電源模塊在電力配網自動化DTU系統中的應用

    在電力行業中RTU[1]、DTU[2]、FTU[3]、TTU[4]等設備是配網自動化系統中的開關監控裝置，適用于城市、農村、企業配電網的自動化工程，完成環網柜、柱上開關的監視和保護以及通信等自動化功能，配合配電子站、主站實現配電線路的正常監控和故障識別、隔離和非故障區段恢復供電，在電力行業有著廣泛的應用。這些設備的內部設計上非常相似，其對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一般安裝在常規的開閉所（站）、戶外小型開閉所、環網柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關設備的位置信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量等數據的采集與計算，對開關進行分合閘操作，實現對饋線開關的故障識別、隔離和對非故障區間的恢復供電。部分DTU還具備保護和備用電源自動投入的功能。

    DTU系統的工作原理

    配電終端DTU的功能可以通過軟件組態配置實現靈活組合，DTU功能模塊實時監測高壓線路電壓、線路電流、零序電流、設備狀態等運行及故障信息，完成遙信、遙測、遙控功能，實現配網自動化的實時監控；保護功能實現線路故障就地檢測、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準通信規約，除具備終端內部數據管理功能，對外還可轉發配電室或開閉站內電能表、PLC及直流屏數據，通過一個標準統一接口與主站系統通信完成數據傳輸等功能。配電終端采用集散式設計模式，強大的軟、硬件組態配置功能既滿足了DTU實時性要求，也實現了數據存儲記錄功能，同時又可實現線路微機保護獨立配置功能，成功解決了測控、保護、通訊兼容共存問題，達到了簡化站點設備種類的目的。

    電源模塊在DTU系統中的應用

    系統供電說明：AC/DC電源輸出24V或者48V電壓，一方面分別給DC/DC模塊進行供電，另外給蓄電池或者超級電容充電；當市電斷電的時候，蓄電池提供備用電源。遙測系統需要隔離供電，主板需要5V輸入的電壓供電，通信系統也需要5V隔離供電。

    電源選型推薦

    整個DTU系統的電源解決方案，主要考慮到不間斷供電的問題，所以需要雙電源供電的一個供電形式，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，這個電源一般兩路輸出，一路給后級的板卡進行供電，一方面給后級的蓄電池或者是超級電容進行充電；另外的一部分就是蓄電池或者超級電容，這個主要是在市電斷電的情況下，保證整個系統的正常運行。另外，電網對于EMC方面的要求比較苛刻，特別是浪涌方面，需要完全滿足4級的要求。主電源和蓄電池都掉電時，系統掉電保持時間500mS以上。

    根據上面的應用描述，我們推薦選用金升陽MBP500-2A54D54的接線式電源，它具備電池充電功能，可對48V 鉛酸電池充電；工業級工作溫度：-40℃～+70℃；2500VAC 高隔離電壓；最大瞬時過功率達540W；優越的EMC性能；接線式安裝。

    另外，如果鉛酸電池的電壓值為24V，還可以選用金升陽公司的MBP300-2A27D27的接線式電源，可對24V的鉛酸電池充電，穩態功率達到351W。

    遙測系統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題；另外這個電源同時需要滿足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，輸出過壓、短路、過流保護；裸機滿足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，選擇前級電源功率范圍30-50W之間，選擇后級電源功率范圍在10W～20W之間。

    URB4824LD-30WHR3具備1500VDC隔離電壓，18-75V輸入電壓范圍，24V穩定電壓輸出，30W電源輸出功率，效率高達90%，自帶散熱片封裝，具備UL與CE認證，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90%，具備UL與CE認證。