CN105656178A - 移动式模块化应急抢修交直流一体化电源 - Google Patents

移动式模块化应急抢修交直流一体化电源 Download PDF

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赵俊
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董国威
吴兴龙
李晓庆
张炳清
储江龙
杨云
李志娟
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Abstract

本发明公开了移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，包括采用快速连接装置连接在一起的直流一体化主柜、蓄电池柜和逆变电源柜；蓄电池柜包括并排布设的第一蓄电池柜、第二蓄电池柜、第三蓄电池柜和第四蓄电池柜；直流一体化主柜包括高频开关电源模块和监控单元；监控单元包括交流监控单元、直流监控单元、开关量监控单元和绝缘监控单元；直流一体化主柜的下部设置有连接至逆变电源柜的交流插座和直流插座；直流一体化主柜的底部的电池组正极输入端子与第一蓄电池柜电池组正极输出端子连接，直流一体化主柜的电池组负极输入端子与第四蓄电池柜的电池组输出端子连接；逆变电源柜的下部设置有逆变电源柜交流输入插座与逆变电源柜输入插座。

Description

移动式模块化应急抢修交直流一体化电源
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及移动式模块化应急抢修交直流一体化电源。
背景技术
随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化，从而对电力控制系统的关键设备—控制电源的要求也越来越高。变电站内的继电保护自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作，一般采取直流电源，所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到变电站的安全运行和平稳供电。因此定期维护直流电源是保证安全运行的必要手段。
常规一体化电源存在难题老旧变电站更换交直流电源系统无备用屏位；交直流系统故障时无备用交直流一体化电源。变电站内交直流一体化电源系统在使用过程中会出现交流电源消失、短时间无法恢复、蓄电池组过度放电以及交直流系统更换时无备用电源等的问题；目前市场上还没有使用锂电池且轻便可移动的快速应急抢修一体化电源装置，为了满足变电站在交直流一体化电源系统故障的情况下，能快速取代原交直流一体化电源系统，保证变电站用电系统仍能稳定运行，避免因直流系统故障发生事故，特设计研发了移动式模块化应急抢修交直流一体化电源系统。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供移动式模块化应急抢修交直流一体化电源。
本发明的目的通过以下技术方案实现：提供了移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：包括采用快速连接装置连接在一起的直流一体化主柜、蓄电池柜和逆变电源柜；所述一体化电源与交直流母线排通过快速连接装置连接；所述蓄电池柜采用具有充电保护、过放电保护、过电流保护并可监测温度的铁锂蓄电池，其包括并排布设的第一蓄电池柜、第二蓄电池柜、第三蓄电池柜和第四蓄电池柜，位于所述第一蓄电池柜的底部的第一蓄电池电池组负极并柜端子与位于所述第二蓄电池柜底部的第二蓄电池柜电池组正极并柜端子连接，所述第二蓄电池柜的第二蓄电池柜电池组负极并柜端子与所述第三蓄电池柜的第三蓄电池柜电池组正极并柜端子连接，所述第三蓄电池柜的第三蓄电池柜负极并柜端子与所述第四蓄电池柜的第四蓄电池柜电池组正极并柜端子连接；所述直流一体化主柜包括高频开关电源模块和监控单元；所述监控单元包括交流监控单元、直流监控单元、开关量监控单元和绝缘监控单元；所述监控单元记录具备RS485、RJ45通讯接口，可实现与电站自动化系统连接；所述监控单元记录提供三相交流输入；所述直流一体化主柜的下部设置有连接至所述逆变电源柜的至逆变器交流插座和至逆变器直流插座；所述直流一体化主柜的底部的电池组正极输入端子与所述第一蓄电池柜电池组正极输出端子连接，直流一体化主柜的电池组负极输入端子与第四蓄电池柜电池组负极输出端子连接；所述逆变电源柜的下部设置有为变电站交流设备供电的逆变器直流输入插座与逆变器交流输入插座，其中，为变电站交流设备供电的380V插座2个以及220V插座4个。
优选地，所述铁锂蓄电池的电池容量为65AH/220V，110kV变电站直流设备负荷在6～7A，65AH电池容量可以带负荷运行10小时左右，220kV变电站可增大电池容量。
优选地，所述逆变电源柜采用BSD系列的正弦波逆变电源，使用正弦波脉宽技术，主电路采用德国西门子IGBT模块，驱动保护为日本三菱厚膜电路。
优选地，所述快速连接装置为快速插头。
优选地，所述一体化电源的技术参数为：交流输入电压3相380V，直流输出电压DC220V，直流输出电流6×20A，通信输出电压DC48V、输出电流20A，逆变输出电压AC380V/220V、输出功率为5kVA，稳压精度≤±0.5％，稳流精度≤±1％，噪声≤45dB，运行方式为单母线运行。
优选地，变电站交流设备包括变电站监控计算机电源、开关储能电机等。
优选地，所述直流一体化主柜的长度为600mm、高度为1200mm；所述第一蓄电池柜、第二蓄电池柜、第三蓄电池柜和第四蓄电池柜的高度相等。
优选地，所述第一蓄电池柜、第二蓄电池柜、第三蓄电池柜和第四蓄电池柜的高度为800mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明的实施例所提供的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，采用模块化设计，模块组装简单，体积小，重量轻，便于移动，具备交流电源380V/220V、直流电源220V、通信用直流48V的输出功能。该电源装置可满足变电站在交直流一体化电源系统故障的情况下(如：所用电交流电源消失，短时间无法恢复，蓄电池组过度放电)，快速取代原交直流一体化电源系统，保证变电站所用电系统仍能稳定运行，避免因直流系统故障发生停电事件。
(2)本发明的实施例所提供的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，铁锂蓄电池在相同容量规格下，体积小，重量轻，使用快速充电装置，铁锂蓄电池能在一个小时内充满80％的电量，充电速度快，满足了应急抢修的实效性；此外，使用电池管理系统对铁锂蓄电池进行充电放电管理和检测结果表明，新能源的使用符合国家发展低碳经济的要求，同时，法和国家电网对资源节约型、环境友好型的要求和新技术、新产品、新材料的精神要求。
(3)本发明的实施例所提供的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，能满足变电站常规交直流一体化电源结构的不同需求，一体化电源的适用范围广，安装方便快捷，满足应急抢修要求，还保证了连接的牢固可靠性，安全性能符合国家要求。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的正视图。
图2是本发明的后视图。
其中：1-直流一体化主柜，2-逆变电源柜，3-第一蓄电池柜，4-第二蓄电池柜，5-第三蓄电池柜，6-第四蓄电池柜，7-电池组正极输入端子，8-电池组负极输入端子，9-交流电源输入插座，10-至逆变器直流插座，11-至逆变器交流插座，12-逆变器直流输入插座，13-逆变器交流输入插座，14-第一蓄电池柜电池组负极并柜端子，15-第一蓄电池柜电池组正极输出端子，16-第二蓄电池柜电池组负极并柜端子，17-第二蓄电池柜电池组正极并柜端子，18-第三蓄电池柜负极并柜端子，19-第三蓄电池柜电池组正极并柜端子，20-第四蓄电池柜电池组负极输出端子，21-第四蓄电池柜电池组正极并柜端子。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，包括采用快速连接装置连接在一起的直流一体化主柜1、蓄电池柜和逆变电源柜2；所述一体化电源与交直流母线排通过快速连接装置连接；所述蓄电池柜采用具有充电保护、过放电保护、过电流保护并可监测温度的铁锂蓄电池，其包括并排布设的第一蓄电池柜3、第二蓄电池柜4、第三蓄电池柜5和第四蓄电池柜6，位于所述第一蓄电池柜3的底部的第一蓄电池电池组负极并柜端子14与位于所述第二蓄电池柜4底部的第二蓄电池柜电池组正极并柜端子17连接，所述第二蓄电池柜4的第二蓄电池柜电池组负极并柜端子16与所述第三蓄电池柜5的第三蓄电池柜正极并柜端子19连接，所述第三蓄电池柜5的第三蓄电池柜负极并柜端子18与所述第四蓄电池柜6的第四蓄电池柜电池组正极并柜端子21连接；所述直流一体化主柜1包括高频开关电源模块和监控单元；所述监控单元包括交流监控单元、直流监控单元、开关量监控单元和绝缘监控单元；所述监控单元采用彩色触摸屏显示，图形化界面，直观显示系统模拟图，可实现系统参数设置、系统工作参数显示、系统故障指示和系统参数设置；所述监控单元记录历史故障和运行记录存储条数和剩余存储空间相关；所述监控单元记录具有电池自动管理功能；所述监控单元记录具有母线绝缘监测功能，母线接地故障告警；所述监控单元记录具有开关量输入告警功能，各开关量输入均可自定义；所述监控单元记录具备RS485、RJ45通讯接口，可实现与电站自动化系统连接；所述监控单元记录提供三相交流输入；所述直流一体化主柜1的下部设置有连接至所述逆变电源柜2的至逆变器交流插座11和至逆变器直流插座10；所述直流一体化主柜1的底部的电池组正极输入端子7与所述第一蓄电池柜电池组正极输出端子15连接，直流一体化主柜1的电池组负极输入端子8与所述第四蓄电池柜电池组负极输出端子21连接；所述逆变电源柜2的下部设置有逆变器直流输入插座12与逆变器交流输入插座13，其中，为变电站交流设备供电的380V插座2个以及220V插座4个。
优选地，铁锂蓄电池的电池容量为65AH/220V，110kV变电站直流设备负荷在6～7A，65AH电池容量可以带负荷运行10小时左右，220kV变电站可增大电池容量；铁锂蓄电池的电池电路具有充电保护、过放电保护、过电流保护功能，并具备温度监测功能；逆变电源柜2采用BSD系列的正弦波逆变电源，使用正弦波脉宽技术，主电路采用德国西门子IGBT模块，驱动保护为日本三菱厚膜电路，具有可靠性高、保护功能全、波形失真小、功率大的特点；所述变电站的交流设备包括变电站监控计算机电源、开关储能电机等。
优选地，快速连接装置为快速插头；快速连接装置的结构具有重量轻、移动方便的特点，其可根据实际情况进行调整，使其满足安全可靠、模块化安装等要求；所述一体化电源的技术参数为：交流输入电压3相380V，直流输出电压DC220V，直流输出电流6×20A，通信输出电压DC48V、输出电流20A，逆变输出电压AC380V/220V、输出功率为5kVA，稳压精度≤±0.5％，稳流精度≤±1％，噪声≤45dB，运行方式为单母线运行。
优选地，直流一体化主柜1的长度为600mm、高度为1200mm，相比于高度为2260mm的常规屏柜，不仅节约了造价成本，而且其移动性能更加便捷；第一蓄电池柜3、第二蓄电池柜4、第三蓄电池柜5和第四蓄电池柜6的高度相等，在本实施例中，第一蓄电池柜3、第二蓄电池柜4、第三蓄电池柜5和第四蓄电池柜6的高度为800mm。
此外，对移动式模块化应急抢修交直流一体化电源进行的测试如下：
使用的测试用设备如下表所示：
序号 名称 厂家 型号
1 数字是式万用表 FLUKE FLUKE115C
2 电流钳表 FLUKE FLUKE373
3 直流系统综合测试仪 豪迈电力 FDT-220/110
测试方法包括以下步骤：
(1)充电机模块稳压：A、检测仪器：三相调压器、变阻器、万用表、钳表；B、试验方法：在浮充状态下，交流输入电压在额定值的-10％至+15％的范围内变化，输出电流在额定值0％至100％范围内变化，输出在浮充电压范围内任意数值上保持稳定；稳压精度的计算方法如下：
(2)充电机模块稳流：A、检测仪器：三相调压器、变阻器、万用表、钳表；B、试验方法：在浮充状态下，交流输入电压在额定值的-10％至+15％的范围内变化，输出电压在调节范围内变化，输出电流在额定值20％至100％范围内任意数值上保持稳定，稳压精度的计算方法如下：
(3)充电机模块波纹系数精度测试：A、检测仪器：三相调压器、变阻器、万用表、钳表；B、试验方法：在浮充状态下，交流输入电压在额定值的-10％至+15％的范围内变化，输出电流在额定值0％至100％范围内变化，输出在浮充电压范围内任意数值上，稳压精度的计算方法如下：
电源装置测试包括以下步骤：(1)组装直流一体化主柜1与电池组相连测试系统；(2)单独测试逆变电源柜2；(3)组装直流一体化主柜1、逆变电源柜2与电池组相连测试系统。设备运行的数据测试结果如下表所示：
(1)#1充电机测试：
1)#1充电机稳压精度测试报告(额定电压220V，稳压精度≤±0.5％)：
2)#1充电机稳流精度测试报告(额定电流10A，稳流精度≤±1％)：
3)波纹系数精度测试报告(波纹系数精度≤±0.5％)
(2)#2充电机测试：
1)#2充电机稳压精度测试报告(额定电压220V，稳压精度≤±0.5％)：
2)#2充电机稳流精度测试报告(额定电流10A，稳流精度≤±1％)：
3)波纹系数精度测试报告(波纹系数精度≤±0.5％)
(3)蓄电池放电数据:
本发明所提供的一体化电源系统具有三种运行方式：①当变电站交流系统发生故障时，采用逆变电源柜2独立运行的方式；②当变电站直流系统发生故障时，采用直流一体化主柜1与蓄电池柜组合的方式运行；③当变电站交直流系统均发生故障时，采用直流一体化主柜1、蓄电池柜和逆变电源柜2组合的方式运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：包括采用快速连接装置连接在一起的直流一体化主柜(1)、蓄电池柜和逆变电源柜(2)；所述一体化电源与交直流母线排通过快速连接装置连接；所述蓄电池柜采用具有充电保护、过放电保护、过电流保护并可监测温度的铁锂蓄电池，其包括并排布设的第一蓄电池柜(3)、第二蓄电池柜(4)、第三蓄电池柜(5)和第四蓄电池柜(6)，位于所述第一蓄电池柜(3)的底部的第一蓄电池电池组负极并柜端子(14)与位于所述第二蓄电池柜(4)底部的第二蓄电池柜电池组正极并柜端子(17)连接，所述第二蓄电池柜(4)的第二蓄电池柜电池组负极并柜端子(16)与所述第三蓄电池柜(5)的第三蓄电池柜电池组正极并柜端子(19)连接，所述第三蓄电池柜(5)的第三蓄电池柜负极并柜端子(18)与所述第四蓄电池柜(6)的第四蓄电池柜电池组正极并柜端子(21)连接；所述直流一体化主柜(1)包括高频开关电源模块和监控单元；所述监控单元包括交流监控单元、直流监控单元、开关量监控单元和绝缘监控单元；所述监控单元记录具备RS485、RJ45通讯接口，可实现与电站自动化系统连接；所述监控单元记录提供三相交流输入；所述直流一体化主柜(1)的下部设置有连接至所述逆变电源柜(2)的至逆变器交流插座(11)和至逆变器直流插座(10)；所述直流一体化主柜(1)的底部的电池组正极输入端子(7)与所述第一蓄电池柜电池组正极输出端子(15)连接，直流一体化主柜(1)的电池组负极输入端子(8)与第四蓄电池柜电池组负极输出端子(21)连接；所述逆变电源柜(2)的下部设置有为变电站交流设备供电的逆变器直流输入插座(12)与逆变器交流输入插座(13)，其中，为变电站交流设备供电的380V插座2个以及220V插座4个。
2.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述铁锂蓄电池的电池容量为65AH/220V，110kV变电站直流设备负荷在6～7A，65AH电池容量可以带负荷运行10小时左右，220kV变电站可增大电池容量。
3.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述逆变电源柜(2)采用BSD系列的正弦波逆变电源，使用正弦波脉宽技术，主电路采用德国西门子IGBT模块，驱动保护为日本三菱厚膜电路。
4.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述快速连接装置为快速插头。
5.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述变电站的交流设备包括变电站监控计算机电源、开关储能电机等。
6.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述一体化电源的技术参数为：交流输入电压3相380V，直流输出电压DC220V，直流输出电流6×20A，通信输出电压DC48V、输出电流20A，逆变输出电压AC380V/220V、输出功率为5kVA，稳压精度≤±0.5％，稳流精度≤±1％，噪声≤45dB，运行方式为单母线运行。
7.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述直流一体化主柜(1)的长度为600mm、高度为1200mm；所述第一蓄电池柜(3)、第二蓄电池柜(4)、第三蓄电池柜(5)和第四蓄电池柜(6)的高度相等。
8.根据权利要求1所述的移动式模块化应急抢修交直流一体化电源，其特征在于：所述第一蓄电池柜(3)、第二蓄电池柜(4)、第三蓄电池柜(5)和第四蓄电池柜(6)的高度为800mm。
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