電源模塊在電力配網(wǎng)自動(dòng)化DTU系統(tǒng)中的應(yīng)用

 在電力行業(yè)中RTU[1]、DTU[2]、FTU[3]、TTU[4]等設(shè)備是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)監(jiān)控裝置，適用于城市、農(nóng)村、企業(yè)配電網(wǎng)的自動(dòng)化工程，完成環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)的監(jiān)視和保護(hù)以及通信等自動(dòng)化功能，配合配電子站、主站實(shí)現(xiàn)配電線路的正常監(jiān)控和故障識(shí)別、隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。這些設(shè)備的內(nèi)部設(shè)計(jì)上非常相似，其對(duì)電源的要求更是如此，下面以DTU為例介紹其供電電源解決方案。

DTU一般安裝在常規(guī)的開(kāi)閉所(站)、戶外小型開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的位置信號(hào)、電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能量等數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合閘操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線開(kāi)關(guān)的故障識(shí)別、隔離和對(duì)非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。部分DTU還具備保護(hù)和備用電源自動(dòng)投入的功能。

DTU系統(tǒng)的工作原理

配電終端DTU的功能可以通過(guò)軟件組態(tài)配置實(shí)現(xiàn)靈活組合，DTU功能模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓線路電壓、線路電流、零序電流、設(shè)備狀態(tài)等運(yùn)行及故障信息，完成遙信、遙測(cè)、遙控功能，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控;保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)線路故障就地檢測(cè)、切除功能;通信管理模塊具備多種方式的通信接口和多種標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，除具備終端內(nèi)部數(shù)據(jù)管理功能，對(duì)外還可轉(zhuǎn)發(fā)配電室或開(kāi)閉站內(nèi)電能表、PLC及直流屏數(shù)據(jù)，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一接口與主站系統(tǒng)通信完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｅ潆娊K端采用集散式設(shè)計(jì)模式，強(qiáng)大的軟、硬件組態(tài)配置功能既滿足了DTU實(shí)時(shí)性要求，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄功能，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)線路微機(jī)保護(hù)獨(dú)立配置功能，成功解決了測(cè)控、保護(hù)、通訊兼容共存問(wèn)題，達(dá)到了簡(jiǎn)化站點(diǎn)設(shè)備種類的目的。

電源模塊在DTU系統(tǒng)中的應(yīng)用

系統(tǒng)供電說(shuō)明：AC/DC電源輸出24V或者48V電壓，一方面分別給DC/DC模塊進(jìn)行供電，另外給蓄電池或者超級(jí)電容充電;當(dāng)市電斷電的時(shí)候，蓄電池提供備用電源。遙測(cè)系統(tǒng)需要隔離供電，主板需要5V輸入的電壓供電，通信系統(tǒng)也需要5V隔離供電。

電源選型推薦

整個(gè)DTU系統(tǒng)的電源解決方案，主要考慮到不間斷供電的問(wèn)題，所以需要雙電源供電的一個(gè)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或者500W的AC/DC充電電源，這個(gè)電源一般兩路輸出，一路給后級(jí)的板卡進(jìn)行供電，一方面給后級(jí)的蓄電池或者是超級(jí)電容進(jìn)行充電;另外的一部分就是蓄電池或者超級(jí)電容，這個(gè)主要是在市電斷電的情況下，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，電網(wǎng)對(duì)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(jí)的要求。主電源和蓄電池都掉電時(shí)，系統(tǒng)掉電保持時(shí)間500mS以上。

根據(jù)上面的應(yīng)用描述，我們推薦選用金升陽(yáng)MBP500-2A54D54的接線式電源，它具備電池充電功能，可對(duì)48V 鉛酸電池充電;工業(yè)級(jí)工作溫度：-40℃～+70℃;2500VAC 高隔離電壓;最大瞬時(shí)過(guò)功率達(dá)540W;優(yōu)越的EMC性能;接線式安裝。

另外，如果鉛酸電池的電壓值為24V，還可以選用金升陽(yáng)公司的MBP300-2A27D27的接線式電源，可對(duì)24V的鉛酸電池充電，穩(wěn)態(tài)功率達(dá)到351W。

遙測(cè)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(wèn)題;另外這個(gè)電源同時(shí)需要滿足24V與48V輸入供電的要求，所以推薦我司的URF4824LP-10WR3的產(chǎn)品。它具有3000VDC的高隔離電壓;18-75V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(hù)，輸出過(guò)壓、短路、過(guò)流保護(hù);裸機(jī)滿足CISPR22/EN55022 CLASS A。

主控板的電源，同樣需要滿足兼容24V與48V輸入的電壓范圍，一方面需要24V給通信模塊供電，另外還需要5V給主板進(jìn)行供電，所以這里推薦兩款DC/DC電源模塊，分別為URB4824LD-30WHR3與URB2405LD-20WR3，選擇前級(jí)電源功率范圍30-50W之間，選擇后級(jí)電源功率范圍在10W～20W之間。

URB4824LD-30WHR3具備1500VDC隔離電壓，18-75V輸入電壓范圍，24V穩(wěn)定電壓輸出，30W電源輸出功率，效率高達(dá)90%，自帶散熱片封裝，具備UL與CE認(rèn)證，空載功耗低至0.14W。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(dá)90%，具備UL與CE認(rèn)證。