CN106787135B - 一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够针对开闭所基于超级电容储能开闭所备用电源系统，针对常规开闭所备用电源系统所供电情况中功率大能量小、环境恶劣、需要真正免维护的特征所做的一种能够针对开闭所基于超级电容储能开闭所备用电源系统，此开闭所备用电源系统采用超级电容模组作为储能，由于超容模组充放电循环可到100万次，充电速度快，循环使用寿命长，其在运行工程中真正免维护，减轻配网管理负担，此开闭所备用电源系统功率密度高，使用材质绿色环保无污染，设计线路简单，系统安全系数高，系统内部超低温特性好，当断电的情况下，超级电容储能直流电源可持续供电，本开闭所备用电源系统模块均为2组，互为备用，极大提升了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种开闭所备用电源设备，具体涉及一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统。
背景技术
随着城镇规模扩大，为之提供电力的配套设施也在同步发展，无论其数量还是运行的要求，都在发生显著变化，尤其是在电网建设中，电网建设规模逐渐由经济发达地区扩大范围，越来越多的地区正在进行或者准备进行电力基础建设。
相关技术中，通常采用带蓄电池的高频开关电源系统为全所二次设备及断路器分合闸供电，蓄电池在运行过程中，需要运行维护，增加配网管理负担，随着可以预见的开闭所数量较快增长速度，势必造成配网运行人员负担过重，因此相关运行部门普遍反对增设大容量蓄电池的供电方式。目前市场上使用的UPS电源往往具有以下不足之处：
1、现有的UPS电源需要每年进行维护，配网运行人员负担过重；
2、现有的UPS电源系统无在线监测功能，无法及时反映UPS电源本身故障；
3、现有的UPS电源系统无主备两用，当UPS电源系统故障，就面临失电危险；
4、现有的UPS电源系统功率不高，增大功率，就必须增加蓄电池组投入。
针对这种情况一般有如下几种设计方法，一是增加电源系统的循环放电次数，减少电源系统的维修次数，进而减轻配网运行人员负担；二是设置一个完备的电源系统的在线监测系统，确保能够及时反映电源系统本身出现的故障；三是设置备用电源系统，在供电电源系统发生故障时，可实现供电的可持续；四是在充分考虑经济条件的基础上增大电源系统的充放电密度，即增加电源系统的功率。
因此，需要提供一种新的方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，包括一台控制器、2台超级电容模组和RS485总线，控制器包括输入电源模块、2组超级电容充电模块、2组多电源输入的直流电源逆变器、中央处理控制模块，每组超级电容模组包括超级电容在线监测模块和32组超级电容并联模块，其中，输入电源模块的输入端设置为2路交直流电路，输入电源模块的输出端设置为2组超级电容充电模块和2组多电源输入的直流电源逆变器，2组超级电容充电模块和中央处理控制模块进行双相数据传递，2组多电源输入的直流电源逆变器和中央处理控制模块进行双相数据传递，2组超级电容充电模块的一个输出端为32组超级电容并联模块，32组超级电容并联模块的输出端设置为2组多电源输入的直流电源逆变器和超级电容在线监测模块。
进一步的，所述输入电源模块接入两组交直流电源，任意一路有电均可输出直流电源，输入电源模块输出直流电源供给、2组超级电容充电模块、2组多电源输入的直流电源逆变器。
进一步的，所述2组超级电容充电模块为2组超级电容模组充电。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器每组的输入电源来源为输入电源模块输出的直流电源和2组超级电容模组，当输入电源模块无电的情况由2组超级电容模组供电，任意一组超级电容模组正常，均可正常输出。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器互为备用，任意一组直流电源逆变器故障，另一组可正常供电。
进一步的，所述中央处理控制模块通过以太网将系统实时工作状态与远方主站通讯。
进一步的，所述2组超级电容模组,包括在线监测模块、32组超级电容并联模块串联其中3个超级电容并联模块由3个超级电容并联组成。
进一步的，所述在线监测模块对32组超级电容并联模块在线监测并联模块的电压进行在线监测，判断32组超级电容并联模块充放电的容量以及32组超级电容并联模块每组的状态是否正常，并通过RS485总线与控制器的中央处理控制模块通讯。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器设置有过流保护接口。
进一步的，所述32组超级电容并联模块内部设置为切换式和组合式两种放电模式，设置32个超级电容实现自由切换或者组合，明显增大放电功率。
本发明的有益效果是：
(1)充电速度快，充电10分钟可达到其额定容量的95％以上,因此基于超级电容储能开闭所备用电源充电响应速度快，在一次放完电后，能迅速充满电，满足开闭所下一次备用电源要求；
(2)循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达100万次，没有“记忆效应”,正常工作条件下平均寿命为10年,在运行过程中可以真正做到免维护；
(3)功率密度高，相当于电池的5至10倍，大电流放电能力超强，能量转换效率高，可为全所二次设备及断路器分合闸供电,电池储能系统通常不得不采用超大型设计以满足峰值电力要求，即便峰值需求只有短短几秒钟，因此，采用电池的系统相对来说更庞大、更笨重，本产品则要明显轻得多，因为超级电容器本身能瞬间释放大功率，完全可满足峰值电力需求，因此本产品不需要采用超大型设计；
(4)本产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；
(5)充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，自身具备检测电路，剩余电量可直接读出,不需要更复杂的充电和监控系统；
(6)超低温特性好，温度范围宽-40℃至+60℃,没有加热制冷成本；
(7)本系统充电模块，逆变器模块、电容模组均为2组，2组互为备用，在一组故障情况下，另一组仍可正常工作。
附图说明
图1为本发明的连接框图。
图2为本发明的各单元连接关系图。
具体实施方式
本发明主要披露超级电容储能开闭所备用电源系统结构组成及系统工作原理，以下文中所对照的附图，主要表达与本发明特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际结构尺寸完整绘制，在先说明。
如图1和图2所示，一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其中，基于超级电容储能开闭所备用电源系统由3个分体设备组成，包括一台控制器、2台超级电容模组和RS485总线，控制器包括输入电源模块、2组超级电容充电模块、2组多电源输入的直流电源逆变器、中央处理控制模块，每组超级电容模组包括超级电容在线监测模块和32组超级电容并联模块，其中，输入电源模块的输入端设置为2路交直流电路，输入电源模块的输出端设置为2组超级电容充电模块和2组多电源输入的直流电源逆变器，2组超级电容充电模块和中央处理控制模块进行双相数据传递，2组多电源输入的直流电源逆变器和中央处理控制模块进行双相数据传递，2组超级电容充电模块的一个输出端为32组超级电容并联模块，32组超级电容并联模块的输出端设置为2组多电源输入的直流电源逆变器和超级电容在线监测模块。
进一步的，所述输入电源模块接入两组交直流电源，任意一路有电均可输出直流电源，输入电源模块输出直流电源供给、2组超级电容充电模块、2组多电源输入的直流电源逆变器。
进一步的，所述2组超级电容充电模块为2组超级电容模组充电。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器每组的输入电源来源为输入电源模块输出的直流电源和2组超级电容模组，当输入电源模块无电的情况由2组超级电容模组供电，任意一组超级电容模组正常，均可正常输出。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器互为备用，任意一组直流电源逆变器故障，另一组可正常供电。
进一步的，所述中央处理控制模块通过以太网将系统实时工作状态与远方主站通讯。
进一步的，所述2组超级电容模组,包括在线监测模块、32组超级电容并联模块串联其中3个超级电容并联模块由3个超级电容并联组成。
进一步的，所述在线监测模块对32组超级电容并联模块在线监测并联模块的电压进行在线监测，判断32组超级电容并联模块充放电的容量以及32组超级电容并联模块每组的状态是否正常，并通过RS485总线与控制器的中央处理控制模块通讯。
进一步的，所述2组多电源输入的直流电源逆变器设置有过流保护接口。
进一步的，所述32组超级电容并联模块内部设置为切换式和组合式两种放电模式，设置32个超级电容实现自由切换或者组合，明显增大放电功率。
工作原理：使用时，超级电容组可实时监测自身状态并将状态通过RS485总线发送至控制器，控制器两路交流输入电源接入输入模块，2组超级电容充电模块为超级电容模组充电，当外部电源断电情况下2组多电源输入的直流电源逆变器由超容模组供电否则由外部电源供电，控制器通过以太网将系统的自身状态传至远方主站。
本发明提供一种能够针对开闭所基于超级电容储能开闭所备用电源系统，针对开闭所供电情况其特点功率大能量小、环境恶劣、需要真正免维护等特征所做的一种能够针对开闭所基于超级电容储能开闭所备用电源系统，此系统采用超级电容模组作为储能，由于超容模组充放电循环可到100万次，其在运行工程中真正免维护，减轻配网管理负担，当断电的情况下，超级电容储能直流电源可持续供电，本系统模块均为2组，互为备用，极大提升了可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：基于超级电容储能开闭所备用电源系统由3个分体设备组成，包括一台控制器、2台超级电容模组和总线，控制器包括输入电源模块、2组超级电容充电模块、2组多电源输入的直流电源逆变器和中央处理控制模块，每组超级电容模组包括超级电容在线监测模块和超级电容并联模块，其中，总线一端固定连接中央处理控制模块，一端固定连接超级电容在线监测模块，将输入电源模块的输入端作为2路交直流电路，将输入电源模块的输出端作为2组超级电容充电模块和2组多电源输入的直流电源逆变器，2组超级电容充电模块和中央处理控制模块进行双相数据传递，2组多电源输入的直流电源逆变器和中央处理控制模块进行双相数据传递，将2组超级电容充电模块的一个输出端作为超级电容并联模块，将超级电容并联模块的输出端作为2组多电源输入的直流电源逆变器和超级电容在线监测模块，使用2组超级电容进行电量储存，实现2组超级电容互为备用的电源系统，所述在线监测模块对超级电容并联模块在线监测并联模块的电压进行在线监测，判断超级电容并联模块充放电的容量以及超级电容并联模块每组的状态是否正常，并通过总线与控制器的中央处理控制模块通讯，其中，总线为一种RS485总线，所述输入电源模块接入两组交直流电源，任意一路有电均可输出直流电源，输入电源模块输出直流电源供给2组超级电容充电模块和2组多电源输入的直流电源逆变器，所述2组多电源输入的直流电源逆变器每组的输入电源来源为输入电源模块输出的直流电源和2组超级电容模组，当输入电源模块无电的情况由2组超级电容模组供电，任意一组超级电容模组正常，均可正常输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：所述2组超级电容充电模块为2组超级电容模组充电。
3.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：所述2组多电源输入的直流电源逆变器互为备用，任意一组直流电源逆变器故障，另一组可正常供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：所述中央处理控制模块通过以太网将系统实时工作状态与远方主站通讯。
5.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：所述2组多电源输入的直流电源逆变器设置有过流保护接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能开闭所备用电源系统，其特征在于：所述超级电容并联模块内部设置有32组并联的超级电容器，超级电容并联模块内部设置为切换式和组合式两种放电模式，设置32组超级电容器实现电容器自由切换或者组合，互为备用，用于增大放电功率。
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Denomination of invention: A standby power supply system based on super capacitor energy storage switching station Effective date of registration: 20220324 Granted publication date: 20190517 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI RONGCHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022420000074 |
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Date of cancellation: 20230608 Granted publication date: 20190517 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI RONGCHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022420000074 |
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Denomination of invention: A backup power supply system based on supercapacitor energy storage switching station Granted publication date: 20190517 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI RONGCHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008875 |
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