CN112769220B - 电网自动化终端通用备用电源及供电系统 - Google Patents

电网自动化终端通用备用电源及供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网自动化终端通用备用电源及供电系统。包括第一整流充电模块、第一储能模块、逆变模块、以及继电器；第一整流充电模块用于将电网输电线输出的交流电转化成直流电；第一整流充电模块的输出端与第一储能模块连接，第一储能模块用于存储第一整流充电模块输出的直流电；第一储能模块与逆变模块的输入端连接，用于为逆变模块提供直流电；逆变模块用于将第一储能模块输出的直流电转化成交流电；本发明通过给电网中的自动化终端增加一个通用备用电源，可以在线路故障并且与此同时自动化终端储能电源故障或进行运检时，导致自动化终端设备失电，可以及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。

Description

电网自动化终端通用备用电源及供电系统
技术领域
本发明实施例涉及电源技术领域，尤其涉及一种电网自动化终端通用备用电源及供电系统。
背景技术
随着自动化开关的普及，对应的电网中的开关控制箱的储能电池种类也越来越多，进而需要对电网自动化开关控制箱的储能电源进行检修，来保证电网自动化开关控制箱的储能电源在电网线路断电时，储能电源能够正常给自动化开关控制箱供电。
在实际检修工作中，运维人员在给电网中的自动化开关控制箱的储能电源进行检修时，需要将自动化开关控制箱的储能电源拆卸下来，一旦运维人员在对自动化开关控制箱的储能电源进行检修的过程中遇到电网线路断电，会导致自动化开关控制箱失电，存在无后备电源的运行风险。为解决对自动化开关控制箱储能电源试验时，自动化开关控制箱存在无后备电源的运行风险，运维人员会自备电源，但是由于开关控制箱的储能电池种类并不统一，运维人员自备电源不一定能满足开关控制箱的供电需求，不能及时恢复对自动化开关控制箱的供电。
发明内容
本发明提供一种电网自动化终端通用备用电源及供电系统，用以给电网中的自动化终端增加一个通用备用电源，可以在自动化终端设备失电时及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。
第一方面，本发明实施例提供了一种电网自动化终端通用备用电源第一整流充电模块、第一储能模块、逆变模块、以及继电器；
第一整流充电模块的输入端连接电网自动化终端通用备用电源的输入端，电网自动化终端通用备用电源的输入端与电网输电线路连接，第一整流充电模块用于将电网输电线输出的交流电转化成直流电；第一整流充电模块的输出端与第一储能模块连接，第一储能模块用于存储第一整流充电模块输出的直流电；第一储能模块与逆变模块的输入端连接，用于为逆变模块提供直流电；逆变模块的输出端通过继电器的常闭开关连接电网自动化终端通用备用电源的输出端；逆变模块用于将第一储能模块输出的直流电转化成交流电；
电网自动化终端通用备用电源的输入端和输出端之间还连接有供电线路，供电线路上串接有继电器的常开开关，继电器的线圈并联于常开开关和电网自动化终端通用备用电源输入端之间的供电线路。
进一步地，第一整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
进一步地，第一储能模块包括蓄电池。
进一步地，逆变模块包括DC-AC电源转换器。
进一步地，继电器包括中间继电器。
进一步地，电网自动化终端通用备用电源还包括显示模块，显示模块与第一储能模块连接，用于显示第一储能模块的当前蓄电量。
进一步地，显示模块包括发光二极管显示屏。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电网自动化终端供电系统包括第二整流充电模块、第二储能模块和实现如第一方面中任一项的电网自动化终端通用备用电源；
电网自动化终端通用备用电源与第二整流充电模块连接，第二整流充电模块用于将电网自动化终端通用备用电源输出的交流电转化成直流电；整流充电模块与第二储能模块连接，第二储能模块用于存储第二整流充电模块输出的直流电。
进一步地，第二整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
进一步地，第二储能模块包括蓄电池。
本实施例的技术方案，通过给电网中的自动化终端增加一个通用备用电源，可以在线路故障并且与此同时自动化终端储能电源故障或进行运检时，导致自动化终端设备失电，可以及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。
附图说明
图1为现有技术提供的一种电网自动化终端供电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电网自动化终端通用备用电源的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种电网自动化终端通用备用电源的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电网自动化终端供电系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为现有技术提供的一种电网自动化终端供电系统的结构示意图，如图1所示，目前电网自动化终端供电系统包括整流充电模块001和蓄电池002。当电网线路有电时，整流充电模块001可以将电网线路提供的交流电转换成直流电提供给给蓄电池002进行充电和自动化终端设备003。当电网线路失电时，蓄电池002将储存的电能直接释放给自动化终端设备003，为自动化终端设备003提供直流电。但是，当电网线路失电的同时蓄电池002损坏或者正在运维，自动化终端设备003就会失去操作电源，无法维持正常工作。目前为解决自动化终端设备003失电无法运行的问题，运维人员通常会自备电源，一旦自动化终端设备003出现失电故障，可以及时替换上自备电源。但是由于自动化终端设备003的对应储能电池电流输出规格并不统一，运维人员的自备电源不一定能满足自动化终端设备003的供电需求，存在无法及时恢复对自动化终端设备003的供电。
本发明针对现有技术电网自动化终端供电系统的弊端进行改进，设计了一种电网自动化终端供电系统，通过给电网中的自动化终端增加一个通用备用电源，可以在线路故障并且与此同时自动化终端储能电源故障或进行运检时，导致自动化终端设备失电，可以及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。
本发明实施例提供了一种电网自动化终端通用备用电源的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种电网自动化终端通用备用电源的结构示意图。如图2所示，该电网自动化终端通用备用电源包括第一整流充电模块111、第一储能模块121、逆变模块130、以及继电器140；第一整流充电模块111的输入端连接电网自动化终端通用备用电源的输入端101，电网自动化终端通用备用电源的输入端101与电网输电线路连接，第一整流充电模块111用于将电网输电线输出的交流电转化成直流电；第一整流充电模块111的输出端与第一储能模块121连接，第一储能模块121用于存储第一整流充电模块111输出的直流电；第一储能模块121与逆变模块130的输入端连接，用于为逆变模块130提供直流电；逆变模块130的输出端通过继电器140的常闭开关141连接电网自动化终端通用备用电源的输出端102；逆变模块130用于将第一储能模块121输出的直流电转化成交流电；电网自动化终端通用备用电源的输入端101和输出端之间还连接有供电线路，供电线路上串接有继电器140的常开开关142，继电器140的线圈143并联于常开开关142和电网自动化终端通用备用电源输入端之间的供电线路。
其中，第一整流充电模块111用于将交流电转换成直流电的装置，可以给交流线路中连接的直流供电装置将输电线路中的交流电转化为直流电。第一储能模块121，指所有在电量用到一定程度之后可以被再次充电、反复使用的储能装置。逆变模块130是可以将直流电转换成交流电的装置，可以给交流负载将直流电转化为交流负载可用的交流电。继电器140包括：线圈143、常开开关142以及常闭开关141，通常应用于自动化的控制电路中，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。第一整流充电模块111的输入端连接电网自动化终端通用备用电源的输入端101，电网自动化终端通用备用电源的输入端101与电网输电线路连接，也就是第一整流充电模块111的输入端与电网输电线路连接，由此可知，第一整流充电模块111的输入端也就是电网自动化终端通用备用电源的输入端101。第一整流充电模块111的输入端与电网输电线路连接，第一整流充电模块111可以将电网输电线输出的交流电转化成直流电，输出给与第一整流充电模块111的输出端连接的第一储能模块121。第一储能模块121可以将第一整流充电模块111转化输出的直流电进行存储；
另外，第一储能模块121不仅能够存储由第一整流充电模块111转化输出的直流电，而且还能够将存储的直流电释放出来，提供给与其连接的器件。例如，第一储能模块121与逆变模块130的输入端连接，可以为逆变模块130输出直流电。由此可知，本发明的电网自动化终端通用备用电源具有储能和释放两个工作过程。当连接在电网自动化终端通用备用电源的输入端101和输出端之间的供电线路上的继电器140的线圈143有电时，也就是电网输电线路有电时，继电器140的线圈143会控制继电器140的常开开关142闭合，常闭开关141打开。此时第一整流充电模块111的输入端与电网输电线路连接，第一整流充电模块111可以将电网输电线输出的交流电转化成直流电，输出给与第一整流充电模块111的输出端连接的第一储能模块121。第一储能模块121可以将第一整流充电模块111转化输出的直流电进行存储。当也就是电网输电线路没有电时，连接在电网自动化终端通用备用电源的输入端101和输出端之间的供电线路上的继电器140的线圈143失电，继电器140的常开开关142会恢复到打开的状态以及常闭开关141会恢复到闭合的状态。此时第一储能模块121将存储的直流电能够释放出来，第一储能模块121与逆变模块130的输入端连接，可以为逆变模块130输出直流电。逆变模块130将第一储能模块121输出的直流电转换为交流电，并通过逆变模块130的输出端输出到继电器140的常闭开关141连接的电网自动化终端通用备用电源的输出端102进行输出。
本实施例的技术方案，通过给电网中的自动化终端增加一个通用备用电源，可以在线路故障并且与此同时自动化终端储能电源故障或进行运检时，导致自动化终端设备失电，可以及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。
可选地，第一整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
其中，AC-DC电源转换器是指将交流电转换成直流电的一种电源设备，也就是一种开关电源。AC-DC电源转换器一般通过二极管整流电路或开关电路将交流电转换成直流电，其工作原理为：首先通过整流电路将工频交流电转换为脉冲直流电，再通过滤波电路将脉冲直流中的交流成分滤除，减少交流成分并增加直流成分，最后通过稳压电路采用负反馈技术对整流后的直流电压进行再进一步的稳定。
可选地，第一储能模块包括蓄电池。
其中，蓄电池指在电量用到一定程度之后可以被再次充电、反复使用的化学能电池。此外，蓄电池放电的电动势较稳定，工作电压平稳，使用温度及使用电流范围宽，能充放电数百个循环，贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)并且造价较低，进而被广泛应用。
可选地，逆变模块包括DC-AC电源转换器。
其中，DC-AC电源转换器是指将直流电转换成交流电的一种电源设备，也是一种开关电源。DC-AC电源转换器由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，具有转换效率高、启动快、安全性能好、物理性能良好以及带负载适应性与稳定性强等特点。
可选地，继电器包括中间继电器。
其中，中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。中间继电器是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。继电器的线圈装在"U"形导磁体上，导磁体上面有一个活动的衔铁，导磁体两侧装有两排触点弹片。在非动作状态下触点弹片将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定间隙。当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合或者使常开触点贴合触点闭合，完成继电器工作。当电磁力矩减小到一定值时，由于触点弹片的反作用力矩，而使触点与衔铁返回到初始位置。另外，继电器具有功耗小、温升低、不需外附大功率电阻、触点容量大、工作寿命长及接线方便等优点。
图3为本发明实施例提供的另一种电网自动化终端通用备用电源的结构示意图。如图3所示，电网自动化终端通用备用电源还包括显示模块150，显示模块150与第一储能模块121连接，用于显示第一储能模块121的当前蓄电量。
其中，显示模块150与第一储能模块121连接，可以让运维人员一目了然的获知第一储能模块121的当前蓄电量，从而准确获知第一储能模块121的续航时间，间接提示运维人员进行设备供电维修的时间。
可选地，显示模块包括发光二极管显示屏。
其中，发光二极管显示屏是一种平板显示器，是由一个个小的LED模块面板组成，用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息的设备。发光二极管显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的特点，被广泛应用。
图4为本发明实施例提供的一种电网自动化终端供电系统的结构示意图。如图4所示，该电网自动化终端供电系统包括第二整流充电模块112、第二储能模块122和上述实施例中任一项的电网自动化终端通用备用电源；电网自动化终端通用备用电源与第二整流充电模块112连接，第二整流充电模块112用于将电网自动化终端通用备用电源输出的交流电转化成直流电；整流充电模块112与第二储能模块122连接，第二储能模块122用于存储第二整流充电模块112输出的直流电。
其中，第二整流充电模块112是可以将交流电转换成直流电的装置，可以给交流线路中连接的直流供电装置将输电线路中的交流电转化为直流电。第二储能模块122，指所有在电量用到一定程度之后可以被再次充电、反复使用的储能装置。第二整流充电模块112的输入端与电网自动化终端通用备用电源连接，第二整流充电模块112可以将电网自动化终端通用备用电源输出的交流电转化成直流电，输出给与第二整流充电模块112的输出端连接的第二储能模块122。第二储能模块122可以将第二整流充电模块112转化输出的直流电进行存储；另外，第二储能模块122不仅能够存储由第二整流充电模块112转化输出的直流电，而且还能够将存储的直流电释放出来，提供给与其连接的器件。
此外，电网自动化终端供电系统包括本发明任意实施例提供的电网自动化终端通用备用电源，因此具有本发明实施例提供的电网自动化终端通用备用电源的有益效果，此处不再赘述。
对比图1和图4，可知本发明实施例提供的一种电网自动化终端供电系统相比于现有技术多安装了一个电网自动化终端通用备用电源，当电网线路失电的同时蓄电池002损坏或者正在运维，电网自动化终端通用备用电源会为自动化终端设备003供电，维持自动化终端设备003的正常工作。此外，本发明实施例提供的电网自动化终端通用备用电源可以将储存的电能转化为与电网输电线路输送电压规格相同的电压，从而本发明实施例提供的电网自动化终端通用备用电源具有通用性，可以很好地解决自动化终端设备003供电需求不统一的问题，进而可以及时给自动化终端设备供电，提高对自动化终端设备恢复供电的时间性及可靠性。
可选地，第二整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
可选地，第二储能模块包括蓄电池。
需要说明的是，第二整流充电模块包括AC-DC电源转换器和第一整流充电模块包括AC-DC电源转换器，具有相同的功能及有益效果。第二储能模块包括锂电池和第一储能模块包括蓄电池，具有相同的功能及有益效果，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，包括：第一整流充电模块、第一储能模块、逆变模块、以及继电器；
所述第一整流充电模块的输入端连接所述电网自动化终端通用备用电源的输入端，所述电网自动化终端通用备用电源的输入端与电网输电线路连接，所述第一整流充电模块用于将所述电网输电线输出的交流电转化成直流电；所述第一整流充电模块的输出端与所述第一储能模块连接，所述第一储能模块用于存储所述第一整流充电模块输出的直流电；所述第一储能模块与所述逆变模块的输入端连接，用于为所述逆变模块提供直流电；所述逆变模块的输出端通过所述继电器的常闭开关连接所述电网自动化终端通用备用电源的输出端；所述逆变模块用于将所述第一储能模块输出的直流电转化成交流电；
所述电网自动化终端通用备用电源的输入端和输出端之间还连接有供电线路，所述供电线路上串接有所述继电器的常开开关，所述继电器的线圈并联于所述常开开关和所述电网自动化终端通用备用电源输入端之间的所述供电线路；
所述电网自动化终端通用备用电源的工作过程包括储能和释放；
当所述电网输电线路有电时，所述继电器的线圈有电，所述继电器的线圈控制所述继电器的常开开关闭合，所述继电器的常闭开关打开，所述第一整流充电模块将所述电网输电线输出的交流电转化为直流电，输出给所述第一储能模块；
当所述电网输电线路没有电时，所述继电器的线圈失电，所述继电器的常开开关恢复到打开的状态，所述继电器的常闭开关恢复到闭合的状态，所述第一储能模块将存储的直流电释放出来，为所述逆变模块输出直流电，所述逆变模块将所述第一储能模块输出的直流电转换为交流电，并通过所述逆变模块的输出端输出到所述继电器的常闭开关连接的所述电网自动化终端通用备用电源的输出端进行输出。
2.根据权利要求1所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，所述第一整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
3.根据权利要求1所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，所述第一储能模块包括蓄电池。
4.根据权利要求1所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，所述逆变模块包括DC-AC电源转换器。
5.根据权利要求1所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，所述继电器包括中间继电器。
6.根据权利要求1所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与第一储能模块连接，用于显示所述第一储能模块的当前蓄电量。
7.根据权利要求6所述的电网自动化终端通用备用电源，其特征在于，所述显示模块包括发光二极管显示屏。
8.一种电网自动化终端通用供电系统，其特征在于，包括第二整流充电模块、第二储能模块和权利要求1-7任一项所述的电网自动化终端通用备用电源；
所述电网自动化终端通用备用电源与所述第二整流充电模块连接，所述第二整流充电模块用于将所述电网自动化终端通用备用电源输出的交流电转化成直流电；所述整流充电模块与所述第二储能模块连接，所述第二储能模块用于存储所述第二整流充电模块输出的直流电。
9.根据权利要求8所述的电网自动化终端通用供电系统，其特征在于，所述第二整流充电模块包括AC-DC电源转换器。
10.根据权利要求8所述的电网自动化终端通用供电系统，其特征在于，所述第二储能模块包括蓄电池。
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