PowerMaster BOM 31020944 User Manual

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源
技术手册

资料版本 V5.0
归档日期 2008-07-02
BOM 编码 31020944

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目 录

第一章 系统简介 .................................................................................................................................................................1

1.1 系统特点.................................................................................................................................................................................1

1.2 型号说明.................................................................................................................................................................................1

1.3 系统结构.................................................................................................................................................................................1

1.3.1 分屏柜系统结构.........................................................................................................................................................2

1.3.2 一体柜系统结构.........................................................................................................................................................3

1.4 工作原理.................................................................................................................................................................................4

1.4.1 系统工作原理.............................................................................................................................................................4

1.4.2 交流输入配电部分工作原理.....................................................................................................................................5

1.4.3 直流输出馈电部分工作原理.....................................................................................................................................5

1.5 系统技术参数.........................................................................................................................................................................6

第二章 充电模块 .................................................................................................................................................................7

2.1 型号说明.................................................................................................................................................................................7

2.2 工作原理.................................................................................................................................................................................7

2.3 主要功能.................................................................................................................................................................................8

2.4 HD 系列模块 ...........................................................................................................................................................................8

2.4.1 HD22010-3、HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3 模块 .....................................................................................8

2.4.2 HD22005-3A、HD11010-3A 模块 ...........................................................................................................................11

2.5 ER 系列模块..........................................................................................................................................................................14

2.5.1 型号说明...................................................................................................................................................................14

2.5.2 工作原理...................................................................................................................................................................14

2.5.3 主要功能...................................................................................................................................................................14

2.5.4 模块外观...................................................................................................................................................................15

2.5.5 性能参数...................................................................................................................................................................17

第三章 监控系统 ...............................................................................................................................................................18

3.1 PSM-E20 监控系统 ...............................................................................................................................................................18

3.1.1 组成结构...................................................................................................................................................................18

3.1.2 监测的信号量...........................................................................................................................................................19

3.1.3 功能 ..........................................................................................................................................................................19

3.1.4 参数设置范围及默认值...........................................................................................................................................22

3.2 PSM-E11 监控系统 ...............................................................................................................................................................23

3.2.1 组成结构...................................................................................................................................................................23

3.2.2 监测的信号量...........................................................................................................................................................24

3.2.3 功能 ..........................................................................................................................................................................25

3.2.4 参数设置范围及默认值...........................................................................................................................................25

3.3 PSM-E01 和 PSM-E02 监控系统.........................................................................................................................................25

3.3.1 系统监测的信号量...................................................................................................................................................25

3.3.2 功能 ..........................................................................................................................................................................26

3.3.3 外观及结构...............................................................................................................................................................26

3.3.4 监控模块器件清单...................................................................................................................................................28

3.3.5 参数设置范围及默认值...........................................................................................................................................28

第四章 系统部件 ...............................................................................................................................................................30

4.1 绝缘监测仪...........................................................................................................................................................................30

4.1.1 工作原理...................................................................................................................................................................30

4.1.2 功能特点...................................................................................................................................................................30

4.1.3 技术参数...................................................................................................................................................................31

4.2 电池监测仪...........................................................................................................................................................................31

4.2.1 外观结构...................................................................................................................................................................31

4.2.2 功能 ..........................................................................................................................................................................32

4.2.3 技术参数...................................................................................................................................................................32

4.3 交流自动切换盒...................................................................................................................................................................33

4.3.1 工作原理...................................................................................................................................................................33

4.3.2 技术参数...................................................................................................................................................................33

4.4 电压调节器...........................................................................................................................................................................34

4.4.1 工作原理...................................................................................................................................................................34

4.4.2 外观结构...................................................................................................................................................................34

4.4.3 性能指标...................................................................................................................................................................35

4.4.4 功能 ..........................................................................................................................................................................35

第五章 插框系统 ...............................................................................................................................................................37

5.1 EDCF-1 插框系统 .................................................................................................................................................................37

5.1.1 外观结构...................................................................................................................................................................37

5.1.2 系统功能...................................................................................................................................................................38

5.1.3 系统技术参数...........................................................................................................................................................38

5.2 KZD110/220-A 插框系统......................................................................................................................................................39

5.2.1 外观结构...................................................................................................................................................................39

5.2.2 系统功能...................................................................................................................................................................40

5.2.3 系统技术参数...........................................................................................................................................................41

第六章 壁挂式电源系统.....................................................................................................................................................42

6.1 工作原理...............................................................................................................................................................................42

6.2 主要特点...............................................................................................................................................................................42

6.3 系统组成...............................................................................................................................................................................43

6.4 技术参数...............................................................................................................................................................................44

附录一 系统接线方案 ........................................................................................................................................................45

本章介绍了 PowerMaster 智能高频开关电力操作电源系统的特点、型号说明、结构、工作原理及技术参数。

1.1 系统特点

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源系统（简称电源系统）是艾默生集多年开发经验设计的高可靠性产品，由交流
输入配电、整流、直流输出、监控、绝缘监测、电池监测等各部分组成。主要应用在电力行业、铁路交通、石油化工、
钢铁冶金、工厂矿山等行业的发电厂、水电站以及各类变电站、开闭所和用户变中。该系统为断路器分合闸、直流油泵
及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明提供直流电源。其主要特点如下：

z 采用开关电源特有的模块化设计，冗余热备份。
z 超宽的电压输入范围，电网适用性强，可用于环境相对恶劣的场所。
z 充电模块可带电插拔，在线维护，方便快捷。
z 充电模块采用国际最新软开关技术，转换效率高，电磁干扰小。
z 硬件低差自主均流技术，模块间输出电流不平衡度典型值±3％。
z 充电模块通过 CE 安规和电磁兼容认证，可靠、安全。
z 开放式接口设计，具有强大的通讯功能，很方便实现与变电站 RTU 装置或电厂计算机监控系统 DCS 相连。
z 蓄电池自动管理及保护，实时自动监测蓄电池工作状态及各项参数。

第一章 系统简介 1

第一章 系统简介

1.2 型号说明

电源系统型号定义如图 1-1 所示：

1.3 系统结构

电源系统有分屏柜系统和一体柜系统两种。一体柜系统由一个柜组成，分屏柜系统由两个或两个以上机柜组成。下面分
别介绍分屏柜系统和一体柜系统的系统结构。

GZDW 220 / 160 F

机柜类型 F：分屏柜 Y：一体柜

系统输出额定电流（单位：A），范围：0~500A

系统输出额定电压（单位：V），分220V和110V两种

微机控制高频开关直流电源系统

图1-1 电力操作电源系统型号定义

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

2 第一章 系统简介

1.3.1 分屏柜系统结构

如图 1-2 所示，分屏柜系统可以安装 10 个 HD22010-3 充电模块，同时还可以安装 HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3
等模块。模块型号以及个数不同，系统结构稍有不同，但总体布局完全一样。

PowerMaster

流

交

手

自

动

动

切

流

交

换

2

块

1

模

块

模

3

块

模

4

块

模

模

Ⅰ

块

路

自

电

5

动

手

调

压

6

块

模

充电柜

交

流

路

Ⅱ

动

器

蜂

鸣

节

7

块

模

8

块

模

TM

PowerMaster

馈电柜

TM

降压单元

绝缘监测仪

障

故

I

B

B

A

交

模

B

A

B
A

C

E

S

E

S

A

o

n

0

o

1

f

f

流

Ⅰ

9

块

模

C

o

n

0

f

o

1

f

交

流

路

Ⅱ

路

块

模

块

防

级

C

1

1

0

1

雷

交流配电

段

位

空

线

母

1

1

K

线

母

段

I

I

切换单元

监控单元

整流插框

散热风道

整流插框

电池接入

图1-2 分屏柜系统结构

S1N S1N

ABB

SACE

0on

S1N S1N

ABB

ABB

SACE

SACE

on0

on0

off1

off11 off

S1N S1N

ABB

SACE

on0

off1

ABBABB

SACE

SACE

0on

on0

1 off

off1

馈出单元

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1.3.2 一体柜系统结构

如图 1-3 所示，一体柜系统可以安装 3 个 HD22010-3 充电模块。同时还可以安装 ER22005/S、ER11010/S、HD22005-3A、
HD11010-3A、HD11020-3 等多种模块。模块型号以及个数不同，系统结构稍有不同，但总体布局完全一样。

一体柜系统一般适用于单蓄电池组、单充电机、馈出回路小于 24 路（单路容量小于 63A）、蓄电池容量小于 150Ah 的单
母线系统。为了贯彻标准《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》，在实际运行中，小型变电站的用户需要将小容
量的-48V 通信电源系统 DC/DC 或 AC/DC、DC/AC 逆变器的其中之一放入该机柜中，因此富余的充电模块安装位置可以
用于该设备的安装。

第一章 系统简介 3

PowerMaster

交

流

自

动

手

切

流

交

换

模

模

1

块

块

Ⅰ

动

2

路

自

动

电

压

块

模

3

充电柜

流

交

Ⅱ

动

手

蜂

节

调

鸣

块

模

4

块

模

TM

降压单元

故

路

器

模

5

障

B

A

B

交

块

6

B

C

B

A

E

A

S

n

o

0

f

f

o

1

Ⅰ

流

路

块

模

7

A

E

C

S

n

o

0

f

f

1

o

交

流

Ⅱ

路

块

模

8

雷

C

防

级

交流配电

监控单元

整流插框

ABB

ABB

ABB

ABB

SACE

on

0

off

1 1

SACE

SACE

on

on

0

0

off

off

1

ABB ABB

SACE

SACE

SACE

on

0

off

1

on

on

0

0

off

off

1

1

图1-3 一体柜系统结构图

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

馈出单元

电池接入

4 第一章 系统简介

1.4 工作原理

PowerMaster 系列开关电力操作电源由交流输入配电、整流、电池输入、降压、直流输出、监控以及电池监测、绝缘监
测等部分组成。下面首先简单介绍系统工作原理，然后再分别介绍交流输入配电部分和直流输出馈电部分工作原理，其
它部分工作原理分别在二、三、四章中都有详细描述。

1.4.1 系统工作原理

在系统各组成部分中，交流输入配电部分主要由交流配电单元组成；整流部分由充电模块和隔离二极管组成；直流输出
馈电部分由降压硅链、绝缘监测、合闸分路和控制分路组成，监控部分由监控模块和配电监控组成。原理图如图 1-4 所
示。

路

Ⅰ

交流输入

Ⅱ路

交
流
配
电
单
元

配电
监控

充电模块

充电模块

充电模块

充电模块

充电模块

充电模块

充电模块

监控模块

至远端监控

电池组

合闸
分路

降
压
硅
链

控制
分路

绝缘监测

…

…

合
闸
输
出

控
制
输
出

图1-4 电力操作电源系统原理框图

系统交流输入正常时，两路交流输入经交流切换控制电路选择其中一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电。
充电模块将三相交流电转换为 220V 或 110V 的直流，经隔离二极管隔离后并联输出，一方面给电池充电，另一方面通过
合闸分路和控制分路给负载提供正常的直流电源。

交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池通过合闸分路和控制分路给负载供电。交流输入恢复正常以后，充
电模块对电池充电。

系统能量流如图 1-5 所示。

交流输入

交流正常时

交流停电或异常时

充电模块

配电输出

电池

负载

图1-5 系统能量流动图

监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制。充电柜、馈电柜的运行参数和充电模块运行参数分别由配电监控电路和
充电模块内部的监控电路采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的信息上报给监控模块，由监控模块统一处理后，显
示在液晶屏上。

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

1.4.2 交流输入配电部分工作原理

交流输入配电部分的工作原理框图见图 1-6。

交流 I 路和交流 II 路通过交流进线端子分别接输入空开 1 和 2 以及接触器 1 和 2，然后经过各充电模块开关给各充电模
块供电。交流检测板将检测的两路交流电压分别送到配电监控模块和交流自动切换板用于显示和控制。

输入空开容量根据充电模块类型、数量及用户级差配合要求不同而不同。

交流接触器通过机械联锁和电气互锁两种方式来防止两路交流电源同时接入，以保证交流供电可靠运行。两路交流电源
由自动切换板来控制其中一路投入运行。在默认设置下，第一路交流电源为主电源，给系统供电。特殊情况下，可通过
充电柜面板上的切换开关手动投入其中一路交流电源。

在交流线路上还设有 C 级和 D 级两级防雷器，可以有效地防止过电压的冲击，保障电源系统正常工作。防雷装置有告警
节点输出，它与两路交流输入空开的故障告警信号、交流接触器的辅助接点信号以及两路交流输入的电压采样信号一起
通过输出接口与配电监控模块相连，由监控板发出各类相应的告警及指示信号。

第一章 系统简介 5

图1-6 交流配电部分工作原理框图

1.4.3 直流输出馈电部分工作原理

直流输出馈电部分的工作原理框图见图 1-7。

正合闸母线

充
电
模

负母线

块

正控制母线

合闸母线和控制母线共用同一根负母线。充电模块中一部分模块将直流电源输出到合闸母线上，这部分模块被称为合闸
模块。另一部分模块将直流电源输出到控制母线上，这部分模块被称为控制模块。从合闸模块输出的直流通过合闸母线

熔丝

降
压
硅

熔丝

直流检测板

检测信号

到配电监控板

链

图1-7 直流输出馈电部分工作原理框图

输出空开

输出空开

负
载

输出空开

输出空开

输出空开

负
载

输出空开

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6 第一章 系统简介

和输出空开后输出到负载，为电力线路分合闸提供电源。从控制模块输出的直流通过控制母线和输出空开后输出到负载，
为电力监控线路提供电源。

合闸母线上接有电池，一方面为电力线路分合闸时提供瞬时大电流，另一方面为电力操作电源系统提供备用电源。

正合闸母线和正控制母线之间接有降压硅链，在控制模块故障或缺失的情况下，合闸母线通过降压硅链向控制母线提供
电源。每个降压硅链有手动和自动两种控制方式，有 5 级和 7 级降压两种规格可选。降压硅链由客户决定是否选配。

直流检测板将检测到的直流电压、电流信息送到配电监控模块，配电监控模块处理后再送到监控模块显示和控制。

1.5 系统技术参数

系统技术参数见表 1-1。

类别 名称

输入方式

输入参数

输出参数

保护参数

绝缘特性

环境温度

音响噪音

机械参数

输入电压

频率

直流馈出回路

浮充电压

均充电压

纹波系数

稳压精度

稳流精度

充电模块间电流不均衡度

输入过压切换点

输入欠压切换点

充电模块输出欠压告警

输出对地

输入对地

输入对输出

工作环境温度

存储环境温度

单个机柜外形尺寸（高×宽×深）

单个机柜重量

表1-1 系统技术参数

指标

220V 系列 110V系列

80～285Vac或者380Vac±15％

45～55Hz

198～260Vdc 99～130Vdc

220～320Vdc 110～160Vdc

470±5Vac

324±4Vac

-5℃～40℃

单相电源

依据实际情况确定

≤

≤±

≤±

≤±5％（典型值3％，50％～

198V 99V

2kVac

≤

2260（或2360）mm×800mm×600mm

＜200kg（不包括模块、监控单元和降压硅链）

0.5

％（典型值

0.5

％（典型值

0.5％

，漏电流≤

55dB

L/N/PE

或者三相四线制

0.5％）

0.1％）

100

30mA

，时间

1min

％额定负载）

，无飞弧

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

电源系统的充电模块根据直流输出电压等级分为 220V 和 110V 两种模块，按照交流输入形式分为单相模块和三相模块，
每种模块分别有几种型号。单相交流输入分为 ER22005/S 和 ER11010/S 两种模块；三相交流输入的 220V 系列包括
HD22005-3A、HD22010-3、HD22020-3，110V 系列包括 HD11010-3A、HD11020-3、HD11040-3 所有充电模块的工作原
理大致相同。本章介绍充电模块的型号、工作原理，以及模块的主要功能。

2.1 型号说明

下面以 HD22010-3 为例介绍充电模块型号规则，见图 2-1。

第二章 充电模块

HD 220 10 - 3

图2-1 充电模块型号规则

产品版本

额定输出电流10A

额定输出电压

充电模块

220Vdc

第二章 充电模块 7

2.2 工作原理

充电模块由前级的三相无源 PFC 电路和后级的 DC/DC 电路组成。在两个主电路之外还有辅助电源以及输入输出检测保
护电路。充电模块工作原理见图 2-2。

1）前级三相无源 PFC 电路由输入 EMI 和三相无源 PFC 组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入

电路的功率因素大于 0.94，以满足 DL/T781-2001 中三相谐波标准和 GB/T 17794.2.2-2003 中相关 EMI、EMC 标准。

2）后级的 DC/DC 变换器由 PWM 发生器控制前级 PFC 输出的 DC 电压、经过高频变压器输出后再整流滤波输出 DC 电
压等电路组成，用以实现将前级整流电压转换成电力操作系统要求的稳定的直流电压输出。

3）辅助电源在输入三相无源 PFC 之后，DC/DC 变换器之前，利用三相无源 PFC 的直流输出，产生控制电路所需的各路
电源。

4）输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测。DC/DC 的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测
等，所有这些信号用以 DC/DC 的控制和保护。

三相交
流输入

输入

EMI

交流
输入
检测
保护

三相无

PFC

源

AC/DC

图2-2 充电模块工作原理框图

辅助
电源

DC/AC

PWM

发生器

DC/DC

控制与保护

高频

变压器

模块监控

整流
滤波

输出
电压
电流
温度
检测

RS485

输出

EMI

直流
输出

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8 第二章 充电模块

2.3 主要功能

1．保护功能

1）输入过/欠压保护

模块具有输入过/欠压保护功能。当输入电压小于欠压设定值或大于过压设定值后，模块保护，无直流输出，保护指示灯
（黄色）亮。电压恢复到正常范围后，模块自动恢复工作。

2）输出过压保护/欠压告警

模块具有输出过压保护欠压告警功能。当输出电压大于过压设定值后，模块保护，无直流输出，告警指示灯（红色）亮。
模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

当输出电压小于欠压设定值后，模块告警，有直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠压告警消失。

3）短路回缩

模块具有短路回缩功能。当模块输出短路时，输出电流不大于 40％额定电流。短路因素排除后，模块自动恢复正常输出。

4）缺相保护

模块具有缺相保护功能。当输入缺相时，模块限功率，可半载输出。在输出电压为 260V 时输出 5A 电流。

5）过温保护

模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的保护指示灯（黄
色）亮，模块无电压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后，模块将自动恢复为正常工作。

6）原边过流保护

异常状态下模块整流侧出现过流，模块保护。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

2．其它功能

1）风扇温度控制

模块采用温度和电流联合控制风扇转动的方式。风扇转速分为停转、半转和全转三档，通过对输出电流和模块温度综合
考虑进行风扇调速控制。

2）故障显示

模块故障时，相关的告警信息以故障代码的形式在 LED 上实时的闪烁显示。按下显示切换按钮后 LED 回到电压显示。

3）通信功能

模块可以 RS485 方式与上位机通信。将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息发送给上位机，接受并执行上位机下
发的控制命令，见下表。

表2-1 HD22010-3 系列充电模块通信功能

序号 项目 指标 备注

将模块的保护信号（交流过、欠压，缺相，输出过、欠压，模块过温等信号）和故障信

1

2

3

4

遥信

遥测 测量充电模块的输出电压、电流，送模块表头显示并上报监控单元

遥控 根据监控单元的命令，控制充电模块的开/关机，均/浮充转换

遥调

号传递给监控单元

根据监控单元的命令，调节模块的输出电压

根据监控单元的命令，在10％～

100

％范围内调节充电模块的输出电流限流点

2.4 HD 系列模块

2.4.1 HD22010-3、HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3 模块

外观

HD22010-3、HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3 模块外观完全相同，见图 2-3。HD22020-3 和 HD11040-3 模块尺寸较
其它两种模块尺寸大。详细的机械参数见表 2-2。

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

同时具备手动控制功
能，可以屏蔽监控单元
的控制

图2-3 HD22010-3 充电模块外观

前面板

HD22010-3、HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3 充电模块前面板如下图所示。

紧固螺钉

LED显示面板

第二章 充电模块 9

手动调压
按钮

拨码开关

图2-4 HD22010-3、HD11020-3、HD22020-3、HD11040-3充电模块前面板

指示灯

显示切换
按钮

拉手盖板

风扇罩及
防尘网

1．LED 显示屏

显示模块的电压、电流或告警信息。由显示切换按钮进行输出电压和电流的显示切换。显示 3 位数字，电压显示精度为
±0.3V。至于充电模块的电流显示精度，HD22010-3 为±0.2A；HD22020-3 和 HD11020-3 为±0.4A；HD11040-3 为±0.8A。

出现模块告警时，LED 显示屏闪烁显示故障代码。

2．指示灯

模块面板上有 3 个指示灯，分别指示输入电源状态（绿色）、模块保护（黄色）和故障状态（红色）。正常运行时绿色灯
亮、有故障发生时红色灯亮、模块处于保护工作状态时黄色灯亮。

3．显示切换按钮

显示切换按钮用于切换 LED 显示屏的显示内容。如果 LED 正显示输出电压，按一下该按钮则显示输出电流，再按一下
该按钮则又显示电压。

4．手动调压按钮

面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。只有在手动方式下（通过模块面板上拨码开关的第一位
设置），该按钮才起作用。

5．拨码开关

拨码开关用于选择充电模块的控制方式和通信地址。

6．拉手盖板

模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向下平移，就会露出模块拉手。

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

10 第二章 充电模块

7．风扇罩及防尘网

风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。防尘网用于过滤灰尘以延长模块寿命。

后面板

HD22010-3、HD22020-3、HD11020-3、HD11040-3 充电模块的后面板如下图所示。

散热器

风道板

图2-5 HD22010-3 充电模块后面板

盖板

一体化插座

充电模块采用输入输出一体化插座，可热插拔，因此模块安装维护极为方便。

技术参数

HD22010-3、HD11020-3、HD22020-3、HD11040-3 充电模块技术参数见表 2-2。

表2-2 HD22010-3、HD11020-3、HD22020-3、HD11040-3 充电模块技术参数

类别 参数名称

323V～475V

45Hz～65Hz

176V～320V 88～160V

3

10％～110％ 10％～100％ 10％～110％ 10％～100％

325±5Vdc 165±5Vdc

198±1Vdc 99±1Vdc

485±10Vac

保护点

恢复点

313±10Vac

保护点

恢复点

80℃

保护点

60℃

恢复点

输入特
性

输出特
性

音响噪音

保护特
性

安规

输入电压

输入电流

交流输入频率

效率

功率因素

输出电压范围

额定输出电流

最大输出电流

软启动时间

输出恒流范围

稳流精度（20％限流）

纹波系数

稳压精度

均流不平衡度

输出短路回缩

输出过压保护

输出欠压保护

输入
过压

输入
欠压

缺相保护

过温

风扇温度控制

绝缘电阻

绝缘强度

HD22010-3 HD22020-3 HD11020-3 HD11040-3

（三相三线制）

10A

≤

≥92％

10A 20A 20A 40A

11A 21A 22A 42A

回缩电流≤40％额定电流，可自恢复

限功率输出

温度和电流联合控制风扇转动

试验电压

输入端、输出端短接后，在输入/输出端与外壳之间施加
分钟，无击穿或飞弧现象

5A/260V

1000Vdc

≥93％

≤±5％，（典型值3％，50％～

限功率输出

，输入端、输出端对外壳之间以及输入对输出之间的绝缘电阻

15A

≤

0.94

～8秒

≤±

0.1％

≤

≤±

<55dB

460±15Vac

335±10Vac

10A/260V

10A

≤

≥92％

0.5％

0.5％

100

％额定负载）

回缩电流≤40％额定电流，可自恢复

限功率输出

10A/130V

50Hz

、有效值为

≥93％

限功率输出

2000V

15A

≤

20A/130V

>10MΩ

的交流电压

1

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第二章 充电模块 11

类别 参数名称

静电放电抗扰性要求

振荡波抗扰性要求

传导辐射干扰

快速瞬变电脉冲群抗扰性

浪涌抗扰性要求

EMC

环境参
数

机械参
数

冷却方式

由射频场感应引起的传导骚扰
抗扰性要求

工频磁场抗扰性要求

阻尼振荡磁场抗扰度

射频电磁场辐射抗扰度

电压暂降、短时中断和电压渐
变抗扰性要求

工作温度

储存温度

相对湿度

大气压力

尺寸（长×宽×高）
（单位：mm）

重量

70～106kPa

HD22010-3 HD22020-3 HD11020-3 HD11040-3

GB/T 17626.2-1998

GB/T 17626.12-1998

EN 55022 Class A

GB/T17626.4-1998 Level 3

GB/T17626.5-1998 Level 3

GB/T17626.5-1998 Level 3

GB/T17626.8-1998 Level 4

GB/T17626.10-1998 Level 4

GB/T17626.3-1998 Level 3

IEC61000-4-11

95％ 0.5 Period

－10℃～40℃

－25℃～55℃

≤95％

413×110×257 466×139×288 413×110×257 466×139×288

8kg 15kg 8kg 15kg

自然冷和风冷结合，防尘设计

表

表

2 Level 3

2 Level 3

>30％ 25 Period

>90％ 250 Period

2.4.2 HD22005-3A、HD11010-3A 模块

HD22005-3A 和 HD11010-3A 两种模块的外观及接口定义完全相同。

外观

模块外观如下图。

图2-6 HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块外观

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12 第二章 充电模块

前面板

HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块前面板如下图所示。

手动调压电位器

坚固螺钉

LED显示面板

显示切换按钮

拨码开关

图2-7 HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块前面板图

指示灯

风扇罩及防尘网

拉手盖板

1．LED 显示屏

显示模块的输出电压或电流，由显示切换按钮进行切换。显示电压为 3 位，显示电压精度为±0.5V，显示电流精度为±

0.2A。

2．显示切换按钮

显示切换按钮用于切换 LED 显示屏的显示内容。如果 LED 正显示输出电压，按一下该按钮则显示输出电流，再按一下
该按钮则又显示电压。

3．指示灯

模块面板上有 3 个指示灯，分别指示输入电源状态、模块保护和故障状态。

4．手动调压电位器

模块面板上嵌入的电位器用来调整模块在手动状态下的输出电压。只有在手动方式下，调节该电位器才起作用。

5．拨码开关

用于选择充电模块的控制方式和通信地址。

6．风扇罩及防尘网

风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。防尘网用于过滤灰尘以延长模块寿命。

7．拉手盖板

模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向上平移，就会露出模块拉手。

后面板

HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块的后面板如下图所示。

图2-8 充电模块后背板布置图

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一体化插座

充电模块采用输入输出一体化插座，可热插拔，因此模块安装维护极为方便。

技术参数

HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块技术参数见表 2-3。

表2-3 HD22005-3A、HD11010-3A 充电模块技术参数

类别 参数名称

323V～475V

3

保护点

恢复点

保护点

恢复点

保护点

恢复点

70～106kPa

输入特性

输出特性

音响噪音

保护特性

安规

EMC

环境参数

机械参数

冷却方式

输入电压

输入电流

交流输入频率

效率

输出电压范围

额定输出电流

最大输出电流

软启动时间

输出恒流范围

稳流精度（20％限流）

纹波系数

稳压精度

均流不平衡度

输出短路回缩

输出过压保护

输入
过压

输入
欠压

缺相保护

过温

风扇温度控制

绝缘电阻

绝缘强度

静电放电抗扰性要求

快速瞬变电脉冲群抗扰性要
求

浪涌抗扰性要求

由射频场感应引起的传导骚
扰抗扰性要求

工频磁场抗扰性要求

电压暂降、短时中断和电压
渐变抗扰性要求

工作温度

储存温度

相对湿度

大气压力

尺寸（长×宽×高）

重量

4A

≤

45Hz～65Hz 45Hz～65Hz

≥90％

198V～320V 99V～160V

10％～110％ 10％～110％

320±5Vdc 165±5Vdc

482±6Vac

460±15Vac

316±6Vac

335±10Vac

85℃

75℃

413mm×110mm×257mm

5A 10A

5.5A 11A

～8秒

≤±1％

0.1％

≤

0.5％

≤±

≤±5％，典型值3％

<55dB <55dB

回缩电流≤40％额定电流，可自恢复

可恢复

风扇启动点55℃，停转点38℃

试验电压

输入端、输出端短接后，在输入/输出端与外壳之间施加
电压1分钟，无击穿或飞弧现象

IEC6100-4-2 Level 3

IEC61000-4-4 Level 3

IEC61000-4-5 Level 3

IEC61000-4-6 Level 3

IEC61000-4-8 Leve 3

IEC61000-4-11

－10℃～40℃

－25℃～55℃

≤95％

6kg

风冷，防尘设计

HD22005-3A HD11010-3A

（三相三线制）

3

1000Vdc

，输入端、输出端对外壳之间以及输入对输出之间绝缘电阻

暂降和中断：0～70％

323V～475V

4A

≤

≥90％

～8秒

≤±1％

0.1％

≤

0.5％

≤±

≤±5％，典型值3％

U

第二章 充电模块 13

（三相三线制）

50Hz

、有效值为

>10MΩ

2000V

的交流

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

14 第二章 充电模块

2.5 ER 系列模块

2.5.1 型号说明

充电模块型号说明如图 2-9。

产品系列见下表。

名称 型号 编码 单位 定购指南

充电模块

充电模块

2.5.2 工作原理

充电模块原理框图如图 2-10 所示，由单相有源 PFC 和 DC/DC 变换两个功率部分组成。在两功率部分之外还有输入 EMI
滤波器、辅助电源以及输入输出检测保护电路。

前级单相有源 PFC 用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入电路的功率因素达到 0.99，以满足
DL/T781-2001 中输入电流谐波标准。

后级的 DC/DC 电路由 DC/DC 变换器及其控制电路、整流滤波、输出 EMI 等部分组成，用以实现将前级整流电压转换成
电力操作系统要求的稳定的直流电压输出。

辅助电源在输入单相有源 PFC 之后，DC/DC 变换器之前，利用 PFC 的直流输出，产生控制电路所需的各路电源。

输入检测电路实现输入过欠压检测。DC/DC 的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测等，所有这些
信号用以 DC/DC 的控制和保护。

图2-9 充电模块型号说明

ER22005/S 02130580 PCS

ER11010/S

非标

PCS

根据系统要求配置个数

根据系统要求配置个数

2.5.3 主要功能

1．输入过/欠压保护

模块具有输入过/欠压保护功能。当输入电压大于过压设定值，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮；当输入
电压小于欠压设定值，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）闪烁。电压恢复到正常范围后，模块自动恢复工作，
工作指示灯（绿色）亮。

图2-10 充电模块工作原理框图

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第二章 充电模块 15

2．输出过压保护/欠压告警

模块具有输出过压保护欠压告警功能。当输出电压大于过压设定值后，模块保护，无直流输出，告警指示灯（红色）亮。
模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

当输出电压小于欠压设定值后，模块告警，有直流输出，工作指示灯（绿色）闪烁。电压恢复后，模块输出欠压告警消
失，工作指示灯（绿色）亮。

3．短路回缩

模块具有短路回缩功能。当模块输出短路时，输出电流不大于 40%额定电流。短路因素排除后，模块自动恢复正常输出。

4．过温保护

模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的告警指示灯（红
色）亮，模块无电压输出。当模块内部的温度恢复正常后，模块将自动恢复为正常工作，工作指示灯（绿色）亮。

5．风扇故障告警

当风扇出现堵转时，模块面板的告警指示灯（红色）闪烁，模块无电压输出。当风扇故障恢复后，模块将自动恢复为正
常工作，工作指示灯（绿色）亮。

6．风扇速度控制

风扇无级调速，通过对输出电流和模块温度综合考虑进行风扇调速控制。

7．通信功能

模块可以 RS485 方式与上位机通信。将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息发送给上位机，接受并执行上位机下
发的控制命令，见下表。

序号 项目 指标

1

2

3

4

2.5.4 模块外观

外观

ER22005/S 和 ER11010/S 充电模块外观如下图所示。

遥信

遥测

遥控

遥调

表2-4 充电模块通信功能

将模块的保护信号（交流过、欠压，输出过、欠压，模块过温等信号）和故障信号传递给监控单元

测量充电模块的输出电压、电流，上报监控单元

根据监控单元的命令，控制充电模块的开/关机，均/浮充转换

根据监控单元的命令，调节模块的输出电压

根据监控单元的命令，在

10%～100%

范围内调节充电模块的输出电流限流点

图2-11 充电模块外观

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

16 第二章 充电模块

孔

前面板

充电模块前面板如下图所示。

面板紧固螺钉

拨码开关

图2-12 充电模块前面板

指示灯

风扇罩及防尘网

拉手盖板

1．指示灯

模块面板上有 3 个指示灯，分别为工作指示灯（绿色）、保护指示灯（黄色）和故障告警灯（红色）。

2．拨码开关

拨码开关用于模块通信地址。

3．拉手盖板

模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向上平移，就会露出模块拉手。正常工作时，盖板必须复位，否则会挡住模块散热风
道。

4．风扇罩

风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。

后面板

充电模块的后面板如下图所示。

散热通风

输出插座

紧固螺钉

图2-13 充电模块后面板

充电模块采用输入输出一体化插座（金手指插座），可热插拔，因此模块安装维护极为方便。

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2.5.5 性能参数

第二章 充电模块 17

类别 参数名称

80V～286V

45Hz～65Hz

176V～320V 87V～160V

5.5A

3

10％～110％

325±5Vdc

198±3Vdc

EN 55022，Class A

-10℃～40℃

-25℃～55℃

70～106kPa

输入
特性

输出
特性

音响噪音

保护
特性

安规

EMC

环境
条件

机械
参数

冷却方式

MTBF

输入电压

输入电流

交流输入频率

效率

输入功率因数

输出电压范围

额定输出电流

最大输出电流

电压上升时间

输出恒流范围

稳流精度

负载电压纹波系数

稳压精度

温度系数（1/℃）

均流不平衡度

输出短路回缩

输出过压保护

输出欠压告警

输入过压保护点

输入欠压保护点

过温保护

风扇温度控制

绝缘电阻

绝缘强度

静电放电抗扰性要求

振荡波抗扰性要求

传导辐射干扰

快速瞬变电脉冲群抗扰性要求

浪涌抗扰性要求

由射频场感应引起的传导骚扰
抗扰性要求

工频磁场抗扰性要求

阻尼振荡磁场抗扰度

射频电磁场辐射抗扰度

电压暂降、短时中断和电压渐
变抗扰性要求

工作温度

储存温度

相对湿度

大气压力

尺寸（长×宽×高）

重量

ER22005/S ER11010/S

（单相）

10A

≤

≥91％

0.99

≥

5A 10A

（电压

～8秒（软启动时间）

≤±1％（20％限流测试）

286±10Vac

85±10Vac

GB/T 17626.2-1998

GB/T 17626.12-1998

GB/T17626.5-1998，Level 3判据B

GB/T17626.8-1998，Level 4判据B

GB/T17626.10-1998，Level 4

GB/T17626.3-1998，Level 3判据B

280mm×72mm×145mm

0.1％

≤

0.5％

≤±

0.2‰

≤

≤±5％（典型值3％，50％～

<55dB

回缩电流≤40％额定电流，可自恢复

，保护后无输出, 不可恢复

，保护后有输出,可恢复

过温保护点：80℃，恢复点60℃，精度：±5℃

采用温度和电流联合控制风扇转动的方式

试验电压

输入端、输出端短接后，在输入/输出端与外壳之间施加
电压1分钟，无击穿或飞弧现象

GB/T17626.4-1998，Level 3判据B

GB/T17626.5-1998，Level 3判据B

IEC61000-4-11

≤95％

3kg

风冷，防尘设计

>300,000小时

1000Vdc

260V） 11A

100

可恢复，恢复点

可恢复，恢复点95±

，输入端、输出端对外壳之间以及输入对输出之间的绝缘电阻

表2，

表2，

95% 0.5 Period 判据B

>30% 25 Period 判据B

>90% 250 Period 判据B

276±10Vac

Level 3 判据B

Level 3

判据

（电压

％额定负载）

165±5Vdc

99±3Vdc

10Vac

判据

B

，保护后无输出

，保护后无输出

B

130V）

，保护后无输出, 不可恢复

，保护后有输出,可恢复

50Hz

、有效值为

2000V

>10M

的交流

Ω

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18 第三章 监控系统

本章介绍电力操作电源系统中监控系统的组成结构和工作原理。有 PSM-E20、PSM-E11、PSM-E01、PSM-E02 几种型号
的监控模块可供选配。选配不同监控模块，系统的监控结构有所不同，下面分别介绍。

3.1 PSM-E20 监控系统

3.1.1 组成结构

图 3-1 为 PSM-E20 监控系统结构图。图中数字为各部件接入监控系统的允许个数。

第三章 监控系统

综合自动化系统

监控模块 PSM -E20 (1)

充电模块内部监控板

(1~40)

交流采样板

(1)

温度传感器 霍尔传感器

( 0~1)

配电监控模块 绝缘监测仪

(1~64)

直流采样板

图3-1 PSM-E20 监控系统结构

绝缘继电器

(1)

空气开关、接触
器、熔丝、防雷
器等

(0~1)

(0~1536)

(0~1) (0~12)

(2~4)

电池监测仪

从图中可以看出，电力电源监控系统核心部分为 PSM-E20 监控模块。监控模块收集下级监控部件的信息，将这些信息进
行分析和运算，然后进行显示、告警或者向下级监控部件发出控制命令。监控模块还将相关信息通过 Modbus、CDT91、
DNP3.0、IEC101 或 IEC103 规约上报到综合自动化系统，同时还接受综合自动化系统下发的控制命令，用于电站实现无
人值守。

监控模块为大屏幕 LCD 液晶显示，配合前面板按键，可完成设置、查阅、显示、事件记录等各项功能。

充电模块内部监控由其内部的监控板来完成。充电模块内部监控板采集充电模块输出电压和电流等模拟信号，以及充电
模块过温、保护和故障等开关信号，并将这些信号上送到监控模块。同时接受并执行监控模块下发的控制命令。

电力电源系统配电部分的监控工作由配电监控模块来完成。交流采样板和直流采样板将高压信号转换成低压信号后上送
到配电监控模块，霍尔传感器将负载电流和电池电流转换成低压直流电压后上送到配电监控模块，温度传感器将温度转
换为低压直流电压后也上送到配电监控模块。配电监控模块将这些模拟量进行处理后再上送到 PSM-E20 监控模块。同时
配电监控模块还将直接采集配电部分的开关量并上送到监控模块中。配电监控模块有 PFU-12 和 PFU-13 两种型号，
PFU-12 可以监测 17 路模拟信号、26 路开关信号和另外 4 路为复用信号，PFU-13 用于开关量检测扩展，可监测 24 路信
号。

电力电源系统绝缘监测部分的工作由绝缘监测仪或者绝缘继电器来完成。绝缘继电器只能监测系统母线绝缘情况，母线
绝缘状况下降到一定程度后，绝缘继电器触点状态改变，配电监控模块监测到这一信息后将上报到 PSM-E20 监控模块中，
监控模块发出母线绝缘故障的告警信号。绝缘监测仪监测母线绝缘情况，当母线绝缘状况下降到设定值时，将查找故障
支路，并上报到监控模块。监控模块将发出母线绝缘故障和某一支路绝缘故障的告警信息。详细内容参见

绝缘监测仪

。

电力电源所连接的电池部分的工作情况由电池监测仪来完成。电池监测仪将电池单体电压进行适当转换后上送到监控模
块中。

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3.1.2 监测的信号量

表 3-1 为监控系统可以监测的模拟量和开关量。

序号 信号名称 数量 可监测范围

1

交流电压

2

母线电压

3

电池组电压

4

负载电流

5

电池电流

6

电池环境温度

AC/AC电压 1

7

AC/AC电流 1

8

DC/AC电压 1

9

DC/AC电流 1

10

DC/DC电压 1

11

DC/DC电流 1

12

13

单体电池电压

14

馈电支路绝缘电阻及电容

序号 信号名称 数量 状态

1

2

3

4

5

6

7

8

9

馈出支路空开状态

电池熔丝通断状态

绝缘继电器告警状态

交流空开跳闸告警信号

交流接触器工作状态信号

防雷器故障信号

AC/AC故障

DC/AC故障

DC/DC故障

第三章 监控系统 19

表3-1 监控系统可监测的模拟量

2

2

2

2

2

1

216节

384路

表3-2 系统监测的开关量

0

路

0

段

0

组

0

路

-3000A～+3000A

路

-25℃～100℃

路

0

路

0

路

0

路

0

路

0

路

0

路

24*64

2

1

1

2

1

1

1

1

常开或常闭（可设置）

500V

～

275V

～

275V

～

3000A

～

400V

～

4000A

～

400V

～

4000A

～

400V

～

4000A

～

分两组测试

—

常闭

常开

常闭

常闭

常闭

常闭

常闭

常闭

3.1.3 功能

带 PSM-E20 监控模块的监控系统可以实现以下功能。

电池管理

在变电站或电厂中，直流电源不仅要为二次设备提供不间断直流电源，还要向断路器分合闸线圈提供冲击电流。电池组
在直流电源系统中的地位很重要，如何维护就成为非常重要的一个问题。PowerMaster 开关电源具有电池管理系统。它
采用二级监控模式，能对电池的端电压、充放电电流、电池房温度及其它参数作实时在线监测。可准确地根据电池的充
放电情况估算电池容量的变化，还能在电池放电后按用户事先设置的条件自动转入限流均充状态，通过控制母线电压来
完成电池的正常均充过程。并可自动完成电池的定时均充维护，均浮充电压温度补偿等工作，实现了全智能化，不需任
何人工干预。

电池管理的基本思想是：以电池充电电流为依据，控制充电模块由浮充转入均充；以充电电流，充电时间为依据，控制
充电模块由均充转入浮充。如果系统配有温度传感器，其浮充电压可根据温度作适当补偿。保证充电效果，以电池电流
和总负载电流作为主要参考依据（主要输入基准），通过调节模块输出电压及限流点，稳定负载电流，控制电池电流及
电压，防止电池充电过流，从而延长电池使用寿命。可参见图 3-2 电池管理曲线图，监控模块可以实施对电池的全自
动管理。为了实现此功能，各充电模块必须设置在“自动”工作状态。

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20 第三章 监控系统

电池管理曲线如图 3-2 所示：

U/I

U
I

初始充电 正常运行

2.35*N

2.25*N

0.1C10A

0.01C10A

3h 3h

N:电池组节数
C

:电池容量

10

0.01C10A

3h

图3-2 电池管理曲线图

正常运行自动恒流恒压

2.25*N

交流恢复交流中断

0.01C

2.35*N2.35*N

2.25*N

10A

t

 注意

电池单体均充、浮充电压应根据电池实际要求决定，图中数据仅供参考。

监控模块对电池的智能化管理主要体现在以下几种工作状态：

1．正常充电状态

监控单元自动记录均充和浮充的开始时刻，在上电（或复位）初始，如果监控单元发现均充过程尚未结束，则会继续进
行均充。如果上电（或复位）前是处于限流均充状态，则继续进行限流均充；如果是处于恒压均充状态，则继续进行恒
压均充。在限流均充时，当充电电压达到恒压均充电压值的时候，会自动转入恒压均充。

在浮充情况下，若浮充电流大于设定值（转均充参考电流），则监控单元会自动控制模块进行均充。

对电池进行均衡充电时，充电电流应该在监控模块设置的限流值上，此阶段为电池恒流充电阶段，电池的电压是随着时
间增加而增大的；当电池电压增大到一定值时，充电进入恒压阶段。在恒压阶段，充电电流不断减小，以充电电流减小
到 0.01C

A（稳流均充电流，由用户设定）为计时点，3 小时（稳流均充时间，由用户设定）后恒压充电阶段结束，充

10

电电压降低，投入浮充状态。至此正常充电过程完成。正常充电控制曲线如图 3-3：

电压

U/I

电流

计时点

状态

时间 视电池初始容量而定 视电池容量 3小时 /
电压 不定，上升趋势 2.35*N 2.35*N 2.25*N

电流 0.1CA 不定 不定 /

恒流均充 恒压均充 恒压均充 恒压浮充

图3-3 正常充电曲线图

时间

2．定时均充状态

用户可选择是否采用定时均充这种维护方式，还可对定时均充的时间间隔及每次均充的时间进行设定。一旦设定，电池
管理程序就可自动计算电池定时均充的时间，以便确定在何时启动定时均充，何时停止定时均充，所有这些操作都是自

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

第三章 监控系统 21

动进行的，运行维护人员可在现场通过监控单元上的显示来明确这一过程，也可在远程监控中心的主机上查看这一过程。
一般电池以每隔 30 天均充一次，每次均充 24 小时为宜，特殊情况必须根据电池说明书的实际的情况设置。

3．电池放电后均充状态

交流停电后，电池组对设备进行供电，放电终止后，再次恢复交流供电时，若电池电流大于设定值（转均充参考电流），
则监控单元会自动控制模块进行均充。在监控模块的软件设置中，放电终止后的均充转换条件为：电池充电电流

4．其它电池管理功能

z 设置功能

电池的均浮充电压均可通过键盘设置，用户可根据不同型号的电池，不同的电池电压灵活配置，极大地方便了用户管理。
均浮充电压设置好后，监控单元会根据当前的均浮充状态把电池端电压调节到设定的值。需要注意的是，若此时动力母
排上有模块发生通讯中断，则模块进入自动保护运行模式，输出电压降为 234V/117V，通讯正常后可自动退出保护运行
模式。

z 温度补偿

用户可选择是否对均浮充电压进行温度补偿，并可对温度补偿中心点、温度补偿系数进行设置。一旦设定，监控单元就
会根据电池房的温度自动对浮充电压进行调节，确保电池工作温度正常。

z 容量分析

用户可设置电池的充电效率、放电特性曲线等参数来调整电池容量的计算结果。监控单元可根据电池电流、充放电状态
以及充放电系数对电池容量进行估算，每隔 15 秒计算一次电池容量的变化量，并在菜单上实时显示出来，使用户能一
目了然地看到电池容量的实时变化。

z 自动与手动相结合

监控单元可在“自动”和“手动”两种方式下工作，在“自动”方式下，监控单元可自动完成上述的所有功能，完全不
需人工干预；在“手动”方式下，电池的管理交给维护人员来完成，维护人员可通过菜单控制电池的均浮充转换，调节
电压及模块限流点，还可以对模块作开关机控制，此时监控单元将只通过通讯采集各模块的数据及配电数据，不对模块
作任何控制处理，因而不会在放电后作自动均浮充转换，也不会启动定时均充，但仍可对电池的容量进行估算。由于长
期均充可能导致电池寿命下降，为了防止在“手动”方式下均充时间过长，监控单元会自动监视均充时间，当均充时间
超过用户设定的定时均充时间时，就会转入浮充。

z 异常处理

当直流电源系统异常运行时，为了保证电池不会因过充而受损，同时兼顾到负载需求情况，监控单元会自动把电池置为
浮充状态，并打开所有模块的限流点，直到系统恢复正常为止。这些异常情况包括：母线电压异常、馈电柜配电监控板
通讯中断、电池熔丝断。

告警

当电力电源系统异常时，监控系统将通过监控模块显示屏、监控模块面板告警指示灯、电力电源系统上的告警指示灯和
蜂鸣器发出告警。同时还通过监控模块上的 6 个告警继电器向远端发出告警信号。如果监控模块已经连接到了综合自动
化系统上，监控模块还会将告警信息上报到综合自动化系统中。表 3-3 为监控系统告警内容。

表3-3 监控系统告警名称和最大数量

告警名称 最大数量 告警名称 最大数量

馈出支路跳闸

电池组熔芯断

防雷器故障

母线绝缘下降

馈电支路绝缘下降

AC/AC故障

DC/AC故障

DC/DC故障

开关盒通讯中断

电池仪通讯中断

电池组剩余容量不足

充电屏通讯中断

动力母线过压

1536

2

1

2

384

1

1

1

64

12

2

1

2

交流欠压

交流停电

交流缺相

电池组过流

电池单体过压

电池单体欠压

电池温度异常

模块保护

模块故障

模块通讯中断

绝缘仪主机通讯中断

绝缘仪主机故障

绝缘从机通讯中断

6

2

6

2

216

216

1

24

24

24

1

1

16

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22 第三章 监控系统

告警名称 最大数量 告警名称 最大数量

动力母线欠压

控制母线过压

控制母线欠压

交流过压

后台通信

与后台综合自动化系统实现 RS232/RS485 通讯。通讯规约为 Modbus、CDT91、DNP3.0、IEC101 或 IEC103 协议中的一
种，用户可根据需要现场选择所需协议。

3.1.4 参数设置范围及默认值

用户可以通过监控模块配置各种参数，见表 3-4 和表 3-5。表 3-4 中所列用户参数为用户在实际运行时依据系统的实际配
置情况在现场可以进行设置的参数；表 3-5 中所列配置参数为系统固有的最大参数范围，系统在出厂调试时已经按照系
统要求配置完毕，在用户现场一般不能再修改。

序号 参数名 默认值 设置范围

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

交流缺相点

交流欠压点

交流过压点

合闸母线欠压点

合闸母线过压点

控制母线欠压点

控制母线过压点

电池组欠压点

电池组过压点

电池组过流点

模块输出电压下限

模块输出电压上限

绝缘告警门限电阻值

电池单体电压欠压点

电池单体电压过压点

末端电池单体电压欠压点

末端电池单体电压过压点

单体电压压差门限值

电池组标称容量

电池均充电压

电池浮充电压

电池转均充电流

电池充电限流点

定时均充周期

电池转浮充计时电流

电池转浮充计时时间

电池自动均充保护时间

电池手动均充保护时间

温补系数

温补中心点

电池组终止电压

放电保护时间

2

2

2

6

表3-4 用户参数范围以及默认值

绝缘从机故障

降压硅链异常

电池组过压

电池组欠压

220

323

437

200

260

198

242

216

260

0.15 C10

198

320

20.0

13.0

14.0

13.0

14.0

500

200

245

234

0.08 C10

0.10 C10

90.0

0.01 C10

3.0

24

24

0

25

200

5

200～323V

323～380V

380～475V

110V

110V

0.5～50kΩ（JYM-II）

1.0V

～单体过压点

单体过压点～

1.0V

～单体过压点

单体过压点～

400～5000mV

20～5000Ah

110V

110V

0.1～180天

0.01～0.02C

0.1～10小时

0.1～24小时

0.0～36小时

0～1000mV/

15～50

110V

1～20小时

系统减半

系统减半

系统减半

系统减半

系统减半

20V

20V

10

（℃。组）

℃，补偿范围

16

1

2

2

-14～45℃

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表3-5 配置参数范围以及默认值

序号 参数名 默认值 设置范围

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

系统类型

显示语言

COM5/6

COM7

模块个数

PFU-13个数

PFU-12个数

绝缘仪类型

绝缘仪主机个数

绝缘仪从机个数

从机检测母线号

电池仪个数

电池仪规约

主母线段数

降压单元

电池组数

交流输入路数

模块额定电流

负载电流系数

电池电流系数

温度系数

有无

DC/DC

DC/DC

有无

DC/AC

DC/AC

有无

AC/AC

AC/AC

通讯规约

通讯规约

1

DC/DC

电流系数

电压系数

DC/AC

电流系数

电压系数

AC/AC

电流系数

电压系数

1

1

220V 220V/110V/125V

中文

Modbus A5-CDT/A5-MODBUS/CDT91/Modbus/DNP3.0/IEC101/IEC103

A5-CDT/A5-MODBUS /DT91/Modbus/DNP3.0/IEC101/IEC103/

调试口

6

0

1 1~64

JYM-II JYM-II

1

1

母线

0

PBM1 PBM1/Modbus

1

段

有

1

组

1

路

10A 5A/10A/20A/40A

100

100

100

无

0

0

无

0

0

无

0

0

/English

中文

1～40

1～64

0～1

0～16

/1#母线/2#母线

母线

0～12

段/2段

有/无

组/2组

路/2路

20～3000

20～3000

0～100

无/有

0～1000

0～100

无/有

0～1000

0～100

无/有

0～1000

0～100

第三章 监控系统 23

调试口

3.2 PSM-E11 监控系统

3.2.1 组成结构

图 3-4 为 PSM-E11 监控系统结构图。图中数字为各部件接入监控系统的允许个数。

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24 第三章 监控系统

监控模块 PSM-E11 内置了配电监控模块，它直接采集交直流配电部分的信号。从图中可以看出，电力电源监控系统核心
部分为 PSM-E11 监控模块。监控模块收集下级监控部件的信息，将这些信息进行分析和运算，然后进行显示、告警或者
向下级监控部件发出控制命令。监控模块还将相关信息通过 Modbus、CDT91、DNP3.0、IEC101 或 IEC103 规约上报到
综合自动化系统，同时还接受综合自动化系统下发的控制命令，用于电站实现无人职守。

监控模块为大屏幕 LCD 液晶显示，配合前板按键，可完成设置、查阅、显示、事件记录等各项功能。

充电模块内部监控由其内部的监控板来完成。充电模块内部监控板采集充电模块输出电压和电流等模拟信号，以及充电
模块过温、保护和故障等开关信号，并将这些信号上送到监控模块。同时接受监控模块下发的控制命令并执行。

电力电源系统配电部分的监控工作由 PSM-E11 监控模块直接完成。交流采样板和直流采样板将高压信号转换成低压信号
后上送到监控模块，霍尔传感器将负载电流和电池电流转换成低压直流电压后上送到监控模块，温度传感器将温度转换
为低压直流电压后也上送到监控模块进行处理。监控模块还将直接采集配电部分的开关量进行处理。

电力电源系统绝缘监测部分的工作由绝缘监测仪或者绝缘继电器来完成。绝缘继电器只能监测系统母线绝缘情况，母线
绝缘状况下降到一定程度后，绝缘继电器触点状态改变，配电监控模块监测到这一信息后将上报到 PSM-E11 监控模块中，
监控模块发出母线绝缘故障的告警信号。绝缘监测仪监测母线绝缘情况，当母线绝缘状况下降到设定值时，将查找故障
支路，并上报到监控模块。监控模块将发出母线绝缘故障和某一支路绝缘故障的告警信息。详细内容参见

电力电源所连接的电池部分的工作情况由电池监测仪来完成。电池监测仪将电池单体电压进行适当转换后上送到监控模
块中。

图3-4 PSM-E11 监控系统结构

绝缘监测仪

。

3.2.2 监测的信号量

表 3-6 和表 3-7 为监控系统可以监测的模拟量和开关量。

序号 信号名称 数量 可显示范围

1

2

3

4

5

6

序号 信号名称 最大数量 状态

1

2

3

4

5

交流电压

母线电压

电池组电压

负载电流

电池电流

电池环境温度

1

1

1

1

1

1

馈出支路空开状态

电池熔丝通断状态

绝缘继电器告警状态

交流空开跳闸告警信号

防雷器故障信号

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表3-6 系统监测的模拟量

0

路

0

段

0

组

0

路

-240A～+240A

路

-25℃～100℃

路

表3-7 系统监测的开关量

14

1

1

1

1

常开或常闭（可设置）

～

～

～

～

常闭

常开

常闭

常闭

500V

275V

275V

240A

3.2.3 功能

带 PSM-E11 监控模块的监控系统功能与带 PSM-E20 监控模块的监控系统功能完全一样，参见 3.1.3 功能。

3.2.4 参数设置范围及默认值

第三章 监控系统 25

用户可以通过 PSM-E11 监控模块配置各种参数，其参数设置范围及默认值与 PSM-E20 监控模块完全一样，参见 3.1.4

数设置范围及默认值。

3.3 PSM-E01 和 PSM-E02 监控系统

PSM-E01 监控系统包括充电模块内部的监控电路，以及监控模块（PSM-E01），此外系统还可能从外部接入绝缘监测继
电器（监控模块内部具有简单的母线对地电压监测功能）、故障信息以干节点方式输出的电池检测仪等设备。

PSM-E01 监控系统主要为合作厂家设计，用以组成小容量配置的直流系统，可应用于 35kV 以下低端变电站和各类用户
变的直流操作电源系统。配合电力用高频开关充电模块，PSM-E01 监控系统可完成智能化电池管理和直流系统监测及告
警。PSM-E01 监控系统具备远程管理功能，可选择通过 Modbus、CDT91 规约和综合自动化系统通讯上报数据，用于电
站实现无人职守。

PSM-E02 监控系统除没有后台通信功能外，其它功能与 PSM-E01 监控系统完全相同。

3.3.1 系统监测的信号量

PSM-E01 监控系统监测各模拟量和开关量，在 PSM-E01 监控模块的 LCD 屏上显示或发出告警。

模拟量

表3-8 PSM-E01 监控系统监测的模拟量

序号 信号名称 数量 输入范围 可显示范围 误差 备注

1

交流电压

2

母线电压

3

电池组电压

4

负载电流

5

电池电流

6

电池环境温度

7

正负母线对地电压 1段0～

注：表中描述的误差只是

1

1

1组0～320Vdc 0～320V

1

1

1路250uA～330uA

PSM-E01

序号 信号名称 状态 信号特点 备注

1

馈出支路空开状态

2

电池熔丝通断状态

3

绝缘继电器告警状态

4

交流空开跳闸告警信号

5

电池单体异常状态

6

防雷器故障信号

2Vac

路0～

段0～

路0～

路 －

标准信号

320Vdc 0～320V

75mVdc 0～1500A

75mVdc～＋75mVdc －1500A～＋1500A±0.5

320Vdc 0～320Vdc

监控模块采样误差，不包含信号变送器（或交流采样板）本身的转换误差

0

电流信号 －15℃～＋50℃ ±2℃

表3-9 监控系统监测的开关量

常闭 外部所有馈出开关信号合并为一路信号输入

常闭 电池组输入熔断器熔断故障状态

常开 外接绝缘继电器检测母线的绝缘状态

常闭 直流系统的交流总输入开关状态或跳闸信号

常闭 外接电池巡检仪检测单体电池和电池组的状态

常闭 直流系统的交流总输入的C级防雷状态信号

～

500V

±2％额定值 需配合艾默生交流采样板

0.5

±

％额定值

0.5

±

％额定值

0.5

±

％额定值

％额定值

±2％额定值 需选择

需配合分流器使用

需配合艾默生温度传感器

PSM-E01

告警节点接
态，0V为开断状态，常开
或常闭接入方式可以设置

内置绝缘检测方式

12V

参

A1M61S2

为闭合状

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26 第三章 监控系统

输出信号

序号 信号名称 数量 说明

1

声音告警信号

2

告警指示灯信号

3

告警继电器输出

4

串行通信口

3.3.2 功能

序号 名称 内容 备注

电池

1

2

3

根据用户设置的均浮充转换参数，对电池进行自动均浮

管理

充管理、限流充电管理、温度补偿、电池核容测试。

根据用户设置的自动均充保护时间，完成对电池的均充

电池

保护

均充
保护

系统异常时转浮充

电池分流器断线、负载分流器断线

电池熔丝断、交流空开跳、馈出空开跳、防雷器故障告
警，电池单体异常告警

母线绝缘下降

交流过欠压、停电告警（交流电压＜

告警

母线电压、电池电压过欠压告警

电池充电过流告警

系统电流不平衡

电池组温度异常告警

模块保护、故障告警，模块通讯中断

监控模块故障

表3-10 监控系统输出信号

12Vdc

1

1

1

2

驱动电压，推荐使用

12Vdc

驱动电压，推荐使用发光二极管型的告警指示灯，颜色为黄色

接点容量：

具有
该串行口输出到后台计算机。通讯规约为

220Vdc/300mA，250Vac/1A。

RS232或者RS485

12V

两种串行口对外通讯，但是不能同时使用。所有模拟量和开关量都可以通过

表3-11 监控系统功能

50V）

压电陶瓷蜂鸣器

系统告警量干节点输出只能合并为这一个信号输出

Modbus或CDT91协议

可进行最大48小时的手动均充操作

手动均充和自动均充的保护时间不同，需要分别设置

电流检测分流器损坏或其连线断开

选择外置绝缘检测方式时表示绝缘继电器有告警；选择内置
绝缘检测方式时表示
限

（负荷电流＋蓄电池充电电流）与充电模块输出电流之和偏
差较大

电池温度在－15℃～45℃范围以外告警，并停止电池温度补
偿

监控模块内部

PSM-E01

12V、5V

电源异常

检测到正负母线对地压差超

后台

4

通信

3.3.3 外观及结构

外观

PSM-E01 监控模块关外如图 3-5 所示。

与后台监控实现

CDT91

或

RS232/RS485

协议，用户可根据需要现场选择所需协议

通讯。通讯规约为

Modbus

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前面板

PSM-E01 监控模块前面板如图 3-6 所示。

第三章 监控系统 27

图3-5 监控模块外观

图3-6 PSM-E01 监控模块前面板

前面板包括 2 个指示灯、1 个复位按钮、1 个 LCD 显示屏和 6 个功能键。

后面板

后面板如图 3-7 所示。

图3-7 PSM-E02 监控模块后面板

后面板包括一个后盖板，两排接线端子，两颗接地螺母（其中 P1 为绝缘检测地线螺母，P2 为监控模块机壳接地螺母）
和 4 颗安装螺钉。

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28 第三章 监控系统

3.3.4 监控模块器件清单

选择 PSM-E01 和 PSM-E02 监控模块时，必须从我司配置的器件如表 3-12 所示。

名称 型号规格 数量 BOM编码 生产厂家 备注

监控模块

监控模块

监控附件

温度传感器

MONI01ZSL 1 04115949

3.3.5 参数设置范围及默认值

维护级参数

PSM-E01 监控模块系统维护级参数设置范围以及默认设置见下表。

序号 参数名 默认值 设置范围

1

系统类型

2

系统语言

3

模块个数

4

交流采样

5

交流输入相数

6

负载分流器

7

降压单元

8

绝缘方式

9

温度传感器

10

负载分流器容量

11

电池分流器容量

表3-12 PSM-E01 和 PSM-E02 监控模块的器件清单

PSM-E01 1 02311419

PSM-E02 1 02311435

MONI01FJ 1 02233166

表3-13 PSM-E01 监控模块系统维护级参数设置范围以及默认值

220/05

中文

1

有

三相

有

有

内置

有

100

100

220/05、110/10、220/10、110/20、220/20、110/40

ENGLISH

中文、

1～16

有/无

三相、单相

有/无

有/无

内置、外置、无

有/无

1～1500 A

1～1500 A

艾默生

艾默生

艾默生

艾默生

RS232/485

含

不含通信口

必选

可选

通信口

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

用户级参数

PSM-E01 监控模块系统主要用户级参数设置范围以及默认设置见下表。

表3-14 PSM-E01 监控模块系统主要用户级参数设置范围以及默认设置

序号 参数名 默认值 设置范围

1

交流欠压点

2

交流过压点

220V

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

系统合母欠压点

220V

系统合母过压点

220V

系统控母欠压点

220V

系统控母过压点

220V

系统电池组欠压点

220V

系统电池组过压点

电池组过流点

220V

系统模块下限

220V

系统模块上限

220V

系统绝缘告警压差门限

电池组标称容量

220V

系统电池均充电压

220V

系统电池浮充电压

电池转均充电流

电池转均充容量

电池充电限流点

定时均充周期

电池转浮充计时电流

电池转浮充计时时间

电池自动均充保护时间

电池手动均充保护时间

温补系数

温补中心点

220V

系统放电终止电压

放电保护时间

交流停电15分钟以上再来电是否均充 否

后台通信协议

后台通信协议波特率

80％ 50％～90％

323

437

200

260

198

242

216

260

0.15 C10

198

320

200

100

245

234

0.08 C10

0.10 C10

90.0

0.01 C10

180

24

24

0

25

200

2

CDT91 CDT91/MODBUS

9600 600/1200/2400/4800/9600/19200BPS

100～380V

220～456V

196～322V （110V

196～322V （110V

196～250V （110V

196～250V （110V

198～322V （110V

198～322V （110V

0.02～0.30 C

196～322V （110V

196～322V （110V

20～320V （110V

10

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

系统减半）

10～2000Ah

196～320V （110V

196～320V （110V

0.02～0.30 C

0.02～0.30 C

10

10

系统减半）

系统减半）

0.1～360天

0.01～0.02 C

10

30～360分钟

0.5～36小时

0.1～48小时

0～1000mV/（℃.组）

0～45

℃，补偿范围－15～45℃

196～240V （110V

系统减半）

0.1～15小时

是、否

第三章 监控系统 29

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

30 第四章 系统部件

通讯电路

4.1 绝缘监测仪

JYM-II 绝缘监测仪是 PowerMaster 智能高频开关电力操作电源系统的组件之一，用于在线监测直流母线对地绝缘状况和
各支路的接地电阻和电容。JYM-II 绝缘监测仪分主机和从机两部分。主机监测电力操作电源系统的母线绝缘情况，从机
监测系统输出支路的绝缘情况。每个主机内部带有一个从机。

4.1.1 工作原理

绝缘监测仪工作原理框图如下图所示。

C1 C2

Vs

第四章 系统部件

放大

A/D

S1

电路

绝缘监测仪工作时分为常规检测和支路巡检。常规检测是在系统正常运行时实时监测正负母线的对地电压，测算母线绝
缘电阻值。在发生母线绝缘下降时发出报警信号，点亮故障灯，并将故障标志上送监控模块，同时启动低频信号投向各
支路。若支路有接地电阻，则穿套在该支路的互感器会感应出电流信号，经过放大后进入 AD 采样，计算出该支路的接
地阻抗，再从中分离出阻性和容性电流即可得出该支路的接地电阻值。

当支路接地电容较大时（超过 2uF），会影响支路接地电阻的检测精度。JYM-II 绝缘监测仪采用了电容自动补偿技术解
决这一问题。通过计算出的支路电容大小，绝缘监测仪内部投入相应大小的一组电容，并通过校正线让低频交流信号反
方向穿过该支路的互感器，以抵消支路原有接地电容的影响。

4.1.2 功能特点

绝缘监测仪的主要特点如下：

1．实时监测和支路巡检相结合，保证监测的实时性。

2．RS485 串行口，与监控模块通讯。

3．可监测一段或两段独立运行的直流母线，对于母线电压等级无需额外设置。

4．采用主从结构，每个从机可监测 24 个支路，单段母线最多可带 16 个从机，两段母线最多可带 32 个从机，满配置时
可巡检 768 条支路。从机内部自带辅助电源，可以与主机远距离工作。

5．当支路电容较大时，具有自动电容补偿功能，保证支路接地电阻检测的精度。

6．通过监控模块可以设置告警限，适应不同地区的气候条件。

7．可以监测正负母线绝缘等值下降情况。

8．装置内部具有自检功能，便于维护。

9．主机具有两段母线绝缘故障告警干接点输出。

交流
信号

绝缘监测仪

R1 R2 Rs

CPU电路

接监控模块RS485

图4-1 绝缘监测仪工作原理框图

Rd1

设备

设备

1

n

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

4.1.3 技术参数

绝缘监测仪技术参数见下表。

序号 项目 技术条件

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

表4-1 绝缘监测仪技术参数

环境温度

相对湿度

工作电源

功耗

重量

电压测量精度（0～320V）

绝缘电阻告警门限

可带从机数

可监测支路数

系统接地电阻测量精度

支路接地电阻测量精度
（单条支路接地电容不超过 30uF）

支路巡检时间

低频信号幅频

通讯接口

结束告警回差

80～320Vdc

1

0.5～50k

1

2

40％

－5～+40℃

≤90％

<20W

主机：

％（满量程）

～32个

最大

0～2kΩ：1kΩ

2～50kΩ：15％

纯阻性支路

容性支路

～

约4V，10±

RS485

<4kg

Ω（省缺为

768路

0

4s

0.1Hz

<1.5kg

从机：

20kΩ）

0～2k

Ω：1kΩ

2～25kΩ：15％

25kΩ：2kΩ或30％

～

第四章 系统部件 31

4.2 电池监测仪

本电池监测仪主要面向国内发电厂和变电站内电池组的检测，有 EBU01 和 EBU02 两种型号。其小型化的结构设计可适
应电气柜狭小的安装空间。电池监测仪的主要功能是将电池单体电压进行适当转换后上报到监控模块中。

4.2.1 外观结构

EBU01 和 EBU02 的外观结构如下图所示。

图4-2 电池监测仪外观

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32 第四章 系统部件

EBU01 和 EBU02 的安装采用标准 35MM 导轨形式，具体如下图所示。

4.2.2 功能

1．EBU01 检测 2 路温度、1 路电流、24 节电池单体电压。EBU02 检测 19 节电池单体电压。

2．能根据电池单体电压自动分成 2V、6V、12V 三档测量以提高测量精度。

3．电池监测仪开机时，任一测量通道的电压大于约 36V 时，电池监测仪关闭所有测量通道，停止测试。告警灯会闪烁。
必须断电消除故障才能恢复测试。

4．在电池监测仪运行过程中，任一测量通道的电压大于约 16.7V 时，电池监测仪关闭所有测量通道，停止测量并自动复

位，如果复位后检测到的电压仍大于 16.7V 时，重复以上过程。复位过程中告警灯会闪烁，此过压消除后电池监测仪可
自行恢复正常工作。

图4-3 电池监测仪底部

4.2.3 技术参数

电池监测仪的技术参数如下表所示。

输入电压范围

功耗

工作环境温度

工作环境相对湿度

70～106kPa

大气压

机械尺寸(宽

重量

通信波特率

电池组总电压

电池电流1路

电池温度2路

电池单体1～24节电压

电池单体1～19节电压

表4-2 电池监测仪技术参数

参数名称 参数范围及误差 测量误差 备注

80～320Vdc

15W

＜

10％RH～90％RH

)x(高)x(深) 135mm×90mm×75mm

80～320V

－10～＋50℃

2kg

约

9600bps

－4～4V，霍尔传感器量程

－25～75℃

0.100～16.500V

0.100～16.500V

-3000～3000A

0.3％

±

0.5％

±

±1℃

0.2％

±

0.2％

±

电池单体电压累加所得

EBU01

适用于

EBU02

适用于

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

4.3 交流自动切换盒

4.3.1 工作原理

交流自动切换盒工作原理框图见下图。

交流自动切换盒以交流 1 路输入为主回路，交流 2 路输入为备用回路。当交流 1 路电压异常（包括交流失压、过压、欠
压、缺相等）且交流 2 路电压正常时，切换盒将切断驱动电压 1，使接在交流 1 路上的接触器 1 触点断开。切换盒驱动
电路接到接触器 1 触点已经断开的反馈信号后，将提供驱动电压 2，使接在交流 2 路上的接触器 2 触点闭合，从而将交
流输入自动切换到交流 2 路。一旦交流 1 路电压恢复正常，切换盒将切断驱动电压 2，然后接通驱动电压 1，从而将交
流输入自动切换回交流 1 路。如果两路电压均异常，交流自动切换盒将切断两路驱动信号，两路接触器触点均断开，从
而切断两路交流输入。系统上电和切换过程存在 3～5 秒的延迟。

交流自动切换板首先输出高压使接触器可靠吸合，然后输出低压直流信号，维持接触器的吸合状态，以便延长接触器使
用寿命，提高接触器可靠性。

交流自动切换盒提供的两路驱动信号具有互锁性质，通过选用合适的交流接触器，还可以实现机械联锁。

第四章 系统部件 33

图4-4 交流自动切换盒原理图

4.3.2 技术参数

交流自动切换盒的技术参数见表 4-3 和表 4-4。

序号 名称 参数指标 备注

1

2

3

4

5

6

7

序号 基准点 系统动作线电压（Vac）

1

2

3

4

5

6

供电电源输入类型

输入电压范围

交流采样信号输入类型

接触器驱动能力

高压吸合电压

低压维持电压

切换时间

3

过压恢复点

电压偏低点

偏低恢复点

欠压恢复点

100～300Vac

过压点

欠压点

表4-3 交流自动切换盒的技术参数

两路单相

三相交流

每路小于

220Vdc

12Vdc

表4-4 控制继电器动作电压指标

500mA

秒

220V

幅值

对于推荐的接触器冲击电流约

断电后加电启动时间为8秒

对应

470±5

440±7

329±5

358±7

270±5

304±7

6.5V

2A

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34 第四章 系统部件

4.4 电压调节器

电压调节器型号为 EC22002/M，配合 ER22005S 充电模块使用。面对 10kV 变电站以下低端用户、铁路系统和各行业专
用直流系统。电压调节器采用 CPU 控制，可设计成冗余方式，提高可靠性，组屏方便，外形美观大方。电压调节器分为
110V 和 220V 两种。

电压调节器型号说明见图 4-5。

型号分类见下表所示。

名称 型号 编码 单位 定购指南

电压调节器

电压调节器

EC 220 02 / M

220直流
额定输出电流2A
额定输出电压220Vdc
直流变换器

图4-5 电压调节器型号说明

表4-5 订货信息

EC22002/M 0231159 PCS

EC11004/M PCS

根据系统要求配置个数

根据系统要求配置个数

4.4.1 工作原理

电压调节器工作原理框图如图 4-6 所示。

降压硅链电路将 260V 直流输入降到 230V 直流电压后输出，满足降压要求。继电器通过控制降压硅链的投放节数来达到
稳定输出电压的目的。辅助电源为控制电路和继电器提供工作电源。检测电路检测输出电压和电压调节器温度。控制电
路根据检测电路的反馈信息控制继电器和风扇转速。

4.4.2 外观结构

外观

电压调节器的外观如下图所示。

图4-6 电压调整器原理框图

图4-7 电压调节器外观

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第四章 系统部件 35

前面板和后面板

电压调节器前、后面板如下图所示。电压调节器拉手隐藏在前面板中，将盖板向上平移，就会露出拉手。电压调节器工
作时应将拉手盖板恢复到图示位置，否则将影响散热。电压调节器采用输入输出一体化插座，不支持热插拔。

紧固螺钉

4.4.3 性能指标

环境要求

工作温度

储存温度

相对湿度

大气压力

冷却方式

特性参数

拨码开关

前面板 后面板

图4-8 电压调整器面板

项目 指标

-10℃～40℃

-25℃～55℃

70～106kPa

95%

≤

自然冷、风冷结合

指示灯

拉手盖板

上盖板

插座

下盖板

输入电压

输入电流

输出电压范围

额定输出电流

电压调节器外形尺寸

电压调节器重量

音响噪音

绝缘电阻

绝缘强度

安规

EMC

MBTF

4.4.4 功能

风扇控制

风扇采用温度和电流联合控制转动的方式。风扇速度从 0 到全速无级调速。

项目

198Vdc～286Vdc 99Vdc～143Vdc

标准等级

231±5V 115.5±2.5V

2A

210mm×72mm×145mm

2.5A

≤

2.5A

，最大

<2kg

<55dB

输入输出之间及其对外壳绝缘电阻

输入输出端与外壳间承受

CQC

符合

Class A

>250,000小时

安全标准

EC22002/M EC11004/M

5A

≤

，可承受冲击50±

（长×宽×高）

5A/20mS 4A

>10MΩ

2000Vac 50Hz

，最大5A，可承受冲击50±

10A/20mS

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36 第四章 系统部件

电压调节控制

用面板上的拨码开关可以进行控制母线输出电压，调节范围如下表所示。

值

0V

降压

5V

降压

10V

降压

15V

降压

20V

降压

25V

降压

30V

降压

35V

降压

自动调节

运行指示

电压调节器面板上有 3 个指示灯，功能如下。

颜色 功能 正常状态 异常状态 异常原因

绿色 电源指示灯

黄色 输出过流指示灯

红色 故障指示灯

110V电压调节器压降值

降压

2.5V

降压

降压

7.5V

降压

10V

降压

12.5V

降压

15V

降压

17.5V

降压

自动调节

亮

灭

灭

0V

5V

拨码开关位 220V 电压调节器压降

自动/手动

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

闪烁

亮或闪烁

亮或闪烁

0

输入过压或欠压

输出电流大于
灯闪烁

输出过流超过一段时间后，红灯亮
风扇故障，红灯亮
调节器过温，红灯闪烁

1 2 3

拨码开关无效

220V/2.2A（或110V/4.4A

）时黄灯亮；手动模式时黄

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5.1 EDCF-1 插框系统

EDCF-1 插框系统（对外型号为 EDCF-1，对内型号为 EDCF11Z）主要面对用户变电站、开闭所、铁路系统以及各行业
专用直流系统的用户。配合 PSM-E01 或者 PSM-E02 监控模块、ER22005/S 或者 ER11010/S 充电模块、电压调节器等核
心部件使用，方便合作厂设计小型直流系统。该插框系统美观大方，可以灵活组屏且成本低廉。该产品仅仅是一个半成
品，到合作厂后还需要进行二次设计，然后才能发往最终用户。

5.1.1 外观结构

EDCF-1 插框正面如图 5-1 所示。

第五章 插框系统 37

第五章 插框系统

图5-1 EDCF-1 插框

安装好整流模块和监控模块后，EDCF-1 插框系统整体外形图如图 5-2 所示。

图5-2 EDCF-1 插框系统外形图

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38 第五章 插框系统

部件位置如图 5-3 所示。

充电模块

充电模块

2安装位置

监控模块安装位置

电压调节器安装位置

1安装位置

交流电压检测板

C级防雷装置

接地螺钉

交流输入开关

电池输入开关

电压调节器输出短接开关

配电转接板

5.1.2 系统功能

EDCF-1 插框系统将一路交流电压变换成两路直流电压，即合闸母线电压和控制母线电压。它还可以实时检测交流输入
开关、C 级防雷装置、电池开关状态，以及合闸母线电压、控制母线电压、蓄电池组电压、蓄电池组电流、负荷输出总
电流和单相交流电压。在外接了相关设备后，还可以检测一路温度信号、系统绝缘状态、直流电流输出开关状态以及电
池状态。

在上述信息出现异常后，EDCF-1 插框将通过监控模块 PSM-E01 或 PSM-E02 的串口和干接点输出相应报警信息。

5.1.3 系统技术参数

EDCF-1 插框系统技术参数见表 5-1。

类别 名称

输入参数

输出参数

充电模块2转接板

充电模块1转接板

图5-3 EDCF-1 插框部件位置

表5-1 EDCF-1 插框系统技术参数

输入方式

输入电压

频率

直流输入

直流馈出回路

浮充电压

均充电压

纹波系数

稳压精度

稳流精度

充电模块间电流不均衡度

输入欠压保护点

充电模块输出欠压告警

45～55Hz

196Vdc

313±10Vac

指标

220V 系列 110V 系列

一路单相交流输入，

0～220Vac±20%

一组蓄电池，0～300V，0～50Ah 一组蓄电池，0～160V，0～50Ah

一路直流总输出连接端子

～均充电压

0.5

％（典型值

286Vdc

浮充电压～

0.1％

≤

≤±

≤±1％（20％～

≤±5％（50％～

198V 99V

L/N/PE

99Vdc

0.1％）

100

％额定电流变化）

100

％负载）

～均充电压

浮充电压～

143Vdc

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

第五章 插框系统 39

类别 名称

绝缘特性

环境温度

音响噪音

机械参数

输出对地

输入对地

输入对输出

工作环境温度

存储环境温度

单个插框外形尺寸（高×宽×深）

单个插框重量

5.2 KZD110/220-A 插框系统

KZD110/220-A 插框系统（对外型号为 KZD110/220-A，对内型号为 KZDRAZ，以下简称 KZD 插框系统）主要面对 35kV
变电站以下用户，配合 PSM-E01 和 PSM-E02 监控模块使用，方便合作厂设计小型直流系统，美观大方、灵活组屏、成
本低廉。该产品仅仅是一个半成品，到合作厂后还需要进行二次设计然后才能发往最终用户。

5.2.1 外观结构

KZD 插框系统正面如图 5-4 所示。

2kVac

，漏电流≤

－5℃～＋40℃

－25℃～＋55℃

55dB

≤

（离机柜正前方1m处）

145mm%406mm%324mm

10kg

约

（不包括模块）

指标

220V 系列 110V 系列

30mA

，时间

1min

，无飞弧

KZD 插框系统背面如图 5-5 所示。

图5-4 KZD 插框系统正面（已安装监控模块）

图5-5 KZD 插框系统背面

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

40 第五章 插框系统

KZD 插框系统部件位置如图 5-6 所示。

5.2.2 系统功能

KZD 插框系统可以监测电池熔丝状态，采集一路三相交流输入电压，合闸母线电压，蓄电池电压，蓄电池电流和负载总
电流。

在 KZD 插框内还有如下信息的采集已经预留出相应接口，需要在进行二次设计时提供：

z 交流输入开关故障跳闸
z 绝缘继电器故障（也可使用 PSM-E01/E02 内置绝缘继电器）
z 防雷器故障
z 直流输出开关故障跳闸故障（只要考虑 1 路即可，如需要也可全部串联后接入）
z 控制母线电压（只有系统组成的降压硅链输出才能提供，只需连接正极即可）
z 电池巡检仪故障
z 1 路温度传感器信号

图5-6 KZD 插框系统部件位置

PowerMaster 智能高频开关电力操作电源 用户手册

5.2.3 系统技术参数

KZD 插框系统技术参数见表 5-2。

类别 名称

输入参数

输出参数

保护参数

绝缘特性

环境温度

音响噪音

机械参数

表5-2 技术参数

输入方式

输入电压

频率

直流输入

直流馈出回路

浮充电压

均充电压

纹波系数

稳压精度

稳流精度

充电模块间电流不均衡度

输入过压保护点

输入欠压保护点

充电模块输出欠压告警

输出对地

输入对地

输入对输出

工作环境温度

存储环境温度

单个机柜外形尺寸（高×宽×深）

单个机柜重量

380Vac±15％

45～55Hz

196 Vdc

485±10Vac

313±10Vac

第五章 插框系统 41

指标

220V 系列 110V系列

一路三相四线制

一组蓄电池，0～

一路直流总输出连接端子

浮充电压～

0.1％

≤

0.5

≤±

0.5％（20％～100

≤±

≤±5％（50％～

198V 99V

2kVac

，漏电流≤

－5℃～＋40℃

－25℃～＋55℃

55dB

≤

281.5mm%618mm%452.5mm

15kg

约

320V，0～100Ah

～均充电压

％（典型值

（离机柜正前方1m处）

（不包括模块）

98Vdc

286 Vdc

0.1％）

％额定电流变化）

100

％负载）

30mA

，时间

1min

浮充电压～

，无飞弧

～均充电压

143 Vdc

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42 第六章 壁挂式电源系统

6.1 工作原理

EDCS-220/10H 和 EDCS-110/20H 电力操作电源系统（以下简称电源系统）为壁挂式系统。系统配置监控模块、充电模
块、电压调节器等部件，同时可以选配外置绝缘监测继电器、电池巡检仪等设备。EDCS-220/10H 对应 220V 输出电压，
EDCS-110/20H 对应 110V 输出电压。以下介绍按照 220V 系统展开，110V 系统仅仅是输出电压减少一半和输出电流增加
一倍，其他与 220V 系统完全一样。

电源系统在两路交流输入电源中自动选择一路给充电模块供电。充电模块将交流变换成直流后一方面对蓄电池组充电，
另一方面给合闸负荷供电，同时再经过电压调节器调压后向控制负荷供电。监控模块监测电源系统中各种模拟量和数据
量，向远端监控系统上报电源系统各种运行数据，也可以通过其后部的干接点输出电源系统故障信息。系统工作原理如
图 6-1 所示。

第六章 壁挂式电源系统

6.2 主要特点

采用开关电源特有的模块化设计，冗余热备份。

超宽的电压输入范围，电网适用性强，可用于环境相对恶劣的场所。

充电模块可带电插拔，在线维护，方便快捷。

充电模块采用国际最新软开关技术，转换效率高，电磁干扰小。

硬件低差自主均流技术，模块间输出电流不平衡度典型值为±3％。

充电模块通过 CE 安规和电磁兼容认证，可靠、安全。

开放式接口设计，具有强大的通讯功能，很方便实现与变电站 RTU 装置或电厂计算机监控系统 DCS 相连。

蓄电池自动管理及保护，实时自动监测蓄电池工作状态及各项参数。配合电池巡检仪使用更加方便监测蓄电池组及其各
单体电池的故障状态。

内置绝缘监测继电器，也可以外置绝缘继电器或者绝缘监测仪，灵活方便且实时监测直流母线绝缘状况。

图6-1 电源系统工作原理图

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6.3 系统组成

电源系统组成部分如图 6-2 所示。主要有充电模块、监控单元、电压调节器、配电单元等组成。

电源指示灯

告警指示灯

监控模块

电压调节器

充电模块（2个）

安装孔（4个）

第六章 壁挂式电源系统 43

进出线孔

电压调节器
短路开关

图6-2 电源系统系统结构示意图

进出线孔

充电模块有两种 ER22005/S 和 ER11010/S，两种充电模块外观及接口完全相同。EDCS-220/10H 配置的充电模块型号为
ER22005/S；EDCS-110/20H 配置的充电模块型号为 ER11010/S。

电压调节器分为 220V 和 110V 两种，型号分别为 EC22002/M 和 EC11004/M。

电源系统使用的监控模块是 PSM-E01 和 PSM-E02 两种型号的监控模块中的一种。PSM-E01 具有与后台通信的功能，

PSM-E02 不具有该功能。其它方面，两种监控模块完全相同。

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44 第六章 壁挂式电源系统

6.4 技术参数

电源系统技术参数见表 6-1。

类别 名称 220V 系统 110V系统

220Vac±20%

45～55Hz

196Vdc

输入参数

输出参数

绝缘特性

环境温度

音响噪音

机械参数

输入方式

输入电压

频率

直流输入

直流馈出回路

浮充电压

均充电压

纹波系数

稳压精度

稳流精度

充电模块间电流不均衡度

输出欠压保护点

充电模块输出欠压告警

输出对地

输入对地

输入对输出

工作环境温度

存储环境温度

单个机柜外形尺寸（高×宽×深）

单个机柜重量

表6-1 技术参数

两路单相交流输入

一组蓄电池，300V，50Ah

3

180±10Vdc 90±10Vdc

路合闸馈出回路，3路控制馈出回路

～浮充电压

均充电压～

0.1％

≤

0.5

≤±

％（典型值

≤±1％（20％～

≤±5％（50％～

198V 99V

2kVac

，漏电流≤

－5℃～＋40℃

－25℃～＋55℃

55dB

≤

（离机柜正前方1m处）

700mm×450mm×261.5mm (

20kg

约

L/N/PE

98Vdc

286Vdc

0.1％）

100

％额定电流变化）

100

30mA

％负载）

，时间

含指示灯高为

1min

，无飞弧

一组蓄电池，150V，50Ah

～浮充电压

均充电压～

290 mm)

143Vdc

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附录一 系统接线方案

PowerMaster GZDW 系列接线方案分为四大类共 9 种，见表 1。

表1 接线方案

接线方案分类 接线方案 参考接线图

无降压装置

单电池组单母线分段

单电池组单母线不分段

双电池组单母线分段，双组充电模块单一电压输出

双电池组单母线分段，三组充电模块单一电压输出

有降压装置

有降压装置

无降压装置

有降压装置

有降压装置

无降压装置

有降压装置

无降压装置

GZDW30

GZDW32

GZDW34

GZDW31

GZDW33

GZDW35

GZDW40

GZDW42

GZDW44

附录一 系统接线方案 45

1

附图

3

附图

5

附图

2

附图

4

附图

6

附图

7

附图

8

附图

9

附图

80A,100A

160A,200A可选

S262UC S262UC

6A~63A可选

GZDW30 接线方案

图1

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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46 附录一 系统接线方案

80A,100A

160A,200A可选

80A,100A

160A,200A可选

GZDW31 接线方案

图2

S262UC

6A~63A可选

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

S262UC S262UC

6A~63A可选

GZDW32 接线方案

图3

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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附录一 系统接线方案 47

80A,100A

160A,200A可选

80A,100A

160A,200A可选

GZDW33 接线方案

图4

S262UC

6A~63A可选

S262UC

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

S262UC S262UC

6A~63A可选

GZDW34 接线方案

图5

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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48 附录一 系统接线方案

80A,100A

160A,200A可选

80A,100A

160A,200A可选

GZDW35 接线方案

图6

S262UC S262UC

6A~63A可选

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

S262UC

GZDW40 接线方案

图7

S262UC

6A~63A可选6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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附录一 系统接线方案 49

80A,100A

160A,200A可选

S262UC

6A~63A可选

S262UC

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

GZDW42 接线方案

图8

此外，目前还有按照相控电源管理模式，要求两组蓄电池配置三套充电机的系统组成模式，即 GZDW44 系统方案，见
图 1-13。这种系统一般运用在电厂的 110V 控制电源系统，少数重要的 220KV 和 500KV 变电站也在使用。其中充电机 I
和 II 作为蓄电池的浮充电机长期并联到负荷母线上，容量可适当较小；而充电机 III 提供蓄电池的均充充电，容量较
大，一般处于备用状态。这种系统设计时需要考虑监控系统信号的切换和屏蔽，避免误告警。

80A,100A

160A,200A可选

S262UC

6A~63A可选

GZDW44 接线方案（一）

图9

S262UC

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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50 附录一 系统接线方案

80A,100A

160A,200A可选

S262UC S262UC

6A~63A可选

GZDW44 接线方案（二）

图10

6A~63A可选

80A,100A

160A,200A可选

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