CN110829852B - 一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置，包括直流母线失压自动补偿装置、蓄电池组一、蓄电池组二、开路检测装置一和开路检测装置二，直流母线失压自动补偿装置分别通过开路检测装置一和开路检测装置二连接到蓄电池组一和蓄电池组二，蓄电池组一和蓄电池组二分别通过电动开关连接到直流母线。本发明额定负载下，能1ms内将输出电压恢复到整定值，采用电压、电流双反馈环路控制，可方便地限定外设的安全工作范围。一组直流母线失压时，将另一组蓄电池电源经隔离DC‑DC变换装置供给失压直流母线，保障直流母线供电连续性。
Description
技术领域
本发明属于直流电源输出补偿装置技术领域，涉及一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置。
背景技术
在变电站中，都有直流蓄电池，作为全站交流失压的直流备用电源。直流蓄电池的可靠运行是站内保护装置、备自投装置正确动作的基础。因此，时时监控蓄电池组的运行状态，及时发现蓄电池组运行存在的隐患是非常重要的。
当前蓄电池组的检测手段主要有三个：1、在线的电压、内阻检测；2、周期性的蓄电池充放电试验（一般一年一次）；3、周期性的蓄电池运行巡视（一般一月一次）。
由于蓄电池组长期处于在线浮充状态，浮充电流很小。对于蓄电池本身运行质量劣化，连接极板虚接等隐患，在线的电压、内阻检测以及周期性的蓄电池运行巡视都难以发现。
蓄电池组充放电试验虽然可以检测出蓄电池组存在的开路隐患，但检修维护周期过长（一般一年一次），无法防范在检修期间发生的问题。
现有的直流电源输出电压自愈补偿方式补偿不及时，硬件结构复杂，软件精确性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置，包括直流母线失压自动补偿装置、蓄电池组一、蓄电池组二、开路检测装置一和开路检测装置二，直流母线失压自动补偿装置分别通过开路检测装置一和开路检测装置二连接到蓄电池组一和蓄电池组二，蓄电池组一和蓄电池组二分别通过电动开关连接到直流母线。
开路检测装置一和开路检测装置二均包括电流传感器I1和电流传感器I2，电流传感器I1连接到蓄电池组一或蓄电池组二一端，电流传感器I2连接在蓄电池组一或蓄电池组二中间，将蓄电池组一或蓄电池组二分割为两段，电流传感器I2两侧分别连接有串接电阻R11与开关K1和串接的电阻R12和开关K2，开关K1和电阻R12连接到蓄电池组一或蓄电池组二两端，电流传感器I1和电流传感器I2连接到检测控制器的信号接收端，检测控制器的控制端连接到开关K1和开关K2，蓄电池组一或蓄电池组二两端连接到检测控制器，检测控制器连接到直流母线失压自动补偿装置。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明额定负载下，能1ms内将输出电压恢复到整定值，采用电压、电流双反馈环路控制，可方便地限定外设的安全工作范围。一组直流母线失压时，将另一组蓄电池电源经隔离DC-DC变换装置供给失压直流母线，保障直流母线供电连续性，本发明实时采集两段母线的蓄电池组电压、电流、直流母线补偿装置输出的补偿电流，一旦检测到直流电源输出电压自愈补偿装置输出的补偿电流增大或任何一段母线电压跌落，记录故障前时间段及故障后时间段的故障过程数据，可本地查询回放及PC端数据回放。
附图说明
图1是本发明的原理结构示意图；
图2是本发明的双向DC/DC结构图；
图3是双向DC/DC原理图；
图4是双向DC/DC变换器工作原理图；
图5是双向DC/DC变换器电路示意图；
图6是开路检测电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图6所示，一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置，包括直流母线失压自动补偿装置、蓄电池组一、蓄电池组二、开路检测装置一和开路检测装置二，直流母线失压自动补偿装置分别通过开路检测装置一和开路检测装置二连接到蓄电池组一和蓄电池组二，蓄电池组一和蓄电池组二分别通过电动开关连接到直流母线，该装置连接在两组直流电源母线间，相互电气隔离，该装置的额定工作电压为DC220V，实际工作在DC190-250V范围内。
开路检测装置一和开路检测装置二均包括电流传感器I1和电流传感器I2，电流传感器I1连接到蓄电池组一或蓄电池组二一端，电流传感器I2连接在蓄电池组一或蓄电池组二中间，将蓄电池组一或蓄电池组二分割为两段，电流传感器I2两侧分别连接有串接电阻R11与开关K1和串接的电阻R12和开关K2，开关K1和电阻R12连接到蓄电池组一或蓄电池组二两端，电流传感器I1和电流传感器I2连接到检测控制器的信号接收端，检测控制器的控制端连接到开关K1和开关K2，蓄电池组一或蓄电池组二两端连接到检测控制器，检测控制器连接到直流母线失压自动补偿装置。
本发明对蓄电池组实时在线监视开路状态即时告警输出，如果蓄电池组出现局部开路造成一段直流母线失压时，电压输出自愈装置立即启动，维持该段直流母线持续稳定工作，同时该装置具备直流母线电压等录波记录功能，便于事故分析。实时在线监视蓄电池组开路，即时告警输出，提前告知运维人员及时处理，避免因直流系统故障造成较大的经济损失，当蓄电池组局部开路瞬间，通过电压输出自愈装置维持直流母线供电，提高系统运行可靠性。
如图2-3所示，直流电源输出电压自愈补偿装置可以简单看作由两个隔离DC/DC组成，双向输入双向输出，当一个DC/DC工作后另一个自动停止输出，响应时间mS级。
本发明的直流母线失压智能补偿功能，采用全数字双向隔离DC-DC变换控制，采用APFC技术、先进的LLC谐振高频软开关技术，该装置的任何一端口输入电压消失，自动将该端口转换为输出状态。额定负载下，能1ms内将输出电压恢复到整定值，采用电压、电流双反馈环路控制，可方便地限定外设的安全工作范围。一组直流母线失压时，将另一组蓄电池电源经隔离DC-DC变换装置供给失压直流母线，保障直流母线供电连续性。
本发明的故障录波功能，装置实时采集两段母线的蓄电池组电压、电流、直流母线补偿装置输出的补偿电流，一旦检测到直流电源输出电压自愈补偿装置输出的补偿电流增大或任何一段母线电压跌落，记录故障前2s及故障后10s，总计12s的故障过程数据，可本地查询回放及PC端数据回放。
如图5所示双向DC/DC变换器电路，高频变压器T隔离两侧电源，具有2kV隔离绝缘耐压能力，两侧电源分别即可整流又可逆变的装置，用MOSEFT管作为开关器件构成全桥整流逆变主电路
如图6所示为蓄电池组开路监测单元的原理图，若蓄电池组为104节2V蓄电池组成，以蓄电池组中心一分为两段，在中心处（52节与53节之间）串联电流传感器I2，此时采样到的电流I2即为实时的蓄电池组电流I1信号，大小相等方向相反，设置一个蓄电池运行阀值（可设置为1A，可以任意设置），蓄电池开路检测时间间隔（1~10000分钟）。
若系统运行时间到了开路检测时间点，将I2与蓄电池运行电流阈值进行比对，若I2的绝对值不小于蓄电池运行电流阈值，则继续进行监控，说明蓄电池组在充电或放电状态，没有开路现象，不对蓄电池进行开路检测试验。
若I2小于蓄电池运行电流阈值（蓄电池处于浮充状态），则先合开关K1，投入电阻R11 （30欧）若蓄电池组高端部分（1~52节）没有开路，流过电阻R11的电流为I1与I2的矢量和，且I2电流值大于3A；若高端蓄电池组有开路，I2的电流接近零。
同理，断开开关K2，再合上开关K2，投入电阻R12 （30欧）若蓄电池组低端端部分（53~104节）没有开路，流过电阻R12的电流为I1与I2的矢量和，且I2电流值大于3A；若低端蓄电池组有开路，I2的电流接近零。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种直流电源开路监视及输出电压自愈补偿装置，其特征在于：包括直流母线失压自动补偿装置、蓄电池组一、蓄电池组二、开路检测装置一和开路检测装置二，直流母线失压自动补偿装置分别通过开路检测装置一和开路检测装置二连接到蓄电池组一和蓄电池组二，蓄电池组一和蓄电池组二分别通过电动开关连接到直流母线；开路检测装置一和开路检测装置二均包括电流传感器I1和电流传感器I2，电流传感器I1连接到蓄电池组一或蓄电池组二一端，电流传感器I2连接在蓄电池组一或蓄电池组二中间，将蓄电池组一或蓄电池组二分割为两段，电流传感器I2两侧分别连接有串接电阻R11与开关K1和串接的电阻R12和开关K2，开关K1和电阻R12连接到蓄电池组一或蓄电池组二两端，电流传感器I1和电流传感器I2连接到检测控制器的信号接收端，检测控制器的控制端连接到开关K1和开关K2，蓄电池组一或蓄电池组二两端连接到检测控制器，检测控制器连接到直流母线失压自动补偿装置。
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