CN106972621A - 一种无人值守站的直流电源系统 - Google Patents

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刘鹍
李丰
张龙
郑兴凯
何晓兰
李培威
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems

Abstract

本发明公开了一种无人值守站的直流电源系统，采用通信电源和扩展电源的方式进行供电；交流输入通过整流模块输出直流48V，作为电源系统的内部母线；蓄电池组直接挂接在内部48V母线上；扩展电源的输入端汇集在48V母线上，通过13路独立的DC/DC模块输出；扩展电源内部的48V母线还通过远供电源与远端大功率负载相连接；扩展电源内部的48V母线还通过DC/DC模块为监控板供电；监控板的输入端通过监控模块分别与整流模块、蓄电池组相连接，输出端通过485接口与上位机相连接。本发明具有电源效率高、集成度高、抗干扰能力强的优点；同时对电源进行充放电管理与监控，能有效增强系统的工作稳定性与可靠性。

Description

一种无人值守站的直流电源系统
技术领域
本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种无人值守站的直流电源系统，属于通信设备技术领域。
背景技术
电源系统是各个信息系统的基本组成部分，在铁路、通信、电力的无人值守站中都具有非常广泛的应用。由于无人值守站对电源的可靠性要求很高，传统的UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)供电系统通常都采用双电源供电，220伏交流电源进入两路UPS后首先通过AC/DC转换器将交流电转换为直流电，挂载蓄电池充放电后再经DC/AC逆变器变换输出；经二级变换输出后的两路交流电再进入STS(Static TransferSwitch)静态转换开关进行冗余切换为一路交流电进行输出。切换后的220伏交流电作为电源系统内部的母线电源，机柜内部以及户外远程设备的功能模块均通过此路交流电再进一步转换后输出使用。当前的这种电源系统主要存在以下问题：
1)双UPS冗余电源需经过AC/DC和DC/AC两级变换输出为内部母线，导致电源效率较低；
2)由于电源系统通常采用并机切换单元(STS静态转换开关)来实现交流冗余供电，而并机单元STS就形成了一个单点故障的节点，不符合冗余电源系统的设计初衷，会极大的降低了整个电源系统的可靠性；
3)电源系统集成度较差、设备众多、尺寸不一，安装在机柜的不同位置，出故障时不方便更换和维护；
4)现有电源系统为了解决大功率负载远供问题，将内部母线拉远到户外，在复杂电磁环境和雷电环境下，容易引入干扰到机柜内部，引起柜内系统故障，存在抗干扰性差的缺点。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种无人值守站的直流电源系统。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无人值守站的直流电源系统，采用通信电源和扩展电源的方式进行供电，蓄电池组挂接在通信电源上；通信电源的内部设置有整流模块，交流输入通过整流模块输出直流48V，作为电源系统的内部母线；蓄电池组直接挂接在内部48V母线上，并通过整流模块进行充电管理；当交流输入中断时，系统零秒切换到蓄电池组进行供电；
扩展电源的输入端汇集在48V母线上，输出端通过不同的DC/DC模块分别与V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12共13路独立电源相连接；V0-V12路电源互相隔离，用于满足机柜内部各种不同的直流负载供电；
扩展电源内部的48V母线还通过远供电源与远端大功率负载相连接；远供电源输出有VO-1、VO-2、VO-3、VO-4、VO-5、VO-6共6路相互隔离的独立电源，用于满足多个不同地点的远端大功率负载供电；
扩展电源内部的48V母线还通过DC/DC模块为监控板供电；监控板的输入端通过监控模块分别与整流模块、蓄电池组、V0-V12路电源相连接，输出端通过485接口与上位机相连接。
电源系统还兼容48V的直流输入；当48V直流电作为输入电源时，蓄电池组连接在扩展电源的电源输入接口上，用于在扩展电源的主模块中实现充电管理功能。
整流模块通过并机二极管输出至48V母线上。
V0电源的输出电压为24V；V1-V12路电源的输出电压根据负载情况进行灵活配置。
监控板的输入电压为5V或12V。
本发明通过整流模块输出48V母线，再对柜内设备以及远端大功率负载进行多路独立电源的隔离输出，具有电源效率高、集成度高、抗干扰能力强的优点；同时对电源进行充放电管理与监控，能有效增强系统的工作稳定性与可靠性，从而显著增强产品的使用寿命，降低生产与维护成本。
附图说明
图1为本发明交流输入的整体结构示意图。
图2为本发明直流输入的整体结构示意图。
图3为本发明的供电原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本发明采用通信电源和扩展电源的方式进行供电，蓄电池组挂接在通信电源上；通信电源的内部设置有整流模块，交流输入通过整流模块输出直流48V，作为电源系统的内部母线；整流模块通过并机二极管输出至48V母线上。蓄电池组直接挂接在内部48V母线上，并通过整流模块进行充电管理；当交流输入中断时，系统零秒切换到蓄电池组进行供电；
扩展电源的输入端汇集在48V母线上，输出端通过不同的DC/DC模块分别与V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12共13路独立电源相连接，用于满足机柜内部各种不同的直流负载供电；V0-V12路电源互相隔离、互无关联，可提高系统的抗干扰能力；其中，V0电源的输出电压为24V；V1-V12路电源的输出电压可根据负载情况灵活配置。
扩展电源内部的48V母线还通过远供电源与远端大功率负载相连接，通过独立的远供电源隔离升压后进行远距离供电；远供电源输出有VO-1、VO-2、VO-3、VO-4、VO-5、VO-6共6路相互隔离的独立电源，6路电源分别通过远端设备上的本地电源进行降压后对本地负载进行供电；
扩展电源内部的48V母线还通过DC/DC模块为监控板供电，DC/DC模块可将监控板的输入电压降为5V或12V的工作电压；监控板的输入端通过监控模块分别与整流模块、蓄电池组、V0-V12路电源相连接，输出端通过485接口与上位机相连接。独立的监控模块可对整流模块、蓄电池组、V0-V12路电源的各个输入输出参数(通信电源232数据、V0-V12的电压告警开关量、电池电流、通信电源监控开关量、蓄电池组监控开关量)进行监控，并通过485接口上传到上位机PLC中，监控协议采用标准MODBUS协议。
电源系统还兼容48V的直流输入；当48V直流电作为输入电源时，蓄电池组连接在扩展电源的电源输入接口上，用于在扩展电源的主模块中实现充电管理功能；同时删去通信电源，而扩展电源中的V0-V12功能不变。V0-V12的输出电压、功率均可以配置，可使本电源具备良好的适应性和扩展性，能满足各种不同的现场配置情况。
本发明的供电原理如图3所示：机柜内部使用两台CR-FZ220A防灾电源作为主冗余电源，两台电源母线并接后作为机柜的内部冗余母线；远供电源输入为机柜母线48V，输出为6路隔离220V到远端大功率负载。远端设备由远端本地电源将220V电源降压后对本地负载进行供电；机柜内部的V0-V12相互并接后形成机柜内部的13路冗余母线，给柜内的各路直流负载以及远端小功率负载进行供电。
本发明与传统技术相比，具有以下优势：
1)通过整流模块输出48V母线，同时对电池进行充放电管理，具有电源效率高的优点；其它扩展电源采用48V母线作为输入，并输出多路相互隔离的独立电源，隔离电源能直接并联冗余使用；
2)仅通过整流模块即可实现直流冗余供电，能有效避免传统电源系统采用并机切换单元而造成的节点故障，因此故障率较低、使用寿命长，可增强电源系统的整体可靠性；
3)本系统的集成度较高，可采用瘦背板+插箱结构进行统一生产，利于企业的标准化管理与维护，可有效降低生产与维护成本；
4)大功率远端负载使用专用远供电源供电，远供电源采用母线48V作为输入，隔离升压后输出，输出与柜内母线完全隔离，在复杂电磁环境下的可靠性较强、抗干扰能力较强；
5)V0-V12的电压、功率以及输出电压路数均可以灵活配置，根据实际新厂配置进行有效扩展，适应性及扩展性较强。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人值守站的直流电源系统，其特征在于：所述电源系统采用通信电源和扩展电源的方式进行供电，蓄电池组挂接在通信电源上；所述通信电源的内部设置有整流模块，交流输入通过整流模块输出直流48V，作为电源系统的内部母线；所述蓄电池组直接挂接在内部48V母线上，并通过整流模块进行充电管理；当交流输入中断时，系统零秒切换到蓄电池组进行供电；
所述扩展电源的输入端汇集在48V母线上，输出端通过不同的DC/DC模块分别与V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12共13路独立电源相连接；所述V0-V12路电源互相隔离，用于满足机柜内部各种不同的直流负载供电；
所述扩展电源内部的48V母线还通过远供电源与远端大功率负载相连接；所述远供电源输出有VO-1、VO-2、VO-3、VO-4、VO-5、VO-6共6路相互隔离的独立电源，用于满足多个不同地点的远端大功率负载供电；
所述扩展电源内部的48V母线还通过DC/DC模块为监控板供电；所述监控板的输入端通过监控模块分别与整流模块、蓄电池组、V0-V12路电源相连接，输出端通过485接口与上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的无人值守站的直流电源系统，其特征在于：所述电源系统还兼容48V的直流输入；当48V直流电作为输入电源时，蓄电池组连接在扩展电源的电源输入接口上，用于在扩展电源的主模块中实现充电管理功能。
3.根据权利要求1所述的无人值守站的直流电源系统，其特征在于：所述整流模块通过并机二极管输出至48V母线上。
4.根据权利要求1所述的无人值守站的直流电源系统，其特征在于：所述V0电源的输出电压为24V；所述V1-V12路电源的输出电压根据负载情况进行灵活配置。
5.根据权利要求1所述的无人值守站的直流电源系统，其特征在于：所述监控板的输入电压为5V或12V。
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