CN104167813A - 一种变电站直流电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变电站直流电源系统，其由高频开关电源充电模块、直流电源监控器、直流母线、电容电池组和馈线输出模块组成，其中高频开关电源充电模块分别与交流三相电源、直流母线和直流电源监控器相连，用于在直流电源监控器的控制下，将交流电转换为直流电流，直流母线与所述电容电池组相连，用于对电容电池组进行充电，馈线输出模块与直流母线相连，用于为负载提供电源。本申请的直流电源系统采用电容电池组作为蓄电池，由于电容电池可以长期浮充电也可以均充电，对充电机性能要求不高，且其一致性很好，因此将电容电池串联成组连接于直流电源母线上，很好的解决了传统的铅酸蓄电池的弊端。

Description

一种变电站直流电源系统

技术领域

本申请涉及变电站技术领域，更具体地说，涉及一种变电站直流电源系统。

背景技术

变电站直流电源系统一直以来都是采用铅酸蓄电池组作为备用电池，当交流电源停电后，继电保护、自动化设备、通讯设备、事故照明等全部是由备用电池提供电源，因此对备用电源容量的要求就显得十分重要。

现有新型变电站直流电源应用的蓄电池需要面对长期浮充电的情况，这种长期浮充会对铅酸电池造成钝化反应，减少电池容量，一般的铅酸蓄电池在变电站的应用也就是5-6年的使用寿命。同时，铅酸蓄电池对温度十分敏感，且其一致性差，对充电机性能要求高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种变电站直流电源系统，用于解决现有变电站直流电源系统所使用的铅酸蓄电池不能够满足长期浮充要求，且对温度敏感、一致性差的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种变电站直流电源系统，包括：高频开关电源充电模块、直流电源监控器、直流母线、电容电池组和馈线输出模块；

所述高频开关电源充电模块分别与交流三相电源、所述直流母线和所述直流电源监控器相连，用于在所述直流电源监控器的控制下，将交流电转换为直流电流；

所述直流母线与所述电容电池组相连，用于对所述电容电池组进行充电；

所述馈线输出模块与所述直流母线相连，用于为负载提供电源。

优选地，还包括：

与所述直流母线及所述馈线输出模块相连的绝缘检测装置，用于检测整个变电站直流电源系统各回路绝缘状态。

优选地，所述电容电池组包括若干个电容电池，所述变电站直流电源系统还包括：

与每个所述电容电池相连的电容电池均衡单元，以及与所述电容电池均衡单元相连的电容电池管理单元，所述电容电池均衡单元用于测量每一个电容电池的端电压及环境温度，并将测量结果上传给所述电容电池管理单元，在所述电容电池管理单元的控制下，对每一个电容电池进行均衡处理。

优选地，还包括：

分别与每个所述电容电池、所述电容电池管理单元相连的温度检测单元，用于测量每一个所述电容电池的温度，并将测量结果发送给所述电容电池管理单元。

优选地，还包括：

与所述电容电池组、所述电容电池管理单元相连的电池组放电单元，用于按照所述电容电池管理单元设定的放电电流，对所述电容电池组进行放电，由所述电容电池管理单元记录放电容量，并在发现所述放电容量与核定容量之差满足预设值时进行告警。

优选地，所述电容电池管理单元与所述电容电池均衡单元、所述温度检测单元和所述电池组放电单元之间通过RS485接口相连。

优选地，所述电容电池为1.2V、300AH的超级电容电池。

优选地，所述电容电池组中各个电容电池之间通过铜排连接。

优选地，所述馈线输出模块上设置有漏电流传感器，用于将检测到的漏电流传递给所述绝缘检测装置。

优选地，每个所述电容电池的外表面上设置有温度传感器，用于将检测到的温度值传递给所述温度检测单元。

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的变电站直流电源系统由高频开关电源充电模块、直流电源监控器、直流母线、电容电池组和馈线输出模块组成，其中高频开关电源充电模块分别与交流三相电源、直流母线和直流电源监控器相连，用于在直流电源监控器的控制下，将交流电转换为直流电流，直流母线与所述电容电池组相连，用于对电容电池组进行充电，馈线输出模块与直流母线相连，用于为负载提供电源。本申请的直流电源系统采用电容电池组作为蓄电池，由于电容电池可以长期浮充电也可以均充电，对充电机性能要求不高，且其一致性很好，因此将电容电池串联成组连接于直流电源母线上，很好的解决了传统的铅酸蓄电池的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种变电站直流电源系统结构示意图；

图2为本申请实施例公开的另一种变电站直流电源系统结构示意图；

图3为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图；

图4为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图；

图5为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

参见图1，图1为本申请实施例公开的一种变电站直流电源系统结构示意图。

如图1所示，该直流电源系统包括：

高频开关电源充电模块11、直流电源监控器12、直流母线13、电容电池组14和馈线输出模块15；

所述高频开关电源充电模块11分别与外部的交流三相电源、所述直流母线13和所述直流电源监控器12相连，用于在所述直流电源监控器12的控制下，将交流电转换为直流电流；

所述直流母线13与所述电容电池组14相连，用于对所述电容电池组14进行充电；

所述馈线输出模块15与所述直流母线13相连，用于为负载提供电源。

其中，高频开关电源充电模块11将外部的交流三相电源转换为直流电流，提供给直流母线13。直流电源监控器12可以控制高频开关电源充电模块11的充电状态，即为浮充或者均充，还可以控制高频开关电源充电模块11输出特定的电流、电压。

高频开关电源充电模块11可以选用艾默生生产的HD22010，其最大输出电流可以达到50A，最大输出电压可以达到265V。

电容电池是在镍氢电池的基础上，增加了活性炭，具有电容特性和电池特性：可以长期浮充电，也可以均充电，对充电机性能要求不高，因此本申请将电容电池串联成组连接在直流母线上，替代了传统的铅酸蓄电池。有效的解决了传统铅酸蓄电池寿命短、一致性差、对充电机性能要求高的弊端，完全可以适用于变电站直流电源系统。

实施例二

参见图2，图2为本申请实施例公开的另一种变电站直流电源系统结构示意图。

结合图1和图2可知，该系统还可以包括：

与所述直流母线13及所述馈线输出模块15相连的绝缘检测装置16，用于检测整个变电站直流电源系统各回路绝缘状态。

绝缘检测装置15还可以检测接地回路的接地状态，发生接地故障、直流电源超、欠压时即可报警。

我们可以在馈线输出模块15上安装漏电流传感器，漏电流传感器将检测到的漏电流传递给绝缘检测装置16。绝缘检测装置16和漏电流传感器可以采用温州市科星电子有限公司生产的型号为WZJD的产品，其具有测量直流系统的绝缘状态、各回路绝缘状态、漏电流状态、交流窜直流故障报警、超欠压报警灯功能。

实施例三

参见图3，图3为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图。

结合图2和图3可知，该系统还可以包括：

与每个所述电容电池141相连的电容电池均衡单元17，以及与所述电容电池均衡单元17相连的电容电池管理单元18，所述电容电池均衡单元17用于测量每一个电容电池141的端电压及环境温度，并将测量结果上传给所述电容电池管理单元18，在所述电容电池管理单元18的控制下，对每一个电容电池141进行均衡处理。

具体地，由于电池在使用过程中会产生极差现象，造成电池组一致性差的问题。为此，我们通过设置电容电池均衡单元17来采集每一个电容电池141的端电压及其他相关参数，并采集环境温度值，然后将所有的采集结果上传给电容电池管理单元18，由电容电池管理单元18经过计算，控制电容电池均衡单元17对每一个需要进行均衡处理的电容电池进行均衡处理。从而很好的控制了电池组的一致性。

实施例四

参见图4，图4为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图。

结合图3和图4可知，该系统还可以包括：

分别与每个所述电容电池141、所述电容电池管理单元18相连的温度检测单元19，用于测量每一个所述电容电池141的温度，并将测量结果发送给所述电容电池管理单元18。

温度检测单元19通过接收设置在每一个电容电池141外表面上的温度传感器上传的温度信号，实现对每一个电容电池141的温度的检测，并将检测结果上传给电容电池管理单元18，以供后者综合该温度信号进一步控制电容电池均衡单元17更加准确的对每个电容电池141进行均衡处理。

实施例五

参见图5，图5为本申请实施例公开的又一种变电站直流电源系统结构示意图。

结合图4和图5可知，该系统还可以包括：

与所述电容电池组14、所述电容电池管理单元18相连的电池组放电单元20，用于按照所述电容电池管理单元18设定的放电电流，对所述电容电池组14进行放电，由所述电容电池管理单元18记录放电容量，并在发现所述放电容量与核定容量之差满足预设值时进行告警。

电容电池管理单元18可以控制电池组放电单元20的放电电流为0-50A。电容电池管理单元18记录放电容量，核定电池容量，根据电容电池的需要进行放电和核定容量，电容电池在电容电池管理单元18的监控下，实现了过压、低压、内阻过大、容量小的自动报警功能。

需要说明的是，所述电容电池管理单元18与所述电容电池均衡单元17、所述温度检测单元19和所述电池组放电单元20之间可以通过RS485接口相连。

需要说明的是，上述电容电池可以选用1.2V、300AH的超级电容电池。电容电池组中各个电容电池之间可以通过铜排连接，最大输出短路电流大于3000A放电最低电压198V。需要多大的电容电池组，可以通过选用不同个数的电容电池来串接组成。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变电站直流电源系统，其特征在于，包括：高频开关电源充电模块、直流电源监控器、直流母线、电容电池组和馈线输出模块；

所述高频开关电源充电模块分别与交流三相电源、所述直流母线和所述直流电源监控器相连，用于在所述直流电源监控器的控制下，将交流电转换为直流电流；

所述直流母线与所述电容电池组相连，用于对所述电容电池组进行充电；

所述馈线输出模块与所述直流母线相连，用于为负载提供电源。

2.根据权利要求1所述的变电站直流电源系统，其特征在于，还包括：

与所述直流母线及所述馈线输出模块相连的绝缘检测装置，用于检测整个变电站直流电源系统各回路绝缘状态。

3.根据权利要求1所述的变电站直流电源系统，其特征在于，所述电容电池组包括若干个电容电池，所述变电站直流电源系统还包括：

与每个所述电容电池相连的电容电池均衡单元，以及与所述电容电池均衡单元相连的电容电池管理单元，所述电容电池均衡单元用于测量每一个电容电池的端电压及环境温度，并将测量结果上传给所述电容电池管理单元，在所述电容电池管理单元的控制下，对每一个电容电池进行均衡处理。

4.根据权利要求3所述的变电站直流电源系统，其特征在于，还包括：

分别与每个所述电容电池、所述电容电池管理单元相连的温度检测单元，用于测量每一个所述电容电池的温度，并将测量结果发送给所述电容电池管理单元。

5.根据权利要求4所述的变电站直流电源系统，其特征在于，还包括：

与所述电容电池组、所述电容电池管理单元相连的电池组放电单元，用于按照所述电容电池管理单元设定的放电电流，对所述电容电池组进行放电，由所述电容电池管理单元记录放电容量，并在发现所述放电容量与核定容量之差满足预设值时进行告警。

6.根据权利要求5所述的变电站直流电源系统，其特征在于，所述电容电池管理单元与所述电容电池均衡单元、所述温度检测单元和所述电池组放电单元之间通过RS485接口相连。

7.根据权利要求6所述的变电站直流电源系统，其特征在于，所述电容电池为1.2V、300AH的超级电容电池。

8.根据权利要求7所述的变电站直流电源系统，其特征在于，所述电容电池组中各个电容电池之间通过铜排连接。

9.根据权利要求2所述的变电站直流电源系统，其特征在于，所述馈线输出模块上设置有漏电流传感器，用于将检测到的漏电流传递给所述绝缘检测装置。

10.根据权利要求4所述的变电站直流电源系统，其特征在于，每个所述电容电池的外表面上设置有温度传感器，用于将检测到的温度值传递给所述温度检测单元。