一、引言

高壓直流電源與傳統的UPS相比，具有技術先進、可靠性高、可維護性好、經濟合理、投資成本低、占地面積小、安全適用、能耗低等明顯的競爭優勢。因此，它完全可以替代UPS為IT服務器供電，產品可廣泛使用于移動、電信、聯通等通信運營商以及銀行、保險、證券、政府、220KV以上的變電站、各類大中型發電廠中的各類服務器和計算機機房中。
         HVDC高壓直流電源系統廣泛應用于通信設備高壓直流供電、火電廠、水電廠、地鐵、鐵路信號直流供電和高等級變電站直流電源中；提供不間斷直流電源。
         HVDC高壓直流電源系統，是我公司研發的新一代電源產品。電源模塊采用現代電力電子技術和工業控制技術的最新成就開發，內置CPU集散式控制方式，工作穩定可靠。通過CE安規、電磁兼容標準認證，通過國家、行業產品型式檢驗；采用風冷散熱方式，模塊的效率得到提高。體積和重量大大降低。
         監控模塊采用觸摸屏界面技術，可以開關整流模塊、DC/DC模塊、DC/AC逆變模塊以及其他數據采集模塊組成通信自動化電源系統，實現電源系統的人機界面交互操作、各功能單元的設置和協調運行、系統運行狀態的監測、運行數據的上傳下達以及智能化電池管理。監控模塊組成的系統具備遠程管理功能，可選擇通過MODBUS、CDT91規約和綜合自動化系統通信上報數據，用于工作機房實現無人職守。
二、系統特點

u        多種容量充電模式選擇，實現一定容量配置的最優性能價格比。

u         110V/220V電壓輸出，方便系統的配置選型。

u        充電模塊采用風冷卻方式，統一接口方式，設計簡單，通用性強。

u        具有輸出電壓和電流平滑調節的功能。

u        充電模塊智能控制，提供數據通訊接口。

u        充電模塊硬件低差自主均流，保證系統的可靠運行。

u        監控模塊采用觸摸屏界面技術，實現電流系統的人機界面交互操作。

u        分散多級監控系統，實現監控系統的簡單可靠。

u        模塊化結構，組屏簡單，配置靈活。

u        組建配套齊全，可以提供全方位的解決方案。

三、系統的組成部件
         系統的典型配置為20A模塊構成240A、10A模塊構成150A一體系統。20A模塊最大構成400A分屏系統，10A模塊最大構成250A分屏系統。
         系統的基本組成部件有以下部分，其基本功能如下：
         監控單元：監控模塊是直流屏的控制中心，擔負著“上傳”“下達”的任務。下層系列配電監控盒擔負交、直流電檢測及故障信號上送的任務。
         交流配電單元：將兩路或一路市電，分配到整流模塊；并配有C、D兩極防雷保護系統。
         整流模塊：將交流變換成直流（AC/DC），給負載供電，同時對電池充電。
         直流配電單元：通過直流空開或熔斷器輸出到列頭柜，再由列頭柜輸出到各服務器，給服務器提供直流電源。2組電池輸出（NT3熔絲），電流400A～630A；負載分路4路（NT2熔絲），電流125A～400A。
         電池組：保證交流停電時，提供不間斷直流供電。電池電壓2V或12V，數量為120節或者20節。
         電池巡檢儀：實時檢測每節電池的端電壓，并上送給監控單元。
         絕緣監測儀（列頭柜中）：對直流母線、輸出分路對大地的絕緣狀況的監測。母線絕緣檢測只能監測正、負母線對地絕緣不良，支路絕緣監測不僅可以監測正、負支路對地絕緣不良，還能給出絕緣接地電阻的大小。

四、系統使用范圍

u        凡是計算機系統使用LCD顯示器的地方都可以使用HVDC（使用CRT的不可以用）；

u        電信、移動、聯通、網通的數據機房、IDC機房；

u        電廠或變電站中的數據機房；

u        銀行、保險、證券公司的數據機房。

五、使用環境條件

u        工作環境溫度：-10℃～+40℃，相對溫度不大于90％（+25℃時），無冷凝。

u        海拔高度：≤2000m。

u        無劇烈振動和沖擊，垂直傾斜度不超過5％。

u        工作環境應為導電爆炸塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。

六、工作原理及參數
         HVDC高壓直流系統由交流配電、整流模塊、直流配電、列頭柜、電監控、電池巡檢、絕緣監控、監控單元、機柜等部分組成，如圖所示。

1、特點：
         與-48V系統相比，HVDC采用的是浮地系統（保證人身安全），因此，直流輸出必須增加絕緣監測。
         與-48V系統相比，HVDC的電池節數多，此必須增加電池巡檢儀。
         HVDC高壓直流電源系統采用組態式一體化監控系統，分散控制、集中管理的設計思想，各個子監控單元有自己的微機處理器獨立運作，各自實現自己的控制功能，使整個系統的可靠性提高。
         各子監控單元采用了模塊化設計，可以根據系統輸出容量大小和饋電分配路數的需要通過配置不同數量的模塊，滿足用戶不同的需求。這種模塊化、積木式的設計，能夠使系統組成方式更加靈活。
2、系統技術指標

3、模塊技術指標

4、安規及EMC的標準等級

七、監控系統
         監控系統是高壓只留有電源系統的另一個核心部件，由一個主監控與若干個子監控組成。由EMU10主監控與子監控組成的監控系統應用了當前最新的微機控制技術，模塊化設計，配有標準RS-485、RS-232或以太網接口，可方便地實現與后臺綜合自動化系統的對接，實現四遙功能。
1、EMU10主監控特點

u        采用ARM9高性能CPU結構，具有高效的事件管理和數據處理能力，提供了較多的擴展功能；

u        采用7寸真彩TFT液晶顯示，觸摸式圖形化操作，方便用戶使用和現場維護；

u        現場可用U盤升級主程序；

u         多種通訊接口；

u        串口RS485:5個；RS232:1個；網絡接口：2個；

u        USB口：3個；開關量檢測輸入：8路；干結點輸出：9路；

u        三級集散式監控。

整機采用分布式監控系統，所有模擬量和開關量在底層處理后，通過數字通訊傳送到監控單位。抗干擾性強，同時這種工作方式使系統擴容方便，可根據用戶的需求配置相應的充電柜和饋電柜數量。

2、EMU10原理框圖

3、EMU10主監控功能

u        提供入機接口，通過7寸真彩顯示屏和觸摸屏，實現系統運行參數顯示、系統控制操作、系統參數設置和系統維護等。

u        監測雙路交流供電電壓和交流接觸器狀態：當一路電壓掉電、電塔過高或過低、缺相、電網三相不平衡時自動將系統供電切換到另一路并發出聲光報警。

u        對設備發生下列狀況進行保護并發出報警：交流電壓異常、充電裝置故障、母線電壓異常、蓄電池異常、母線接地、支路絕緣故障等。

u         巡檢充電模塊的輸出電流和工作狀態：當模塊有故障時，監控系統發出聲光報警信號，并自動重新均分充電模塊負載。

u         在本地貨遠端可以控制充電模塊的輸出電壓、限流值。

u        監測各直流饋電輸出的電壓、電流、各饋電輸出開關狀態、熔斷器狀態、絕緣狀態和降壓模塊狀態，當發生異常情況時發出聲光報警。

u         監測電池電壓及充放電電流：根據蓄電池的充電特性曲線及特點，控制充電機自動完成對蓄電池的充電及充電方式的轉換。對單體蓄電池狀態進行在線監測，放電、充電電壓隨溫度自動補償。

u        具有母線分段支路絕緣選線功能，支持絕緣阻值過低報警。

u        支持多種標準通訊協議，RS232或RS485串行通訊接口，支持1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS波特率，可方便地與電力自動化系統對接。

u        遙測量主要包括：直流母線電壓、充電模塊電流電壓、電池數據等。

u        遙信量主要包括：充電模塊及監控系統正常工作狀態、故障工作狀態、直流母線過/欠壓、直流饋線絕緣狀況、進線開關狀態、浮/均充狀態、交流輸入的保護信號等。

u        監控系統對重要故障信息提供7組繼電器常開接點輸出，也可以外加開出模塊擴展。

u         實時運行曲線顯示，可以監視最近1小時的各測量點的電壓電流波形；放電曲線和數據保存，歷史放電曲線查看。

u        網絡查看功能，內置網絡服務，用戶可以在聯網的電腦上用IE登錄監控系統查看運行情況。

u        配有USB接口，能夠讀寫U盤，實現軟件升級或者文件備份功能。

u        幫助功能，軟件提供了簡單的操作幫助。