CN111106643A - 一种48v通信电源系统及其蓄电池在线放电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种48V通信电源系统及其蓄电池在线放电控制方法，该48V通信电源系统主要由充电机、蓄电池组、续流装置、采样模块、蓄电池监控主机、放电控制装置、逆变器、预充电机和控制后台组成。控制方法主要采取并网逆变式进行放电，即可对90%的能源进行循环利用，将直流电转变为交流后反馈给站内电网；与其他放电装置相比具有安全、易控、节能、准确度高等特点，尤其适合工作在无人值守电站。

Description

一种48V通信电源系统及其蓄电池在线放电控制方法

技术领域

本发明属于蓄电池充放电控制技术领域，具体涉及了一种48V通信电源系统及其蓄电池在线放电控制方法。

背景技术

48V通信蓄电池组是专门为通信电源系统提供后备电源，它在通信网络中起着极其重要的作用。由于技术的发展，通信设备对电源的可靠性要求也越来越高，若通信电源系统发生故障，停止供电，将使整个通信网络瘫痪，影响正常运行。

在电力、通信行业直流系统中的蓄电池，其每组容量均在100～3000Ah左右，在进行检修及维护时，通常采用电热式放电法，即用电阻丝或者PTC器件作模拟负载对蓄电池进行放电，放电时采用电阻来消耗电能，将电能转换成热能释放，采用风机强制散热，这种最原始的放电方式虽然简单、廉价，但是放电电流不能保持恒定，过程中电能转化为热能来消耗，导致周围环境温升，而且造成巨大的能量浪费。

除此之外，还有调压放电法，这一方法的原理是蓄电池组不退出运行，并且不需要修改原有的蓄电池回路，利用充电机的遥调功能，通过主机和集中监控通信发送遥调指令给充电机，将充电机输出电压调低到蓄电池组的放电截止电压，并且把集中监控的充放电管理模式设置为手动，再接入放电负载对蓄电池进行放电。测试完成之后，主机再通过遥调功能恢复充电机输出电压，并且恢复集中监控的充放电管理模式为自动。但是，这种方式也存在问题，那就是设备间的通讯问题，现场实施存在一定的难度，某些老旧的充电机并不支持通讯方式修改电压，或者充电模块的输出电压不能下调到90%*标称电压。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种48V通信电源系统及其蓄电池在线放电控制方法。本发明的控制方法采取并网逆变式进行放电，即可对90%的能源进行循环利用，将直流电转变为交流后反馈给站内电网；与其他放电装置相比具有安全、易控、节能、准确度高等特点，尤其适合工作在无人值守电站。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种48V通信电源系统，主要由充电机、蓄电池组、续流装置、采样模块、蓄电池监控主机、放电控制装置、逆变器、预充电机和控制后台组成；所述的充电机是系统正常运行的电能来源，其通过直流母线与放电控制装置电气连接；所述的蓄电池组是备用电源，与放电控制装置电气连接；所述的采样模块用于采集蓄电池组的电压、电流信号；所述的续流装置为以一个二极管为主体的保护续流器件，用于在蓄电池组发生开路故障时，通过二极管构建有效回路，使得蓄电池组内正常电池能够给负载供电；所述的蓄电池监控主机通过RS485通信分别与采样模块、放电控制装置进行通讯，蓄电池监控主机不断收集蓄电池组的状态数据，然后进行分析，当分析发现异常时，会立刻生成异常事件记录并对异常事件进行再三确认，最终确认存在异常时会通过硬接点输出告警信号；所述的放电控制装置还分别与逆变器、预充电机电气连接；所述的放电控制装置通过控制逆变器对蓄电池组的放电电流进行控制，除此之外，放电控制装置与监控蓄电池组的蓄电池监控主机通讯，通过点击蓄电池监控主机下发放电命令给放电控制装置，控制相应开关的通断来控制逆变器对蓄电池组进行放电；所述的逆变器用于交流转换成直流，或者在蓄电池组放电过程中，把直流转换成交流，给交流电网提供电能；所述的预充电机用于在蓄电池组放电结束后，给蓄电池组进行均充。

作为本发明的进一步说明，所述的充电机和预充电机均分别采用电力通信电源模块，将220V交流电源逆变转换成48V直流电源。充电机和预充电机可以采用TR48-3000系列高频开关整流模块，其为交流电压输入，直流电压输出可调的ACDC模块。该模块采用DSP数字控制，谐振软开关，有源PFC技术，并且具有多项专利保护；模块具有功率密度高，功率因数高，谐波小，效率高等特点，具备多模块可并联性能。

作为本发明的进一步说明，所述的蓄电池监测主机与采集模块组成蓄电池在线巡检仪系统，系统内还包括蓄电池监测终端，终端是主机与模块通信桥梁；蓄电池巡检仪系统用于监控蓄电池电压、电流、内阻和温度参数，判断蓄电池状态，为蓄电池在线放电提供控制依据。选用的蓄电池监测主机型号是QDX-103、模块型号是QDX-1000。

本发明涉及模块或者部件的选用的进一步说明：

本发明的逆变器是把48V逆变成220V交流电源，逆变输出自动并网。可以选用逆变并网模块型号为GTW&N-1000W。GTW&N-1000W/1200W并网逆变器采用了创新的并网逆变器技术，具有与集中式逆变器相同的可串/并多片组件的能力，同时又具有分布式微逆变器体积少效率高的特点，内置创新的极速增强型最大功率点跟踪（MPPT）控制算法，集成LCD功能显示与LED状态显示。其电路集成度高，性能可靠，散热系统全面优化，可兼容各种类型的光伏面板组件搭配使用，易于操作和安装。

本发明的蓄电池组采用阀控式铅酸蓄电池，常见标称电压有2V和12V两种，蓄电池容量从200Ah-2000Ah间。

本发明可优选的的续流装置型号为QKL-02，每节电池安装一个续流装置。

本发明可优选的放电控制装置型号为QKF-01。放电控制装置功能是控制蓄电池在线放电的中枢，通过接收的命令和蓄电池状态数据，智能控制蓄电池在线放电。

本发明的控制后台是利用组态王JAVA开发平台，设计、开发出一套后台软件系统。该软件根据蓄电池在线巡检系统实时上传的数据，通过对该数据的分析、计算处理，实现对直流系统各个关键特征量进行趋势分析、诊断的功能。并可以存储相关的历史数据信息，方便日后的查看和分析研究。可在后台操控在线放电。系统安装在服务器电脑里，服务器与蓄电池造型巡检仪主机通信采用TCP/IP的通信方式进行通信。

一种48V通信电源系统蓄电池在线放电控制方法，在对两组蓄电池组进行控制时，涉及两组直流母线、两组充电机、两组蓄电池组、充电模块组和逆变模块组；

第一充电机、第一蓄电池组并联连接第一直流母线，并且第一蓄电池组的负极端与第一直流母线之间串联电超开关Ⅰ；第一蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第一蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开1、直流接触器K2；

第二充电机、第二蓄电池组并联连接第二直流母线，并且第二蓄电池组的负极端与第二直流母线之间串联电超开关Ⅱ；第二蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第二蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开2、直流接触器K3；

对两组蓄电池组进行控制的逻辑包括：

（1）48V通信电源系统正常运行时，电操开关Ⅰ和电超开关Ⅱ闭合，空开1和空开2闭合，直流接触器K2和直流接触器K3断开；充电机与蓄电池组并联，只有蓄电池组的充电回路正在运行，而放电负载回路由直流接触器K2和直流接触器K3切断，使系统在浮充状态下能安全运行；

（2）需要对第一蓄电池组放电时，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合；第一蓄电池组放电时，控制逆变模块组以0.1C功率进行放电，直至放电容量达到设定值时，即停止放电，完成本次放电；同理，对第二蓄电池组进行放电控制；

（3）放电结束后，需要对第一蓄电池组充电时，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合，第一蓄电池组充电时，控制充电模块组对第一蓄电池组进行均充电，完成均充电后闭合电操开关Ⅰ和空开1、断开直流接触器K2，恢复系统；同理，对第二蓄电池组进行充电控制。

本发明的优点：

（1）本发明的控制方法能够解决能量浪费、旧充电机没有通讯功能和不能恒流放电的问题，为运维检修人员提供蓄电池核容信息，及时查找出问题蓄电池，缩短蓄电池组故障运行时间，提升直流系统可靠性；从而提升电力系统的运行安全性、可靠性。

（2）本发明的控制方法采取并网逆变式进行放电，即可对90%的能源进行循环利用，将直流电转变为交流后反馈给站内电网；与其他放电装置相比具有安全、易控、节能、准确度高等特点，尤其适合工作在无人值守电站。

附图说明

图1是本发明一实施例的48V通信电源系统架构示意图。

图2是本发明一实施例中48V通信电源系统在正常运行时的控制方法工作原理示意图。

图3是本发明一实施例中48V通信电源系统蓄电池组在线放电时的控制方法工作原理示意图。

图4是本发明一实施例中48V通信电源系统蓄电池组在线充电时的控制方法工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种48V通信电源系统，主要由充电机、蓄电池组、续流装置、采样模块、蓄电池监控主机、放电控制装置、逆变器、预充电机和控制后台组成；所述的充电机是系统正常运行的电能来源，其通过直流母线与放电控制装置电气连接；所述的蓄电池组是备用电源，与放电控制装置电气连接；所述的采样模块用于采集蓄电池组的电压、电流信号；所述的续流装置为以一个二极管为主体的保护续流器件，用于在蓄电池组发生开路故障时，通过二极管构建有效回路，使得蓄电池组内正常电池能够给负载供电；所述的蓄电池监控主机通过RS485通信分别与采样模块、放电控制装置进行通讯，蓄电池监控主机不断收集蓄电池组的状态数据，然后进行分析，当分析发现异常时，会立刻生成异常事件记录并对异常事件进行再三确认，最终确认存在异常时会通过硬接点输出告警信号；所述的放电控制装置还分别与逆变器、预充电机电气连接；所述的放电控制装置通过控制逆变器对蓄电池组的放电电流进行控制，除此之外，放电控制装置与监控蓄电池组的蓄电池监控主机通讯，通过点击蓄电池监控主机下发放电命令给放电控制装置，控制相应开关的通断来控制逆变器对蓄电池组进行放电；所述的逆变器用于交流转换成直流，或者在蓄电池组放电过程中，把直流转换成交流，给交流电网提供电能；所述的预充电机用于在蓄电池组放电结束后，给蓄电池组进行均充。

本实施例中的48V通信电源系统的蓄电池在线放电控制方法，在对两组蓄电池组进行控制时，涉及两组直流母线、两组充电机、两组蓄电池组、充电模块组和逆变模块组；如图2所示：

第一充电机、第一蓄电池组并联连接第一直流母线，并且第一蓄电池组的负极端与第一直流母线之间串联电超开关Ⅰ；第一蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第一蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开1、直流接触器K2；

第二充电机、第二蓄电池组并联连接第二直流母线，并且第二蓄电池组的负极端与第二直流母线之间串联电超开关Ⅱ；第二蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第二蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开2、直流接触器K3；

对两组蓄电池组进行控制的逻辑包括：

（1）48V通信电源系统正常运行时，如图2所示，电操开关Ⅰ和电超开关Ⅱ闭合，空开1和空开2闭合，直流接触器K2和直流接触器K3断开；充电机与蓄电池组并联，只有蓄电池组的充电回路正在运行，而放电负载回路由直流接触器K2和直流接触器K3切断，使系统在浮充状态下能安全运行；

（2）需要对第一蓄电池组放电时，如图3所示，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合；第一蓄电池组放电时，控制逆变模块组以0.1C功率进行放电，直至放电容量达到设定值时，即停止放电，完成本次放电；同理，对第二蓄电池组进行放电控制；

（3）放电结束后，需要对第一蓄电池组充电时，如图4所示，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合，第一蓄电池组充电时，控制充电模块组对第一蓄电池组进行均充电，完成均充电后闭合电操开关Ⅰ和空开1、断开直流接触器K2，恢复系统；同理，对第二蓄电池组进行充电控制。

需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种48V通信电源系统，其特征在于：主要由充电机、蓄电池组、续流装置、采样模块、蓄电池监控主机、放电控制装置、逆变器、预充电机和控制后台组成；

所述的充电机是系统正常运行的电能来源，其通过直流母线与放电控制装置电气连接；

所述的蓄电池组是备用电源，与放电控制装置电气连接；

所述的采样模块用于采集蓄电池组的电压、电流信号；

所述的续流装置为以一个二极管为主体的保护续流器件，用于在蓄电池组发生开路故障时，通过二极管构建有效回路，使得蓄电池组内正常电池能够给负载供电；

所述的蓄电池监控主机通过RS485通信分别与采样模块、放电控制装置进行通讯，蓄电池监控主机不断收集蓄电池组的状态数据，然后进行分析，当分析发现异常时，会立刻生成异常事件记录并对异常事件进行再三确认，最终确认存在异常时会通过硬接点输出告警信号；

所述的放电控制装置还分别与逆变器、预充电机电气连接；所述的放电控制装置通过控制逆变器对蓄电池组的放电电流进行控制，除此之外，放电控制装置与监控蓄电池组的蓄电池监控主机通讯，通过点击蓄电池监控主机下发放电命令给放电控制装置，控制相应开关的通断来控制逆变器对蓄电池组进行放电；

所述的逆变器用于交流转换成直流，或者在蓄电池组放电过程中，把直流转换成交流，给交流电网提供电能；

所述的预充电机用于在蓄电池组放电结束后，给蓄电池组进行均充。

2.根据权利要求1所述的48V通信电源系统，其特征在于：所述的充电机和预充电机均分别采用电力通信电源模块，将220V交流电源逆变转换成48V直流电源。

3.根据权利要求1所述的48V通信电源系统，其特征在于：所述的蓄电池监测主机与采集模块组成蓄电池在线巡检仪系统，系统内还包括蓄电池监测终端，终端是主机与模块通信桥梁；蓄电池巡检仪系统用于监控蓄电池电压、电流、内阻和温度参数，判断蓄电池状态，为蓄电池在线放电提供控制依据。

4.一种48V通信电源系统蓄电池在线放电控制方法，其特征在于：在对两组蓄电池组进行控制时，涉及两组直流母线、两组充电机、两组蓄电池组、充电模块组和逆变模块组；

第一充电机、第一蓄电池组并联连接第一直流母线，并且第一蓄电池组的负极端与第一直流母线之间串联电超开关Ⅰ；第一蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第一蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开1、直流接触器K2；

第二充电机、第二蓄电池组并联连接第二直流母线，并且第二蓄电池组的负极端与第二直流母线之间串联电超开关Ⅱ；第二蓄电池组还分别与充电模块组、逆变模块组电气连接，并且第二蓄电池组的负极端与充电模块组、逆变模块组之间串联空开2、直流接触器K3；

对两组蓄电池组进行控制的逻辑包括：

（1）48V通信电源系统正常运行时，电操开关Ⅰ和电超开关Ⅱ闭合，空开1和空开2闭合，直流接触器K2和直流接触器K3断开；充电机与蓄电池组并联，只有蓄电池组的充电回路正在运行，而放电负载回路由直流接触器K2和直流接触器K3切断，使系统在浮充状态下能安全运行；

（2）需要对第一蓄电池组放电时，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合；第一蓄电池组放电时，控制逆变模块组以0.1C功率进行放电，直至放电容量达到设定值时，即停止放电，完成本次放电；同理，对第二蓄电池组进行放电控制；

（3）放电结束后，需要对第一蓄电池组充电时，将电操开关Ⅰ断开，空开1和直流接触器K2闭合，第一蓄电池组充电时，控制充电模块组对第一蓄电池组进行均充电，完成均充电后闭合电操开关Ⅰ和空开1、断开直流接触器K2，恢复系统；同理，对第二蓄电池组进行充电控制。

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