CN103151790B - 一种智能型移峰填谷的供电系统 - Google Patents

一种智能型移峰填谷的供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能型移峰填谷的供电系统,与维护监控中心和通信设备相耦接,该系统包括:高频开关电源装置、直流供电装置(含磷酸铁锂蓄电池)以及监测控制装置;其中,所述高频开关电源装置、与所述直流供电装置、监测控制装置以及通信设备相耦接;所述监测控制装置,与所述高频开关电源装置、直流供电装置以及维护监控中心相耦接;本发明通过磷酸铁锂蓄电池作媒介实现了电网负荷移峰填谷的方式供电,有效地避免了电网负荷不平衡,电网负荷过大的问题,达到节能减排效果,减少用电费用。

Description

一种智能型移峰填谷的供电系统
技术领域
[0001]本发明涉及电源技术领域,具体地说,是涉及一种智能型移峰填谷的供电系统。
背景技术
[0002]长期以来,电网用电不平衡,白天用电供不应求,供电公司对用户限电现象频繁发生,夜间用电供大于求,既对电网造成安全隐患,又造成能源浪费。因此便需要给电网移峰填谷,减小电网负荷。
[0003]移峰填谷,指的是在用电设备要求持续供电不间断的供电系统,如通信机房,供电负荷持续不改变的情况下,减少供电高峰用电,增加供电低谷用电。
[0004]人们曾经设想用蓄电池来实现移峰填谷,但是,应用蓄电池实现移峰填谷的供电系统需要人工的方式进行供电方式的切换,导致供电系统的人工成本大;而且,目前较为成熟使用的铅酸蓄电池也有诸多弊端,如:铅酸蓄电池体积大,单位能量重量比大,耐高温特性差,高温季节需要空调制冷支持,从而造成建设成本大,同时由于铅酸蓄电池充放电循环寿命短,通常充放电循不超过500次,使用充放电工作方式寿命短,需要频繁更换,不具备实用性。
[0005]因此,如何解决现有的供电方式中造成电网负荷不平衡,便成为亟待解决的技术问题。
发明内容
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种智能型移峰填谷的供电系统,以解决现有的供电方式中造成电网负荷不平衡的问题。
[0007]为解决上述技术问题,本发明提供了一种智能型移峰填谷的供电系统,该供电系统包括:高频开关电源装置、磷酸铁锂蓄电池装置、直流供电装置以及监测控制装置;其中,
[0008]所述高频开关电源装置、蓄电池装置,与所述直流供电装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,用于将外部电网的电能传送至所述直流供电装置和通信设备上,先接收所述监测控制装置发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置,并接收所述监测控制装置再次发送的控制信号进行自动控制;
[0009]所述直流供电装置,与所述高频开关电源装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,用于接收所述高频开关电源装置提供的电能对所述直流供电装置中的蓄电池进行充电,充电完毕后为所述通讯设备提供电能;并接收所述监测控制装置发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置;
[0010]所述监测控制装置,与所述高频开关电源装置、蓄电池装置、直流供电装置以及维护监控中心相耦接,用于将所述监测信号分别发送至所述高频开关电源装置和直流供电装置,接收所述高频开关电源装置和直流供电装置反馈的工作状态数据后与其内部设置的预置值进行比对,生成比对数据发送至所述维护监控中心;并根据所述比对数据生成所述控制信号发送至所述高频开关电源装置进行充电自动控制和蓄电池放电自动控制。
[0011]进一步地,所述高频开关电源装置,进一步为由至少两个整流模块构成的高频开关电源装置。
[0012]进一步地,所述至少两个整流模块,分别与所述直流供电装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,其中,
[0013]所述高频开关电源装置中的一个或多个所述整流模块组合形成供电保障组,用于为所述直流供电装置的蓄电池和通信设备供电,在充电完毕后以低电压空载运行,在所述直流供电装置放电完毕后为所述直流供电装置充电;
[0014]所述高频开关电源装置中的相对于所述供电保障组外剩余的所述整流模块组合形成充电保障组,用于为所述直流供电装置和通信设备供电,在所述直流供电装置充电完毕后断开与所述外部电网的连接,在所述直流供电装置放电完毕后重新接入所述外部电网为所述直流供电装置充电。
[0015]进一步地,所述供电保障组中整流模块的总容量值,进一步为负载电流值的1.2至1.5倍。
[0016]进一步地,所述直流供电装置,进一步为由磷酸铁锂蓄电池组组成的直流供电装置。
[0017]进一步地,所述磷酸铁锂蓄电池组,进一步为采用浮充与放电循环的工作方式进行供电。
[0018]进一步地,所述监测控制装置,进一步为具有控制芯片的监测控制装置。
[0019]与现有技术相比,本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,达到了如下效果:
[0020] I)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,可以实现电网负荷移峰填谷的方式供电,有效地避免了电网负荷不平衡,有效减少电网的安全隐患,达到节能减排效果,有效节省用电费用;
[0021] 2)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,采用耐高温的电池,可以大幅提高机房设定温度,从而减少空调功耗,降低运行成本;
[0022] 3)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,可实现自动检测负载电流,蓄电池放电时开启部分整流模块热备份,在确保持续安全供电的前提下,达到节能减排的效果O
附图说明
[0023]图1为本发明实施例所述的一种智能型移峰填谷的供电系统的结构框图;
[0024]图2为本发明具体应用实施例所述一种智能型移峰填谷的供电系统的电路结构图;
[0025]图3为本发明具体应用实施例所述一种智能型移峰填谷的供电系统的充放电过程中电压电流变化示意图。
具体实施方式
[0026]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。此外,“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接于一第二装置,则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置,或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0027]以下结合附图对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
[0028]如图1所示,本发明所述一种智能型移峰填谷的供电系统10,与维护监控中心20和通信设备30相耦接;其中,所述维护监控中心20用于接收所述供电系统10发送的比对数据,以便业务人员进行处理;所述通信设备30接收所述供电系统10的供电进行通讯工作。
[0029]具体地,所述供电系统10包括:高频开关电源装置101、直流供电装置102以及监测控制装置103;其中,
[0030]所述高频开关电源装置101,与所述直流供电装置102、监测控制装置103以及通信设备30相耦接,用于将外部电网的电能传送至所述直流供电装置102和通信设备30上,先接收所述监测控制装置103发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置103,并接收所述监测控制装置103再次发送的控制信号进行自动控制。
[0031]所述直流供电装置102,与所述高频开关电源装置101、监测控制装置103以及通信设备30相耦接,用于接收所述高频开关电源装置101提供的电能对所述直流供电装置102中的蓄电池进行充电,充电完毕后为所述通讯设备提供电能;并接收所述监测控制装置103发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置103。
[0032]所述监测控制装置103,与所述高频开关电源装置101、直流供电装置102以及维护监控中心20相耦接,用于将所述监测信号分别发送至所述高频开关电源装置101和直流供电装置102,接收所述高频开关电源装置101和直流供电装置102反馈的工作状态数据后与其内部设置的预置值进行比对,生成比对数据发送至所述维护监控中心20;并根据所述比对数据生成所述控制信号发送至所述高频开关电源装置101进行充电自动控制和蓄电池放电自动控制。
[0033]在本实施例中,所述高频开关电源装置101由若干(至少两个)整流模块构成,并分为两组:G组(供电保障组,包含至少一个所述整流模块)和C组(充电保障组,包含至少一个所述整流模块);所述直流供电装置102由蓄电池组构成;所述监测控制装置103由控制芯片构成,实时监测采集所述高频开关电源装置101和直流供电装置102的工作状态数据。工作过程如下:
[0034]首先,所述高频开关电源装置101接入外部电网,为所述通信设备30提供电能的同时也为所述蓄电池组充电;同时,所述监测控制装置103实时监测所述整流模块的输出电压值和电流值以及所述蓄电池组的充电状态。
[0035]之后,当所述蓄电池组充满电后,所述监测控制装置103控制所述高频开关电源装置101中的C组断开与外部电网的连接,G组以低电压空载运行(G组的输出电压小于所述蓄电池组的输出电压,但高于所述通信设备30的工作电压),此时所述蓄电池组进行放电,为所述通信设备30供电。
[0036]然后,当所述蓄电池组放电结束后,所述监测控制装置103控制所述高频开关电源装置101中的所有整流模块都以设定的浮充电压工作(所述C组中的所述整流模块重新接入所述外部电网,与G组同时为所述蓄电池组充电并为所述通信设备30供电)。从而实现了自动控制方式进行供电。
[0037]在上述工作过程中,所述供电系统10还可以实现报警,当所述监测控制装置103接收到所述高频开关电源装置101和直流供电装置102反馈的工作状态数据与其内部设置的预置值进行比对后,对于不满足预置值条件的比对数据进行报警动作并将该对比数据发送至所述维护监控中心20。
[0038]下面为采用本发明所述智能型移峰填谷的供电系统的具体应用实施例。
[0039]如图2所示,本发明所述智能型移峰填谷的供电系统可以由图中电路结构实现。其中,
[0040]所述高频开关电源装置101,与所述直流供电装置102、监测控制装置103以及通信设备30相耦接;所述直流供电装置102,与所述高频开关电源装置101、监测控制装置103以及通信设备30相耦接;所述监测控制装置103,与所述高频开关电源装置101、直流供电装置102以及维护监控中心20相耦接。
[0041 ]所述高频开关电源装置1I由N+2个整流模块构成(N的值由总电流除以单个模块额定电流确定,总电流按照0.25C充电电流+负载电流计算),并分为两组:G组和C组(图2中与开关J相连的整流模块为C组,其余都是G组),所述供电系统实时检测负载电流,根据负载电流对模块数量动态分组,以1.2〜1.5倍负载电流确定G组容量,其余为C组。
[0042]所述直流供电装置102由磷酸铁锂蓄电池组构成,以单体电压3.375v/只计算,直流48V供电系统采用16节串联组成;直流240V供电系统采用80节串联组成;所述磷酸铁锂蓄电池组可以安装一组或多组,总容量按照负载电流数值放电不小于16小时计算。
[0043]所述监测控制装置103由型号为RS485的控制芯片构成,总线与所述整流模块连接,完成模块均流、充电限流、定时充放电、故障报警等功能;采用RS232接口,与所述维护监控中心20连接。
[0044]结合图2和图3所示,具体工作过程如下:
[0045]所述供电系统可以设计为每天分两个时间段进行供电工作,第一时间段为谷电阶段,系统为浮充工作状态;第二时间段为非谷电阶段,系统为放电工作状态。每个循环周期为24小时。若O点至8点为浮充工作状态,则每天8点至24点为放电状态(可以根据当地供电部门的峰谷情况灵活设置)。
[0046]采用直流48V供电系统,如负载正常输出电流50A;所述磷酸铁锂蓄电池采用16节串联组成,平均电压3.75V,按放电16小时计算,选用500AH两组,浮充电压54V,放电终了取50V,所述系统总容量配置1000AH。所述整流模块总容量按0.25C充电电流加负载电流计算,整流模块配置采用N+2配置,共配置48V/50A整流模块8只;所述供电系统运行时,自动选择2只模块为G组,6只模块为C组;充电时段G组和C组全部接入外部电网,以正常电压工作;放电时段C组全部关闭外部电网电源,G组以低电压空载工作。
[0047]当充电设置时间到,所述磷酸铁锂蓄电池组未达到充电终了条件,所述供电系统不转入放电状态,继续充电,同时发出紧急报警,通知维护人员检查处理;
[0048]当充电设置时间到,所述磷酸铁锂蓄电池组达到充电终了条件,所述供电系统自动将一部分整流模块(G组)浮充电压下调到安全保障电压49V(图2中D点),另一部分整流模块(C组)完全关闭;整流系统输出电压低于蓄电池组电压,系统进入放电工作状态;
[0049]放电过程中,当放电设置时间未到,蓄电池提前达到放电终了条件,系统自动将整流器浮充电压恢复到正常电压54V(图2中B点),进入浮充状态,同时发出紧急报警,通知维护人员检查处理;
[0050]当放电过程中系统电压变化在预定的正常范围,放电设置时间到,浮充电压恢复至IJ54V,系统将自动转入浮充状态,进入下一轮循环。
[0051]另外,所述供电系统可以实现多种报警功能:
[0052] 1、一般报警
[0053]工作方式转换报警:在设置定时工作状态时间段内,计时时间未到,发生了工作状态转换,但系统输出电压在安全范围内:48V系统不低于52V、240V系统不低于260V;
[0054]模块故障报警:浮充期间,任一模块故障,不能正常输出。
[0055] 2、紧急报警:
[0056]电压过低报警:标称电压48V的系统输出低于49V、标称240V的系统输出低于245V;
[0057]停电报警:在定时充电时间段(浮充工作状态),发生外部电网停电;
[0058]放电电压异常报警:在定时放电时间段,发生电压下降趋势异常的(前一周同时间段平均值对照);
[0059]放电电流异常报警:在定时放电时间段,发生电流变化趋势异常的(前一周同时间段平均值对照);
[0060]异常转换报警:定时工作时间未到,发生了工作状态转换,且系统输出电压异常:48V系统低于52V、240V系统低于260V ;
[0061]充电电流异常报警:充电初期,充电电流没有达到限流值的;或充电电流超过限流设置值的10%;
[0062]充电电压异常报警:充电电压超过设定值5%;
[0063 ]充电容量异常报警:充电计时时间到,未达到充电终了标准;
[0064]放电容量异常报警:放电计时未到,提前到达系统终了电压;
[0065]多模块故障报警:浮充期间,2只及以上模块故障,不能正常输出。
[0066]与现有技术相比,本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,达到了如下效果:
[0067] I)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,可以实现电网负荷移峰填谷的方式供电,有效地避免了电网负荷不平衡,有效减少电网的安全隐患,达到节能减排效果,有效节省用电费用;
[0068] 2)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,采用耐高温的电池,可以大幅提高机房设定温度,从而减少空调功耗,降低运行成本;
[0069] 3)本发明所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,可实现自动检测负载电流,蓄电池放电时开启部分整流模块热备份,在确保持续安全供电的前提下,达到节能减排的效果O
[0070]上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能型移峰填谷的供电系统,与维护监控中心和通信设备相耦接,其特征在于,该供电系统包括:高频开关电源装置、磷酸铁锂蓄电池装置、直流供电装置以及监测控制装置;其中, 所述高频开关电源装置由至少两个整流模块构成,并分为两组,分别与所述直流供电装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,其中,所述高频开关电源装置中的一个或多个所述整流模块组合形成供电保障组,用于为所述直流供电装置的蓄电池和通信设备供电,在充电完毕后以低电压空载运行,在所述直流供电装置放电完毕后为所述直流供电装置充电; 所述高频开关电源装置中的相对于所述供电保障组外剩余的所述整流模块组合形成充电保障组,用于为所述直流供电装置和通信设备供电,在所述直流供电装置充电完毕后断开与外部电网的连接,在所述直流供电装置放电完毕后重新接入所述外部电网为所述直流供电装置充电; 所述高频开关电源装置、蓄电池装置,与所述直流供电装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,用于将外部电网的电能传送至所述直流供电装置和通信设备上,先接收所述监测控制装置发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置,并接收所述监测控制装置再次发送的控制信号进行自动控制; 所述直流供电装置,与所述高频开关电源装置、监测控制装置以及通信设备相耦接,用于接收所述高频开关电源装置提供的电能对所述直流供电装置中的蓄电池进行充电,充电完毕后为所述通信设备提供电能;并接收所述监测控制装置发送的监测信号后将工作状态数据反馈至所述监测控制装置; 所述监测控制装置,与所述高频开关电源装置、蓄电池装置、直流供电装置以及维护监控中心相耦接,用于将所述监测信号分别发送至所述高频开关电源装置和直流供电装置,接收所述高频开关电源装置和直流供电装置反馈的工作状态数据后与其内部设置的预置值进行比对,生成比对数据发送至所述维护监控中心;并根据所述比对数据生成控制信号发送至所述高频开关电源装置进行充电自动控制和蓄电池放电自动控制;并对于不满足预置条件的比对数据进行报警动作同时将该比对数据发送至所述维护监控中心。
2.如权利要求1所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,其特征在于,所述供电保障组中整流模块的总容量值,进一步为负载电流值的1.2至1.5倍。
3.如权利要求1所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,其特征在于,所述直流供电装置,进一步为由磷酸铁锂蓄电池组组成的直流供电装置。
4.如权利要求3所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,其特征在于,所述磷酸铁锂蓄电池组,进一步为采用浮充与放电循环的工作方式进行供电。
5.如权利要求1所述的一种智能型移峰填谷的供电系统,其特征在于,所述监测控制装置,进一步为具有控制芯片的监测控制装置。
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