產品特點
HVDC具有以下特點：
1、HVDC系統的電池在輸出端，即使HVDC本身出故障，電池仍然可以給負載供電，保障系統不間斷供電。
2、HVDC系統並機是直流並聯，只有同電位的問題，控制簡單，而且並機失敗也不會導致系統癱瘓，至多就是不均流。
3、HVDC系統並機數量不受限制，理論上可以做到無窮大，一般可以做到40台並聯。
4、HVDC系統採用 N + X並聯，整機系統的負荷可以工作在60%～70%的負載，整機效率可以達到95%以上。由於電池的存在， N+1或 N+ X冗餘並聯，一台模組出故障，系統也不會發“最後通牒”，至多只是預警。
5、HVDC系統採用組態式一體化監控系統，分散控制、集中管理，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。
6、各子監控單元採用了模組化設計，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組，滿足用戶不同的需求。這種模組化、積木式的設計，能夠使系統組成方式更加靈活。
7、HVDC系統接線簡單，維護方便，支持線上熱插拔。
8、HVDC系統可靠性高、可維護性好、投資成本低、能耗低、占地面積小。
9、輸入電壓範圍寬，適應能力強。
10、系統具備完善的電池管理功能和絕緣監測功能。
系統組成
系統結構簡單，主要由監控器、整流模組、交流配電單元、直流配電單元、電池組、電池巡檢單元和絕緣監測單元組成。
監控器（ZHM05、ZHM07H）
ZHM05（ZHM07H）監控器是整個系統的控制中心，肩負著“上傳”和“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傳的任務。
整流模組（ZHR2406000、ZHR24015K）
將交流整流成直流（AC/DC），給負載供電，同時對電池進行充電。
交流配電單元
將兩路或一路市電，分配到整流模組，並配有C、D兩極防雷保護系統。
直流配電單元
通過直流空開或熔斷器輸出到列頭櫃，再由列頭櫃輸出到各伺服器，向伺服器提供直流電源。
電池組
保證交流停電時，提供不間斷直流供電。電池電壓一般選2V或12V，數量為120節（2V）或者20節（12V）。
電池巡檢單元
實時檢測每節電池的端電壓，並上傳給監控單元。
絕緣監測單元
監測直流母線、輸出分路對大地的絕緣狀況。母線絕緣監測只能檢測正、負母線對地絕緣是否不良；支路絕緣監測不僅可以檢測正、負支路對地絕緣是否不良，還能檢測出絕緣接地電阻值的大小。
系統技術指標
ZHDCS系列高壓直流電源系統技術參數見表1。
表1 ZHDCS系列高壓直流電源系統技術參數
| 項目 | ZHDCS240系列 | |
| 交流輸入 | 交流輸入電壓（V） | 250～500（三相三線） |
| 電網頻率（Hz） | 45～55 | |
| 輸入過壓告警 | 可設定（默認值510VAC） | |
| 輸入欠壓告警 | 可設定（默認值240VAC） | |
| 直流輸出 | 直流額定電壓（V） | 240 |
| 直流電壓範圍（V） | 195～295 | |
| 穩壓精度（%） | ≤±0.5 | |
| 穩流精度（%） | ≤±0.5 | |
| 峰—峰值雜音電壓 | ≤0.5 | |
| 輸出限流 | （10%～110%）×額定值 | |
| 效率（%） | ≥95 | |
| 噪音（dB） | ≤55 | |
| 母線過壓 | 可設定（默認值為300V） | |
| 母線欠壓 | 可設定（默認值為190V） | |
| 電池管理 | 電池組浮充電壓 | 可設定（默認值270VDC） |
| 電池組均充電壓 | 可設定（默認值282VDC） | |
| 均充時限 | 可設定（默認值10小時） | |
| 放電測試時間 | 可設定（默認值10小時） | |
| 定期均充 | 可設定（默認值720小時） | |
| 電池組溫度補償 | 可設定（默認值-2mV/℃） | |
| 電池環境溫度告警 | 可設定（默認值35℃） | |
| 單電池過壓 | 可設定（默認值2.5V） | |
| 單電池欠壓 | 可設定（默認值1.8V） | |
| 浮充轉均充觸發 | 可設定（默認值0.08C） | |
| 均充轉浮充觸發 | 可設定（默認值0.01C） | |
ZHR系列整流模組
ZHR系列整流模組的技術參數
ZHR系列整流模組的技術參數見表2。
表2 ZHR系列整流模組的技術參數
| 項目 | ZHR2406000 | ZHR24015K | |
| 交流輸入 | 輸入電壓（V） | 250～500（三相三線制） | |
| 輸入電流（A） | ≤15（有效值） | ≤30（有效值） | |
| THDI | ≤5% | ||
| 功率因數 | ≥0.99 | ||
| 交流輸入頻率（Hz） | 50±5 | ||
| 效率（%） | ≥94 | ≥95 | |
| 直流輸出 | 輸出電壓範圍（V） | 195～295 | |
| 額定輸出電流（A） | 20 | 50 | |
| 最大輸出電流（A） | 22 | 55 | |
| 電壓上升時間（s） | 3～10（軟啟動時間） | ||
| 輸出恆流範圍（A） | 2～（22±0.5） | 5～（55±0.5） | |
| 穩流精度 | ≤±0.5%（20%～100%限流測試） | ||
| 峰—峰值雜音電壓 | ≤0.5% | ||
| 穩壓精度（%） | ≤±0.5 | ||
| 溫度係數（1/℃） | ≤±0.2‰ | ||
整流模組的機械特性
圖1 ZHR2406000、ZHR3366K模組外形ZHR2406000、ZHR3366K模組外形如圖1所示。
模組尺寸（長×寬×高）：88×345×222（mm）。模組重量：<5.5kg。
圖2 ZHR24015K、ZHR33615K模組外形ZHR24015K、ZHR33615K模組外形如圖2所示。
模組尺寸（長×寬×高）：316×372×88（mm）。模組重量：<10kg。
監控系統
監控系統是高壓直流電源系統的另一個核心部件，由主監控器與若干個子監控組成。在本系統中，主監控ZHM05H與ZHM07H套用了當前最新的微機控制技術，配有CAN通信接口，使模組與監控能夠快速進行通信。同時監控還配有標準的RS485、RS232或乙太網接口，可方便地實現與後台自動化系統的對接，實現四遙功能。
ZHM05H主監控
ZHM05H監控器主要由主機板、核心板、顯示背板、繼電器板和直流採樣板等組成，其監控特點包括：
1、採用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。
2、採用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。
3、採用主流穩定的LINUX作業系統核心，系統運行更加穩定可靠。
4、內置直流採樣及開關量輸入、輸出單元，映射物理通道，配置靈活。
5、系統內部多串口並行通信，確保了採樣數據的實時性，做到實時快速檢測和控制。
6、整機採用分散式監控系統，所有模擬量和開關量在底層被處理後，通過數字通信傳送到監控單元。抗干擾能力強，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櫃和饋電櫃數量。
7、多樣的上位機通信接口，極大地方便了與遠端監控的對接。
8、軟體升級方式多樣化，可以用隨身碟升級，也可以通過網路接口線上遠程進行升級。
ZHM05H主監控的功能包括：
1、提供人—機接口，通過對角線為17.78cm的真彩觸摸式液晶顯示屏，實現系統運行參數顯示、系統控制操作、系統參數設定和系統維護等功能。
2、監控具備遙控、遙信、遙調和遙測等四遙功能。
3、監測雙路交流供電電壓和交流接觸器狀態。當一路交流掉電、電壓過高或過低、缺相、電網三相不平衡時，系統將供電自動切換到另一路並發出聲光報警。
4、監測整流模組的輸入、輸出和工作狀態。當模組故障時，監控系統發出聲光報警信號。此外還可配置模組的浮充、均充電壓等參數。
5、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、絕緣狀態和降壓模組狀態，當發生異常情況時發出聲光報警。
6、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，控制整流模組自動完成對蓄電池的充電及充放電方式的轉換，對單體蓄電池狀態進行線上監測。
7、對設備發生下列狀況進行保護並發出報警信號：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。
8、具有支路絕緣選線功能，支路絕緣阻值過低報警。
9、支持多種標準通信協定。監控具備RS232或RS485串列通信接口，支持2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s波特率，可方便地與動環監控系統對接。
10、監控系統對重要故障信息提供8組繼電器常開接點輸出，並可以外加模組擴展。
11、實時顯示運行曲線，監視各測量點的電壓電流波形；保存放電曲線和數據，查看歷史放電曲線。
12、配有USB接口，能夠讀寫隨身碟，實現軟體升級和檔案備份功能。
圖3 ZHM05H外形尺寸ZHM05H外形尺寸（長×寬×高）為262×61×162（mm），如圖3所示。
ZHM07H主監控
ZHM07H監控器各項功能主要由主機板和液晶實現。主機板上主要包含串口通信、電源電路、B碼對時、CAN通信、開出節點5個部分。其中串口通信為485通信，包含了對上通信和對下子監控通信；電源電路將12V輸入電源轉化成各種內部使用電源；CAN通信是監控和整流模組的通信接口；開出節點包括監控自身故障和系統故障這兩個開出節點。
ZHM07H主監控的特點包括：
1、採用穩定的UC/OS作業系統核心，使系統運行更加穩定可靠。
2、多串口並行通信，確保了採樣數據的實時性，真正做到監控系統的實時快速控制和監測。
3、軟體升級方式多樣化，可以通過485接口進行升級。
4、提供人—機接口，通過128×96LCD液晶，實現系統運行參數顯示、系統控制操作、系統參數設定和系統維護等。
5、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，控制整流模組自動完成對蓄電池的充電及充電方式的轉換。線上監測單體蓄電池狀態，放電、充電電壓隨溫度自動補償。
6、整流模組數據採集與控制，開關機管理，休眠管理。
7、後台通信採用通信行業標準和Modbus協定，RS485串列通信接口，支持2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s速率。
8、監控對自身故障和系統故障提供開出節點，具有B碼對時功能。
9、告警統計輸出和記錄存儲功能，能存儲1024條記錄。
ZHM07H主監控的功能包括：
1、提供人—機接口，通過128×96LCD液晶，實現系統運行參數顯示、系統控制操作、系統參數設定和系統維護等。
2、監測雙路交流供電電壓和交流接觸器狀態。當一路交流掉電、電壓過高或過低、缺相、電網三相不平衡時，系統將供電自動切換到另一路並發出聲光報警。
3、對設備發生下列狀況進行保護並發出報警：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。
4、巡檢整流模組的輸出電流和工作狀態：當模組有故障時，監控系統發出聲光報警信號。管理整流模組休眠。
5、在本地或遠端可以控制整流模組的開/關機。電池充電以及均/浮充轉換。
6、在本地或遠端可以連續調整模組的輸出電壓和限流值。
7、監測各直流饋電輸出的電壓和電流，各饋電輸出開關狀態、熔斷器狀態和絕緣狀態，當發生異常情況時發出聲光報警。
8、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，控制整流模組自動完成對蓄電池的充電及充電方式的轉換。線上監測單體蓄電池狀態，放電、充電電壓隨溫度自動補償。
9、後台通信採用通信行業標準和Modbus協定，RS485串列通信接口，支持2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s速率。
10、遙測量主要包括直流電壓、整流模組電流、交流電壓、電池端壓、負載電流、電池電流、單電池電壓等。
11、遙信量主要包括充電模組及監控器正常工作狀態、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。
12、監控對自身故障和系統故障提供開出節點，具有B碼對時功能。
13、告警統計輸出和記錄存儲功能，能存儲1024條記錄。
14、通過485對上串口升級程式。
圖4 ZHM07H主監控主機板盒外形尺寸
圖5 ZHM07H主監控液晶顯示器ZHM07H由主機板盒和液晶顯示器兩部分組成，兩者通過排線相連。主機板外形尺寸（長×寬×高）為205×110×30（mm），如圖4所示。液晶顯示器外形尺寸（長×寬×高）為130×57×16.1（mm），如圖5所示。
