进行供电,所以这里推荐URB2405LD-20WR3的电源型号。
 
       URB2405LD-20WR3具备1500VDC隔离电压,9-36V输入电压范围,5V稳定电压输出,20W电源输出功率,40~85℃的工作温度范围,效率高达90%,具备UL与CE认证。
 
 
       FTU除具有数据采集与控制功能外,另一个重要功能就是通信功能。根据配电自动化系统的要求,FTU需要与配电自动化主站通信,提供配电系统运行情况和各种参数,并执行配电主站下发的命令,对配电设备进行调节和控制。因此,对馈线终端装置通信功能的要求比较严格。这里推荐我司的B0505XT-1WR2给485/232及CAN通信供电。B0505XT-1WR2具备1500VDC隔离电压,体积小,效率高达80%,超宽温度工作范-40~+105℃,满足FTU市外恶劣的运行环境。并且为贴片化设计,方便客户大批量生产。
 
 
       方案三使用的DC/DC48V充电电源,以上图为例,推荐金升阳公司的VRB4852D-30W-XJ的型号,具备36-72V宽输入范围,输出恒压恒流,短路保护,输出报警等特性。24V充电电源同样有对应的型号。
 
 
       方案四使用了的AC/DC电源,推荐金升阳公司的LH20-10D0524-03型号,两路隔离输出,宽电压输入:85~264VAC,输出短路、过流、过压保护,通过UL/CE认证。
 
 
       金升阳将根据FTU系统对电源模块的需求,研发生产出更适合该行业应用的电源模块,助力我国配电FTU行业发展。
 
名词解释:                                                     
[1] FTU:Feeder Terminal Unit馈线终端装置
[2] SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition 数据采集与监视控制系统
 

关键字:充电电源  电源模块  隔离系统

编辑:王凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/article_2016053126615.html
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