CN114583692B - 分布式数字无感自迁移电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式数字无感自迁移电源系统。该电源系统由配电控制箱、电源箱、电池组、智能直流配电箱和数字智能监控管理软件组成。该系统以交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线、迁移总线为架构,构成分布数字+智能通用+无感自迁移+基层快维数字电源系统,为各类任务系统提供无缝隙、无感知、自迁移、高可靠的直流不间断供电。该系统具有支持上位机、远端、云端、大数据、智能化、数字化的应用与管理,实现异地远端的监测或遥控管控,解决了常规集中供电体制出现的通信/指挥/控制任务系统业务工作中断的供电瓶颈问题,可提升电源系统的任务可靠性趋于∝,特别是满足以总线式模块化高密度集成架构的车载移动平台的应用。

Description

分布式数字无感自迁移电源系统
技术领域
本发明涉及电源技术领域,尤其涉及一种分布式数字无感自迁移电源系统。
背景技术
现有的直流不间断供电电源技术,基本都是集中供电技术的电源装置,该类电源装置能够将多路交流输入、硅发输入、蓄电池输入转换为DC25.5V直流不间断输出。该类电源装置经过几十年的使用普遍,存在供电瓶颈问题,即当电源无输出故障时,电源供电的任务系统的设备(通信/指挥/控制设备等)供电中断,工作中的业务因断电,全部中断无法运行,特别是军事用途的“电子信息系统、数据处理中心、通信、指挥、控制、调度、监测、遥控”等各类任务系统平台、车载平台、或部分特殊场所应用的平台、设备,虽然有电池组的临时保障,但电池能量耗尽业务中断的实际问题一直难以解决。
随着电源技术的进步发展,电源的供电技术由集中式供电技术相继发展了n+1热备份模块化电源技术和分布式供电技术;但是随着使用深入研究发现,n+1热备份模块化电源技术仍是集中式供电技术的延续,仅提高了电源系统的部分任务可靠性,当多个电源模块出现故障时,电源仍然出现无输出的供电瓶颈问题。
随着现代社会对高可靠供电需求的发展,实现模块化高密度集成的应用需求强劲。为了提升电源系统的任务可靠性和供电保障能力,电源系统由集中式供电技术向分布式供电技术发展,电源系统以总线式架构分布式供电,以一型设备实现兼容通用,满足供电功率不断扩容的使用需求,即以“交流/直流高压总线、DC28V总线和通信总线”和n个电源箱构成多个不间断供电子系统,每个子系统单独给部分任务系统的设备或机柜供电,当其中一台电源故障,只会出现该部分任务系统的设备或机柜供电中断的问题,不会影响任务系统其它设备正常工作,该故障电源供电的设备的业务和指令,可通过其它设备的通信链路迂回发送,完成任务系统的供电和运营。但该应用方式存在三个问题:a)电源故障时,该任务设备的工作虽有电池临时维持供电,但最终因无电,还是无法正常工作;b)通信/指控设备业务的迂回工作需要改进任务系统智能监控管理软件或硬件设计;c)任务系统设备应按业务功能和通信链路迂回的关系需进行智能化配置和管理设计。综上所述,单纯的分布式电源系统应用存在不方便,不够灵活,不开放的应用限制,供电的瓶颈问题虽得到了一定的改善,但依然存在。
发明内容
针对现有电源系统的任务可靠性不高和供电保障能力存在不足的问题,本发明公开了一种分布式数字无感自迁移电源系统。在通过对“n+1热备份供电、当代信息系统云计算无感知、自备份、自迁移技术”原理技术进行深入研究,发现可将信息系统业务数据的自备份、自迁移的概念进行应用与拓展,构建分布互补备份无感自迁移供电体系架构。架构是在利用实际装车配套都离不开直流配电箱供电特点上,在原分布式技术体系的基础上增加迁移供电总线,构成各机柜的互补备份迁移供电,当该机柜的电源故障无输出时,在电池组临时供电保持下,可通过智能监控管理软件自动(或手动闭合“迁移供电开关”)将临近机柜的电能,自动迁移到该机柜,给该机柜任务设备供电,从供电体制的根本上彻底的解决了集中供电体制存在的固有供电瓶颈问题。另外原规划的分布式供电系统,具有的通信链路迂回的手段也仍然有效,通过以上的迁移供电技术的应用,可将电源系统的任务可靠性提升至趋于∝。
本发明的目的在于提供一种无感自迁移分布式数字电源系统,该系统以“分布数字+智能通用+无感自迁移+基层快维”的技术架构,为各类任务系统的设备(如:通信系统、指挥/控制系统、检测/监控系统、通信机房、枢纽站、数据库/处理中心、服务器、路由器、以及需要保障的用电设备“银行、智能交通、高铁、机场”等信息处理设备)提供高可靠、无缝隙、无感知、自迁移的直流不间断供电,确保用户任务系统的通信、指挥、控制、调度、监测、遥控等各种业务的工作,实现高可靠、无感知、不间断顺畅运行,彻底解决集中供电体制出现的“电源无输出故障,通信/指挥/控制任务系统的业务工作中断的供电瓶颈问题”,使电源系统的任务可靠性趋于∝。
本发明以“交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线、迁移总线”为架构,构成“分布数字+智能通用+无感自迁移+基层快维”的“无感自迁移分布式数字电源系统”,具有数字智能自动管理与执行的功能,能够根据自动检测到的第n号电源箱无输出的故障信息,将临近的第n+1号电源箱的供电,通过迁移总线和与之配套的第n号、n+1号智能直流配电箱实现自动迁移供电,顶替故障的第n号电源箱的供电,并且全过程的实现均为自动完成,给用户的任务系统设备的供电是无缝隙、不间断的;能够确保用户任务系统的通信、指挥、控制、调度、监测、遥控等各种业务的工作,实现高可靠、无感知、不间断的顺畅运行。
本发明公开了一种分布式数字无感自迁移电源系统,包括配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组、上位机和数字智能监控管理软件;
所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,具有将市电、发电机、汽车硅整流发电装置或电池组的输入供电,按照市电、发电机、汽车硅整流发电装置、电池组的优先供电顺序进行自动选择,以交流/直流高压总线和DC28V总线输出给用电设备供电;其中,对于市电和交流发电机的输入供电,经优先选择后转化为交流/直流高压总线供电输出,对于直流发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,经优先选择后转化为DC28V总线供电输出;该配电控制箱通过通信总线,与电源箱、电池组、智能直流配电箱和上位机分别进行互联,实现对该电源系统的数字化、智能化管理;
所述的电源箱,用于实现电压转换、电池组充放电与不间断供电,其与配电控制箱通过交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线分别进行连接,设有显示灯、AC/DC功率转换电路、充电转换电路、稳压电路、智能控制管理电路;具有将交流/直流高压总线、DC28V总线和电池组的输入供电转换为DC25.5V直流输出的不间断输出供电功能;并能将DC28V总线、电池组的直流供电输入转换为≤DC25.2V直流输出,其通过两路直流输出进行并联,实现直流不间断供电输出;具有对交流/直流高压、DC28V、电池组供电的按照预设顺序进行选择输出的功能,具有对电池组进行充电、放电和维护管理的功能,以及具有执行配电控制箱对电源箱下发的数字智能管理命令的功能;
所述的智能直流配电箱,包括显示灯、迁移供电开关、多路直流输出分配供电电路、迁移供电电路以及智能控制管理电路;智能直流配电箱的输入端与电源箱的输出端连接,具有将电源箱的直流输出供电转化并分配为多路直流供电输出的功能,从而给多台用电设备进行分配供电;在智能直流配电箱自动检测到第i号电源箱无供电输出的故障信息后,其通过供电迁移电路,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,替换出故障的第i号电源箱的供电,完成无感自迁移供电;具有执行配电控制箱对智能直流配电箱下发的数字智能管理命令的功能;智能直流配电箱具有自动、遥控或手动控制迁移供电和各路输出供电开/关的功能;智能直流配电箱与配电控制箱、n台电源箱和电池组之间通过迁移总线分别进行连接;
电池组是基于化学电源的储能装置,其利用化学电源的储能特性,为用电设备提供临时的不间断直流供电和储能;
数字智能监控管理软件包括配电控制箱的嵌入式管理软件、电源箱的嵌入式管理软件、智能直流配电箱的嵌入式管理软件和上位机的管理软件,用于完成分布式数字无感自迁移电源系统的智能化控制与管理;上位机为用户对该分布式数字无感自迁移电源系统进行监控管理用的计算机。
所述数字智能监控管理软件,能自动对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组组成的电源系统,或单独对控制箱、电源箱或智能直流配电箱进行数字智能管理控制,完成对该电源系统的工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息的在线智能化管理;通过配电控制箱或上位机完成对工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息进行查询、监测、管理、控制、遥控的功能;
所述的工作信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输入、输出及工作的状态信息;
所述的检测信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输出的检测信息;
所述的故障信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的外场可更换单元故障及内场可更换单元的故障告警信息;
所述的告警信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的各路输入或输出保护的告警信息;
所述的设置信息通过配电控制箱或上位机的显示屏和操作键进行设置;
所述的遥控信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置,从而控制配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱和n台电池模块的各路输出供电的开机和关闭、以及迁移供电的开机和关闭,控制电源声、光告警的关闭和恢复,控制该分布式数字无感自迁移电源系统按时序自动开机、关机;
所述的迁移信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置,迁移信息用于设置迁移供电的路径与迁移供电电流。
数字智能监控管理软件实现智能化管理功能,其中以配电控制箱为智能化管理的主机,以电源箱、智能直流配电箱、电池组为被管理的从机;智能化管理功能支持集中供电体制和分布式供电体制应用环境下的智能化管理,能对配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱三者分别单独使用时进行管理,也能对n台电源箱使用时进行管理,能对n台智能直流配电箱使用时进行管理,或配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱共同进行集中供电使用时进行管理,对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱进行分布供电使用时进行管理;能根据配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的工作信息,自动进行智能化管理;具有智能在线故障检测功能,可对该无感自迁移分布式数字电源系统的各个外场/内场可更换单元故障模块,进行在线检测、定位、上报故障信息;在该分布式数字无感自迁移电源系统中,智能监控管理功能具有自动检测第i号电源箱无输出的故障信息后,通过通信总线、迁移总线,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,顶替无输出故障的第i号电源箱的供电,自动完成无感自迁移供电;具有对电源箱、智能直流配电箱下发数字智能管理命令的功能,具有自动执行上位机的查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的无感自迁移分布式数字电源系统,按实际使用功能、供电功率的需求,可任意选取配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱使用,即可实现集中供电体制使用,又可实现分布式供电体制或分布无感自迁移供电体制使用;
所述的集中供电体制应用,可单独选取电源箱、或选取配电控制箱和电源箱、或选取电源箱和智能直流配电箱、或选取配电控制箱和电源箱和智能直流配电箱使用,构成用户所需供电功率使用;
所述的分布式供电体制应用,选取配电控制箱和电源箱、或选取配电控制箱和电源箱和智能直流配电箱、或选取电源箱和智能直流配电箱,构成用户所需供电功率;
所述的分布数字无感自迁移供电体制,选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成分布数字无感自迁移供电体制来使用;在使用中选用不同功率等级和数量的电源箱,组合形成功率备份自迁移供电方式或功率互备份自迁移供电方式来使用;备份自迁移供电方式,其系统仅多配置一台具有备份迁移供电功率的电源箱,当其它电源箱出现故障无输出时,自动由备份供电功率的电源箱经智能直流配电箱、迁移总线顶替故障的电源箱进行迁移供电;互备自迁移供电方式,是对每台电源箱的供电功率的配置均要有备份供电功率的余量,当其中任意一台电源箱出现无输出故障时,由其中任意一台电源箱经智能直流配电箱、迁移总线顶替故障的电源箱进行迁移供电。
本发明公开了一种分布式数字无感自迁移电源系统,包括配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组、上位机和数字智能监控管理软件。
所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,具有将市电、发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,按照市电、发电机、汽车硅整流发电装置、电池组的优先供电顺序进行自动选择,以交流/直流高压总线和DC28V总线输出给用电设备供电。其中,对于市电和交流发电机的输入供电,经优先选择后转化为交流/直流高压总线供电输出,对于直流发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,经优先选择后转化为DC28V总线供电输出,该配电控制箱通过通信总线,与电源箱、电池组、智能直流配电箱和上位机分别进行互联,实现对该电源系统的数字化、智能化管理。
所述的电源箱,用于实现电压转换、电池组充放电与不间断供电,其与配电控制箱通过交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线分别进行连接,设有显示灯、AC/DC功率转换电路、充电转换电路、稳压电路、智能控制管理电路等;具有将交流/直流高压总线、DC28V总线和电池组的输入供电转换为DC25.5V直流输出的不间断输出供电功能,并能将DC28V总线、电池组的直流供电输入转换为≤DC25.2V直流输出,其通过两路直流输出进行并联,实现直流不间断供电输出,具有对交流/直流高压、DC28V、电池组供电的按照预设顺序进行选择输出的功能,具有对电池组进行充电、放电和维护管理的功能,以及具有执行配电控制箱对电源箱下发的数字智能管理命令的功能。
所述的智能直流配电箱,包括显示灯、迁移供电开关、多路直流输出分配供电电路、迁移供电电路以及智能控制管理电路;智能直流配电箱的输入端与电源箱的输出端连接,具有将电源箱的直流输出供电转化并分配为多路直流供电输出的功能,从而给多台用电设备进行分配供电;在智能直流配电箱自动检测到第i号电源箱无供电输出的故障信息后,其通过供电迁移电路,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,替换出故障的第i号电源箱的供电,完成无感自迁移供电;具有执行配电控制箱对智能直流配电箱下发的数字智能管理命令的功能;智能直流配电箱具有自动、遥控或手动控制迁移供电和各路输出供电开/关的功能。智能直流配电箱与配电控制箱、n台电源箱和电池组之间通过通信总线和迁移总线分别进行连接。
所述的电池组是基于化学电源的储能装置,其利用化学电源的储能特性,为用电设备提供临时的不间断直流供电和储能。
数字智能监控管理软件包括配电控制箱的嵌入式管理软件、电源箱的嵌入式管理软件、智能直流配电箱的嵌入式管理软件和上位机的管理软件,用于完成分布式数字无感自迁移电源系统的智能化控制与管理。上位机为用户对该分布式数字无感自迁移电源系统进行监控管理用的计算机。
所述数字智能监控管理软件,能自动对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组组成的电源系统,或单独对控制箱、电源箱或智能直流配电箱进行数字智能管理控制,完成对该电源系统的工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息的在线智能化管理;通过配电控制箱或上位机完成对工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息进行查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的工作信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输入、输出及工作的状态信息。
所述的检测信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输出的检测信息。
所述的故障信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的外场(LRU)可更换单元故障及内场(SRU)可更换单元的故障告警信息。
所述的告警信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的各路输入或输出保护的告警信息。
所述的设置信息通过配电控制箱或上位机的显示屏和操作键进行设置。
所述的遥控信息通过上位机显示屏和操作键进行设置。所述的分布式数字无感自迁移电源系统,通过配电控制箱显示屏或上位机设置遥控信息,从而控制配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱和n台电池模块的各路输出供电的开机和关闭、以及迁移供电的开机和关闭,控制电源声、光告警的关闭和恢复,控制该分布式数字无感自迁移电源系统按时序自动开机、关机。
所述的迁移信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置。
所述的分布式数字无感自迁移电源系统,通过配电控制箱显示屏或上位机设置迁移供电的路径与迁移供电电流。
数字智能监控管理软件实现智能化管理功能,其中以配电控制箱为智能化管理的主机,以电源箱、智能直流配电箱、电池组为被管理的从机。智能化管理功能支持集中供电体制和分布式供电体制应用环境下的智能化管理,能对配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱三者分别单独使用时进行管理,也能对n台电源箱进行集中供电,n台智能直流配电箱进行集中供电,或配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱共同进行集中供电使用时进行管理,对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱进行分布供电使用时进行管理;能根据配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的工作信息,自动进行智能化管理;具有智能在线故障检测功能,可对该无感自迁移分布式数字电源系统的各个外场(LRU)/内场(SRU)可更换单元故障模块(整件、部件、模块)进行在线检测、定位、上报故障信息。在该分布式数字无感自迁移电源系统中,智能监控管理功能具有自动检测第n号电源箱无输出的故障信息后,通过通信总线和迁移总线,将临近的第n+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第n号智能直流配电箱,顶替无输出故障的第n号电源箱的供电,自动完成无感自迁移供电;具有对电源箱、智能直流配电箱下发数字智能管理命令的功能,具有自动执行上位机的查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的无感自迁移分布式数字电源系统,可按实际使用功能、供电功率的需求,可任意选取配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱使用,即可实现集中供电体制使用,又可实现分布式供电体制或分布无感自迁移供电体制使用。
所述的集中供电体制应用,可单独选取电源箱、或选取配电控制箱+电源箱、或选取电源箱+智能直流配电箱、或选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱使用,构成用户所需供电功率使用;
所述的分布式供电体制应用,选取配电控制箱+电源箱、或选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成用户所需供电功率使用;
所述的分布数字无感自迁移供电体制,选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成分布数字无感自迁移供电体制来使用;在使用中选用不同功率等级和数量的电源箱,可组合形成功率备份自迁移供电方式(示例:1kW+1kW+1kW、1kW+2kW…组合)或功率互备份自迁移供电方式(示例:2kW+2kW、2kW+2kW+2kW…组合)来使用;备份自迁移供电方式,其系统仅多配置一台具有备份迁移供电功率的电源箱,当其它电源箱出现故障无输出时,自动由备份供电功率的电源箱经“智能直流配电箱和迁移总线顶替故障的电源箱进行迁移供电;互备自迁移供电方式,是对每台电源箱的供电功率的配置均要有备份供电功率的余量,当其中任意一台电源箱出现无输出故障时,可由其中任意一台电源箱经“智能直流配电箱、迁移总线”顶替故障的电源箱进行迁移供电。
本发明的有益效果为:
本发明所述的电源产品实现了一型兼容通用的使用,用户按需求可自由选择、自由组合、自由配置的灵活应用,构成的电源系统,覆盖并兼容多种类型(轻型轮式车、轮式方舱车、大型轮式方舱车等)装载平台的使用,以总线供电的架构方案实现供电功率不断扩容的使用,满足各类型高密度模块化集成装车或使用的需求;
本发明所述的电源产品即支持“集中供电体制、分布式供电体制”使用,又支持“分布数字无感自迁移供电体制”使用;用户可按实际的需求,单独或组合选取部分“配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱”,构成用户所需供电体制和供电功率的使用。
本发明所述的分布数字无感自迁移供电体制,具有备份或互备份无感自迁移供电功能,可彻底解决了电源系统电源无输出供电故障的瓶颈的问题,确保任务设备不间断有电,实现了电源系统供电的任务可靠性趋于∝。
本发明提升了数字化、智能化的控制管理能力,支持集中管控和远端、云端的数字化应用的管理,支持远端查询、监测、管理、控制、遥控与无人值守的管理控制,进一步提升电源系统的保障能力;
本发明开展系列化、通用化、组合化(模块化)研究,压缩电源系统的型号系列,可以一型产品通用兼容各类不同的平台使用,满足供电功率大小不一的使用需求,有效提升了电源系统的兼容通用性能和供电效率;
本发明通过合理的划分外场(LRU)/内场(SRU)可更换单元,解决了电源系统快速维修难的问题,提升电源设备的生产、使用、管理、保障、维修全寿命周期的综合效能。
附图说明
图1为本发明的分布式电源系统组成框图;
图2为本发明无感自迁移分布式数字电源系统实施方案的原理框图;
图3为本发明无感自迁移分布式数字电源系统实施方案的组成框图;
图4为本发明的智能化控制原理框图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明内容,这里给出一个实施例。
本发明公开了一种分布式数字无感自迁移电源系统,包括配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组和数字智能监控管理软件。
图1为本发明的分布式电源系统组成框图;
图2为本发明无感自迁移分布式数字电源系统实施方案的原理框图;
图3为本发明无感自迁移分布式数字电源系统实施方案的组成框图;
图4为本发明的智能化控制原理框图。
配电控制箱是一个配电控制功能的单元整件,用于将包括市电、发电机(燃油动力发电装置,有交流发电机和直流发电机,交流发电机输出电压为单相AC220V或三相AC380V,直流发电机输出电压为DC28V、高压DC360V或用户所需的电压;以下文中交流发电机简称为发电机,输出电压为DC28V发电机简称为直流发电机,输出电压为DC360V发电机简称为高压直流发电机)、硅发(汽车硅整流发电装置,输出电压为DC28V,以下文中简称为硅发。)等的外部输入供电,转换为交流/直流高压总线和DC28V总线输出给用电设备供电,并通过通信总线分别与电源箱、电池组、智能直流配电箱、上位机(为运行维护管理设备,可以是PC机,以下文中简称为上位机)进行互联,实现对电源箱、电池组、智能直流配电箱的智能化监控与管理。
所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,具有将市电、发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,按照市电、发电机、汽车硅整流发电装置、电池组的优先供电顺序进行自动选择,以交流/直流高压总线和DC28V总线输出给用电设备供电。其中,对于市电和交流发电机的输入供电,经优先选择后转化为交流/直流高压总线供电输出,对于直流发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,经优先选择后转化为DC28V总线供电输出,该配电控制箱通过通信总线(通信总线采用CAN/LAN通信总线,或RS232、RS485、LIN等其它通信总线),与电源箱、电池组、智能直流配电箱和上位机分别进行互联,实现对该电源系统的数字化、智能化管理。
所述的电源箱,用于实现电压转换、电池组充放电与不间断供电,其与配电控制箱通过交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线分别进行连接,设有显示灯、AC/DC功率转换电路、充电转换电路、稳压电路、智能控制管理电路等;具有将交流/直流高压总线、DC28V总线和电池组的输入供电转换为DC25.5V直流输出的不间断输出供电功能,并能将DC28V总线、电池组的直流供电输入转换为≤DC25.2V直流输出,其通过两路直流输出进行并联,实现直流不间断供电输出,具有对交流/直流高压、DC28V、电池组供电的按照预设顺序进行选择输出的功能,具有对电池组进行充电、放电和维护管理的功能,以及具有执行配电控制箱对电源箱下发的数字智能管理命令的功能。
所述的智能直流配电箱,包括显示灯、迁移供电开关、多路直流输出分配供电电路、迁移供电电路以及智能控制管理电路;智能直流配电箱的输入端与电源箱的输出端连接,具有将电源箱的直流输出供电转化并分配为多路直流供电输出的功能,从而给多台用电设备进行分配供电;在智能直流配电箱自动检测到第i号电源箱无供电输出的故障信息后,其通过供电迁移电路,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,替换出故障的第i号电源箱的供电,完成无感自迁移供电;具有执行配电控制箱对智能直流配电箱下发的数字智能管理命令的功能;智能直流配电箱具有自动、遥控或手动控制迁移供电和各路输出供电开/关的功能。所述的智能直流配电箱,还包括操作开关。
电池组是基于化学电源的储能装置,其利用化学电源的储能特性,为用电设备提供临时的不间断直流供电和储能,目的作用是保障通信、指挥、控制等设备不间断供电,确保通信链路和业务无缝隙的联通和不间断的运行与工作,其采用的化学电源装置包括铅酸蓄电池组、锂离子电池组等。
数字智能监控管理软件包括配电控制箱的嵌入式管理软件、电源箱的嵌入式管理软件、智能直流配电箱的嵌入式管理软件和上位机的管理软件。嵌入式管理软件置入于配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的存储器中,用于完成分布式数字无感自迁移电源系统的智能化控制与管理,其运行于配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和上位机的嵌入式单片微处理器上,应用C语言及处理器提供的开发系统为软件应用运行的环境。上位机为用户对该分布式数字无感自迁移电源系统进行监控管理用的计算机,依据专业用途简称为上位机,其硬件为PC机,软件运行环境为:Windows系统、麒麟Linux系统、或用户需要的专用软件系统。
所述的配电控制箱,包含有转换控制管理电路和嵌入式管理软件,具有将市电、发电机、硅发的输入供电,按照“市电-发电机-硅发-电池组”的优先供电顺序进行自动选择控制,并以“交流/直流高压总线、DC28V总线”输出给用电设备供电。其中:市电、交流发电机的输入供电,经优先选择控制后转化为“交流/直流高压总线”输出,其总线输出特性跟随输入特性(注:该分布式数字无感自迁移电源系统的设计,具有兼容交流发电机与高压直流发电机供电使用的特点,使用时仅将高压直流发电机供电直接通过交流发电机的输入接口按规定的引线定义接入,配电控制箱自动检测识别,并按优先供电的顺序通过交流/直流高压总线给用电设备供电,交流/直流高压总线既是交流供电的载体,或是高压直流供电的载体。);直流发电机、硅发的输入供电,经优先选择控制后转化为“DC28V总线”输出;“交流/直流高压总线、DC28V总线”与n台电源箱和用户设备互连,并提供供电。配电控制箱通过通信总线(通信总线可以为CAN/LAN通信总线,或RS232、RS485、LIN等其它通信总线)与n台电源箱、n台智能直流配电箱或上位机互连,实现对分布式数字无感自迁移电源系统的数字化、智能化管理与控制、无人值守与无感自迁移供;与上位机互连,接受并执行上位机对分布式数字无感自迁移电源系统的监控与管理,实现上位机或远端、云端对分布式数字无感自迁移电源系统监测、管理及遥控的功能。
所述数字智能监控管理软件,能自动对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组组成的电源系统,或单独对控制箱、电源箱或智能直流配电箱进行数字智能管理控制,完成对该电源系统的工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息的在线智能化管理;通过配电控制箱或上位机完成对工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息进行查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的工作信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输入、输出及工作的状态信息,如:供电/关闭、告警/故障、充电/放电/维护/欠压/微欠压/,迁移供电状态等信息。
所述的检测信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输出的检测信息,如:各单元箱的输入或输出的电压/电流,电池组充/放电电压、电流、剩余容量等信息。
所述的故障信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的外场(LRU)可更换单元故障及内场(SRU)可更换单元的故障告警信息。
所述的告警信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的各路输入或输出保护的告警信息,如:输入:过压/欠压/反接/短路告警,输出:过压/欠压/过流/短路告警,电池组:欠压/微欠压/短路/寿命告警等信息。
所述的设置信息通过配电控制箱或上位机的显示屏和操作键进行设置;如:自动开机,自动关机设置;交流/直流高压总线、DC28V总线额定电流与过流的设置;电池组的维护功能的设置;在极限供电条件下,为了延长电池供电或待机时间,可根据电池剩余容量信息,选择智能直流配电箱的第n路输出优先供电的设置;可对第n台电源箱、第n台智能直流配电箱、以及第n台智能直流配电箱第n路输出的供电开与关的选择设置;以及用户所需的相关功能的设置。
所述的遥控信息通过上位机显示屏和操作键进行设置;如:自动开机,自动关机,交流供电(开/关),发电机供电(开/关),硅发供电(开/关),n号电源箱(开/关),n号智能直流配电箱各路输出(开/关),电池供电(开/关),遥控各单元声告警的关闭/恢复,以及用户所需的相关功能的设置。所述的分布式数字无感自迁移电源系统,通过配电控制箱显示屏或上位机设置遥控信息,从而控制配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱和n台电池模块的各路输出供电的开机和关闭、以及迁移供电的开机和关闭,控制电源声、光告警的关闭和恢复,控制该分布式数字无感自迁移电源系统按时序自动开机、关机。
所述的迁移信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置;如:迁移供电状态与供电关系的设置,供电电流的设置,以及用户所需的功能的设置。
所述的分布式数字无感自迁移电源系统,通过配电控制箱显示屏或上位机设置迁移供电的路径与迁移供电电流。
数字智能监控管理软件实现智能化管理功能,其中以配电控制箱为智能化管理的主机,以电源箱、智能直流配电箱、电池组为被管理的从机。智能化管理功能支持集中供电体制和分布式供电体制应用环境下的智能化管理,能对配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱三者分别单独使用时进行管理,也能对n台电源箱进行集中供电,n台智能直流配电箱进行集中供电,或配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱共同进行集中供电使用时进行管理,对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱进行分布供电使用时进行管理;能根据配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的工作信息,自动进行智能化管理,实现相关的智能化管理与控制功能;具有智能在线故障检测功能,可对该无感自迁移分布式数字电源系统的各个外场(LRU)/内场(SRU)可更换单元故障模块(整件、部件、模块)进行在线检测、定位、上报故障信息,支持基层快速维修。在该分布式数字无感自迁移电源系统中,智能监控管理功能具有自动检测第n号电源箱无输出的故障信息后,通过通信总线、迁移总线,将临近的第n+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第n号智能直流配电箱,顶替无输出故障的第n号电源箱的供电,自动完成无感自迁移供电;具有对电源箱、智能直流配电箱下发数字智能管理命令的功能,具有自动执行上位机的查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的通信总线:以CAN/LAN通信总线(或RS232、RS485、LIN、其它通信总线)、接口、协议为通信载体,可与“配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱”和上位机互联,自动完成电源系统的数字化、智能化管理,可实现无人值守、远端查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
所述的无感自迁移分布式数字电源系统,可按实际使用功能、供电功率的需求,可任意选取配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱使用,即可实现集中供电体制使用,又可实现分布式供电体制或分布无感自迁移供电体制使用。
所述的集中供电体制应用,可单独选取电源箱、或选取配电控制箱+电源箱、或选取电源箱+智能直流配电箱、或选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱使用,构成用户所需供电功率使用;
所述的分布式供电体制应用,选取配电控制箱+电源箱、或选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成用户所需供电功率使用(注:此应用无需配置迁移总线);
所述的分布数字无感自迁移供电体制,选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成分布数字无感自迁移供电体制来使用;在使用中选用不同功率等级和数量的电源箱,可组合形成功率备份自迁移供电方式(示例:1kW+1kW+1kW、1kW+2kW…组合)或功率互备份自迁移供电方式(示例:2kW+2kW、2kW+2kW+2kW…组合)来使用,备份自迁移供电与互备自迁移供电均为高可靠不间断供电系统。备份自迁移供电方式,其系统仅多配置一台具有备份迁移供电功率的电源箱,当其它电源箱出现故障无输出时,自动由备份供电功率的电源箱经“智能直流配电箱、迁移总线”顶替故障的电源箱进行迁移供电(注:备份自迁移供电存在备份供电的电源箱故障时,电源系统仍然会出现供不上电的故障隐患);互备自迁移供电方式,是对每台电源箱的供电功率的配置均要有备份供电功率的余量,当其中任意一台电源箱出现无输出故障时,可由其中任意一台电源箱经“智能直流配电箱、迁移总线”顶替故障的电源箱进行迁移供电(注:互备自迁移供电当备份供电的电源箱故障时,可由其它任意的电源箱顶替,电源系统始终由相互备份的电源箱顶替供电,不会出现供不上电的故障隐患),电源系统自动实现迁移供电,确保任务设备供电不断电,彻底解决了电源系统无输出故障供电瓶颈的问题,可实现电源系统供电任务可靠性趋于∝(注:此应用需配置迁移总线)。
所述的配电控制箱,交流/直流高压总线供电供电功率系列为:6kW、12kW、25kW或用户所需更大的供电功率,供电电压:单相AC220V、或DC360V高压直流、或三相四线AC380V、或其它用户所需特性的电压;DC28V直流总线供电功率系列为:3kW、6kW、8kW、12kW或用户所需更大的供电功率,供电电压:DC28V或其它用户所需的直流电压。
所述的电源箱,供电功率系列为:1kW、2kW、3kW、6kW或用户所需更大的供电功率,输出电压:DC25.5V或其它用户所需的直流电压。
所述的电池组可以为铅酸电池、锂离子电池组或其它新概念新技术电池,依据用户所需的供电时间和容量的需要,可内置于电源箱中使用,或外置于电源箱、配电控制箱使用;按照用户实际配置的需要,其相应的充电、放电、维护、管理与不间断供电控制的功能,也将进行适应性的调整,即可配置与电源箱中,也可配置于配电控制箱中,或分散配置于电源箱、配电控制箱中。
所述的智能直流配电箱:供电功率系列为:1kW、2kW、3kW或用户需要的更大的供电功率,输出电压:≤DC25.5V或其它特性电压,输出配电支路为单路、5路、8路、13路或所需的支路;可设有各路输出的手动操作开关、迁移供电操作开关或无操作开关,可手动控制完成各路输出供电、迁移供电,也可根据智能化管理控制的信息自动完成无感自迁移供电。
所述的配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱结构,即可以为标准机箱结构的单元箱体或屏、台、柜,也可以为用户所需的非标准机箱结构的单元箱体或屏、台、柜,可满足用户所需的通用或特种环境的安装使用;智能直流配电箱的结构,也可以与用户所需的VPX或LRM架构的机箱结合设计,支持用户各种应用。
为了满足用户小型化集成使用,所述的智能直流配电箱可优化设计为单一功能的迁移供电控制器,可以单独配置使用,也可与电源箱配套使用,或与用户使用的直流配电箱、机柜、VPX或LRM机箱结合设计为内嵌的控制器使用,或者为其它供电关系优化变形应用的设计。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种分布式数字无感自迁移电源系统,其特征在于,包括配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组、上位机和数字智能监控管理软件;
所述的配电控制箱,设有显示屏、显示灯、操作开关、按键以及智能转换控制管理电路,具有将市电、发电机、汽车硅整流发电装置或电池组的输入供电,按照市电、发电机、汽车硅整流发电装置、电池组的优先供电顺序进行自动选择,以交流/直流高压总线和DC28V总线输出给用电设备供电;其中,对于市电和交流发电机的输入供电,经优先选择后转化为交流/直流高压总线供电输出,对于直流发电机、汽车硅整流发电装置和电池组的输入供电,经优先选择后转化为DC28V总线供电输出;该配电控制箱通过通信总线,与电源箱、电池组、智能直流配电箱和上位机分别进行互联,实现对该电源系统的数字化、智能化管理;
所述的电源箱,用于实现电压转换、电池组充放电与不间断供电,其与配电控制箱通过交流/直流高压总线、DC28V总线、通信总线分别进行连接,设有显示灯、AC/DC功率转换电路、充电转换电路、稳压电路、智能控制管理电路;具有将交流/直流高压总线、DC28V总线和电池组的输入供电转换为DC25.5V直流输出的不间断输出供电功能;并能将DC28V总线、电池组的直流供电输入转换为≤DC25.2V直流输出,其通过两路直流输出进行并联,实现直流不间断供电输出;具有对交流/直流高压、DC28V、电池组供电的按照预设顺序进行选择输出的功能,具有对电池组进行充电、放电和维护管理的功能,以及具有执行配电控制箱对电源箱下发的数字智能管理命令的功能;
所述的智能直流配电箱,包括显示灯、迁移供电开关、多路直流输出分配供电电路、迁移供电电路以及智能控制管理电路;智能直流配电箱的输入端与电源箱的输出端连接,具有将电源箱的直流输出供电转化并分配为多路直流供电输出的功能,从而给多台用电设备进行分配供电;在智能直流配电箱自动检测到第i号电源箱无供电输出的故障信息后,其通过供电迁移电路,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,替换出故障的第i号电源箱的供电,完成无感自迁移供电;具有执行配电控制箱对智能直流配电箱下发的数字智能管理命令的功能;智能直流配电箱具有自动、遥控或手动控制迁移供电和各路输出供电开/关的功能;智能直流配电箱与配电控制箱、n台电源箱和电池组之间通过迁移总线分别进行连接;
电池组是基于化学电源的储能装置,其利用化学电源的储能特性,为用电设备提供临时的不间断直流供电和储能;
数字智能监控管理软件包括配电控制箱的嵌入式管理软件、电源箱的嵌入式管理软件、智能直流配电箱的嵌入式管理软件和上位机的管理软件,用于完成分布式数字无感自迁移电源系统的智能化控制与管理;上位机为用户对该分布式数字无感自迁移电源系统进行监控管理用的计算机;
数字智能监控管理软件实现智能化管理功能,其中以配电控制箱为智能化管理的主机,以电源箱、智能直流配电箱、电池组为被管理的从机;智能化管理功能支持集中供电体制和分布式供电体制应用环境下的智能化管理,能对配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱三者分别单独使用时进行管理,也能对n台电源箱使用时进行管理,能对n台智能直流配电箱使用时进行管理,或配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱共同进行集中供电使用时进行管理,对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱进行分布供电使用时进行管理;能根据配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的工作信息,自动进行智能化管理;具有智能在线故障检测功能,可对该无感自迁移分布式数字电源系统的各个外场/内场可更换单元故障模块,进行在线检测、定位、上报故障信息;在该分布式数字无感自迁移电源系统中,智能监控管理功能具有自动检测第i号电源箱无输出的故障信息后,通过通信总线、迁移总线,将临近的第i+1号电源箱的供电输出,自动迁移至第i号智能直流配电箱,顶替无输出故障的第i号电源箱的供电,自动完成无感自迁移供电;具有对电源箱、智能直流配电箱下发数字智能管理命令的功能,具有自动执行上位机的查询、监测、管理、控制、遥控的功能。
2.如权利要求1所述的分布式数字无感自迁移电源系统,其特征在于,
所述数字智能监控管理软件,能自动对配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱、电池组组成的电源系统,或单独对控制箱、电源箱或智能直流配电箱进行数字智能管理控制,完成对该电源系统的工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息的在线智能化管理;通过配电控制箱或上位机完成对工作信息、检测信息、故障信息、告警信息、设置信息、遥控信息、迁移信息、记录信息进行查询、监测、管理、控制、遥控的功能;
所述的工作信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输入、输出及工作的状态信息;
所述的检测信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的输出的检测信息;
所述的故障信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱的外场可更换单元故障及内场可更换单元的故障告警信息;
所述的告警信息包括配电控制箱、电源箱、智能直流配电箱和电池组的各路输入或输出保护的告警信息;
所述的设置信息通过配电控制箱或上位机的显示屏和操作键进行设置;
所述的遥控信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置,从而控制配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱和n台电池模块的各路输出供电的开机和关闭、以及迁移供电的开机和关闭,控制电源声、光告警的关闭和恢复,控制该分布式数字无感自迁移电源系统按时序自动开机、关机;
所述的迁移信息通过配电控制箱或上位机显示屏和操作键进行设置,迁移信息用于设置迁移供电的路径与迁移供电电流。
3.如权利要求1所述的分布式数字无感自迁移电源系统,其特征在于,
所述的无感自迁移分布式数字电源系统,按实际使用功能、供电功率的需求,可任意选取配电控制箱、n台电源箱、n台智能直流配电箱使用,即可实现集中供电体制使用,又可实现分布式供电体制或分布无感自迁移供电体制使用;
所述的集中供电体制应用,可单独选取电源箱、或选取配电控制箱和电源箱、或选取电源箱和智能直流配电箱、或选取配电控制箱和电源箱和智能直流配电箱使用,构成用户所需供电功率使用;
所述的分布式供电体制应用,选取配电控制箱和电源箱、或选取配电控制箱和电源箱和智能直流配电箱、或选取电源箱和智能直流配电箱,构成用户所需供电功率;
所述的分布无感自迁移供电体制,选取配电控制箱+电源箱+智能直流配电箱、或选取电源箱+智能直流配电箱,构成分布数字无感自迁移供电体制来使用;在使用中选用不同功率等级和数量的电源箱,组合形成功率备份自迁移供电方式或功率互备份自迁移供电方式来使用;备份自迁移供电方式,其系统仅多配置一台具有备份迁移供电功率的电源箱,当其它电源箱出现故障无输出时,自动由备份供电功率的电源箱经智能直流配电箱、迁移总线顶替故障的电源箱进行迁移供电;互备自迁移供电方式,是对每台电源箱的供电功率的配置均要有备份供电功率的余量,当其中任意一台电源箱出现无输出故障时,由其中任意一台电源箱经智能直流配电箱、迁移总线顶替故障的电源箱进行迁移供电。
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