CN116073490A - 一种变电站直流供电系统及其维护方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变电站直流供电系统及其维护方法，涉及电力技术领域，其中，直流供电系统包括蓄电池供电单元、控制单元和参数采集单元；控制单元用于控制蓄电池供电单元进行在线放电容量检测，有一组蓄电池组时，根据蓄电池组的输出电压是否快速降低至安全电压来判断检测是否正常；有两组或以上蓄电池组时，根据每组蓄电池组的输出电流是否低于其他组的10％及以上来判断检测是否正常；若检测正常，且测得的容量满足预设容量，检测结束；若检测异常，终止检测，并根据检测过程中蓄电池的端电压来查找落后蓄电池。本申请实现了对蓄电池供电单元容量的自动检测，同时判断了单个蓄电池质量，使得变电站的直流供电系统的安全性得到充分的保证。

Description

一种变电站直流供电系统及其维护方法

技术领域

本申请涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种变电站直流供电系统及其维护方法。

背景技术

变电站中的直流供电系统是一种能向各种设备提供直流电源的可独立操作的电源设备，可为开关控制、室内照明(含事故照明)、通信设备以及系统监控等设备提供可靠的直流电源。如市电出现短时中断现象，可通过蓄电池组提供能源，从而保持直流系统正常供电。因蓄电池组是由多个单体蓄电池串联而成，出现任意一个单体蓄电池失效，就会使整组蓄电池失去备用能力。因此，在外部交流电中断的情况下，一旦蓄电池组失效，将导致变电所直流系统失电，所有调度、控制、保护、通信、照明将停止工作，变电站将面临瘫痪，可能造成重大损失的风险。

根据历史运行统计，变电站直流系统的蓄电池是直流系统失压、失效的核心原因，该原因产生是慢慢形成的过程，可以通过不断维护，及早发现，使问题消灭在萌芽状态。目前已有一些关于变电站中蓄电池维护的专利申请，但尚存在一些缺陷，例如专利申请“一种变电站用蓄电池状态评估方法及装置”(申请号为202010575567.7)中虽然提出了对变电站用蓄电池进行状态评估的方法，但在放电模式时的状态评估方法需要进行两次放电，且采集完成后还需要进行端电压变化率的计算，评估过程较为繁琐；又例如专利申请“蓄电池组不离线放电容量测试用保安装置及其测试方法”(申请号为201010106636.6)中虽然公开了在放电测试过程中利用蓄电池端电压来判断恢复充电的时刻，但并未针对单组蓄电池及多组蓄电池采用不同的判断方法，且并未在放电结束后查找异常蓄电池并进行更换。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种变电站直流供电系统及其维护方法，利用控制单元对蓄电池供电单元进行定期的在线放电容量检测，实现对蓄电池供电单元容量的自动检测，同时实现了对单个蓄电池质量的判断，使得变电站的直流供电系统的安全性得到充分的保证。

第一方面，本申请提供一种变电站直流供电系统，包括：供电单元、直流母线和控制单元，供电单元与直流母线电连接，控制单元与供电单元通信连接，供电单元用于向直流母线供电；

供电单元包括与直流母线电连接的蓄电池供电单元，蓄电池供电单元与控制单元通信连接，用于通过直流母线充电及放电；蓄电池供电单元包括与控制单元通信连接的至少一组蓄电池组，每组蓄电池组与直流母线电连接，蓄电池组包括多个串联的蓄电池；蓄电池组具有安全电压；

变电站直流供电系统还包括与蓄电池组一一对应且电连接的至少一个参数采集单元，参数采集单元与控制单元通信连接，用于实时采集相应蓄电池组中的电池参数，电池参数包括相应蓄电池组的输出电流、输出电压及相应蓄电池组中每个蓄电池的端电压；

控制单元用于控制蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，其中：

当蓄电池供电单元包括一组蓄电池组时，控制单元还用于根据蓄电池组的输出电压是否快速降低至接近或等于安全电压来判断在线放电容量检测是否正常进行；

当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，控制单元还用于根据每组蓄电池组的输出电流是否低于其他蓄电池组的输出电流的10％及以上来判断在线放电容量检测是否正常进行；

若在线放电容量检测正常进行，且测得的蓄电池供电单元的容量大于或等于预设容量，控制单元还用于控制在线放电容量检测结束，并控制蓄电池供电单元充电；

若在线放电容量检测异常进行，控制单元还用于终止在线放电容量检测，控制蓄电池供电单元充电，并根据在线放电容量检测过程中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

可选地，其中：

当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，若在线放电容量检测异常，控制单元还用于根据在线放电容量检测过程中每组蓄电池组的输出电流找出落后的蓄电池组，再根据落后的蓄电池组中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

可选地，其中：

供电单元还包括与直流母线电连接的第一供电单元，第一供电单元包括分别与控制单元通信连接的应急供电子单元、市电供电子单元和光伏供电子单元；变电站直流供电系统还包括用于将第一供电单元产生交流电或直流电转换为直流母线所需的直流电的转换单元，转换单元与第一供电单元及直流母线均电连接，转换单元包括分别与控制单元通信连接的整流子单元及第一直流转换子单元。

可选地，其中：

在供电过程中，蓄电池供电单元为浮充状态；在在线放电容量检测过程中，整流子单元的输出电压比蓄电池供电单元的输出电压低0.5V～1V。

可选地，其中：

控制单元通过控制蓄电池供电单元向直流母线放电，来进行在线放电容量检测；

蓄电池供电单元还具有标准电压，在在线放电容量检测结束或终止后，控制单元通过提高整流子单元的输出电压来向蓄电池供电单元充电，直至蓄电池供电单元的电压达到标准电压。

可选地，其中：

电池参数还包括相应蓄电池组中每个蓄电池的温度，控制单元还用于将每组蓄电池组的输出电流、及相应蓄电池组中每个蓄电池的端电压和温度与各自对应的预设参数范围实时进行对比，当相应电池参数超出预设参数范围时，控制单元还用于发出相应警示。

可选地，其中：

变电站直流供电系统还包括与直流母线电连接的负载单元，供电单元通过直流母线向负载单元供电；负载单元包括分别与直流母线电连接的开关控制操作电源、照明电源及通信电源，变电站直流供电系统还包括与通信电源及直流母线电连接的第二直流转换子单元。

可选地，其中：

变电站直流供电系统还包括与控制单元电连接的无线通讯单元，控制单元还用于通过无线通讯单元与维护中心通讯。

可选地，其中：

变电站直流供电系统还包括机柜，机柜包括多个嵌入式机框。

第二方面，本申请还提供一种应用于第一方面所描述的变电站直流供电系统的维护方法，维护方法包括：

控制蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，其中：

当蓄电池供电单元包括一组蓄电池组时，根据蓄电池组的输出电压是否快速降低至接近或等于安全电压来判断在线放电容量检测是否正常进行；

当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，根据每组蓄电池组的输出电流是否低于其他蓄电池组的输出电流的10％及以上来判断在线放电容量检测是否正常进行；

若在线放电容量检测正常进行，且测得的蓄电池供电单元的容量大于或等于预设容量，结束在线放电容量检测，并向蓄电池供电单元充电；

若在线放电容量检测异常进行，终止在线放电容量检测，向蓄电池供电单元充电，并根据在线放电容量检测过程中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

与现有技术相比，本申请提供的一种变电站直流供电系统及其维护方法，至少实现了如下的有益效果：

在本申请实施例所提供的直流供电系统中，参数采集单元与蓄电池组一一对应且电连接，参数采集单元还与控制单元通信连接，使得参数采集单元可以在控制单元的控制下实时采集相应蓄电池组的电池参数，并将采集到的电池参数传送至控制单元。控制单元还可以控制蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，即通过在线放电的方式来检测蓄电池供电单元的容量，在放电过程中，利用蓄电池组的安全电压作为单组蓄电池组放电过程中的判断基准，并通过蓄电池组之间的输出电流关系来判断多组蓄电池放电容量检测过程是否正常进行，由此可见，本申请实施例针对蓄电池供电单元包括的蓄电池组的具体数量不同设置了不同的判定标准，提高了适用性，同时利用简单便捷的方法实现了蓄电池供电单元放电过程中的自动检测，便于维护人员远程了解及掌握蓄电池供电单元的容量情况及具体状态，同时减少了人力成本；在容量检测异常后，利用蓄电池的端电压数据来判断单个蓄电池的质量，便于对落后蓄电池单体进行快速查找和及时更换，有利于保证蓄电池供电单元的整体质量及良好状态，进而有利于保证变电站直流供电系统的安全性及稳定性，有利于保证直流供电系统的正常运行。

当然，实施本申请的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1所示为本申请实施例所提供的变电站直流供电系统的结构示意图；

图2所示为本申请实施例所提供的只有一组蓄电池组的蓄电池供电单元在线放电容量检测时异常进行时的输出电压示意图；

图3所示为本申请实施例所提供的变电站直流供电系统的维护方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种变电站直流供电系统及其维护方法，利用控制单元对蓄电池供电单元进行定期的在线放电容量检测，实现对蓄电池供电单元容量的自动检测，同时实现了对单个蓄电池质量的判断，使得变电站的直流供电系统的安全性得到充分的保证。

以下结合附图和具体实施例进行详细说明。

图1所示为本申请实施例所提供的变电站直流供电系统的结构示意图；图2所示为本申请实施例所提供的只有一组蓄电池组的蓄电池供电单元在线放电容量检测时异常进行时的输出电压示意图。

如图1和图2所示，本申请实施例提供一种变电站直流供电系统，包括：供电单元、直流母线10和控制单元11，供电单元与直流母线10电连接，控制单元11与供电单元通信连接，供电单元用于向直流母线10供电；

供电单元包括与直流母线10电连接的蓄电池供电单元12，蓄电池供电单元12与控制单元11通信连接，用于通过直流母线10充电及放电；蓄电池供电单元12包括与控制单元11通信连接的至少一组蓄电池组121，每组蓄电池组121与直流母线10电连接，蓄电池组121包括多个串联的蓄电池；蓄电池组121具有安全电压；

变电站直流供电系统还包括与蓄电池组121一一对应且电连接的至少一个参数采集单元13，参数采集单元13与控制单元11通信连接，用于实时采集相应蓄电池组121中的电池参数，电池参数包括相应蓄电池组121的输出电流、输出电压及相应蓄电池组121中每个蓄电池的端电压；

控制单元11用于控制蓄电池供电单元12进行周期性的在线放电容量检测，其中：

当蓄电池供电单元12包括一组蓄电池组121时，控制单元11还用于根据蓄电池组121的输出电压是否快速降低至接近或等于安全电压来判断在线放电容量检测是否正常进行；

当蓄电池供电单元12包括两组或两组以上蓄电池组121时，控制单元11还用于根据每组蓄电池组121的输出电流是否低于其他蓄电池组121的输出电流的10％及以上来判断在线放电容量检测是否正常进行；

若在线放电容量检测正常进行，且测得的蓄电池供电单元12的容量大于或等于预设容量，控制单元11还用于控制在线放电容量检测结束，并控制蓄电池供电单元12充电；

若在线放电容量检测异常进行，控制单元11还用于终止在线放电容量检测，控制蓄电池供电单元12充电，并根据在线放电容量检测过程中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

具体实施时，如图1和图2所示，供电单元与控制单元11通信连接，与直流母线10电连接，使得供电单元可以在控制单元11的控制下向直流母线10供电；供电单元中的蓄电池供电单元12也与控制单元11通信连接，与直流母线10电连接，使得蓄电池供电单元12可以在控制单元11的控制下通过直流母线10进行充电和放电；参数采集单元13与蓄电池组121一一对应且电连接，参数采集单元13还与控制单元11通信连接，使得参数采集单元13可以在控制单元11的控制下实时采集相应蓄电池组121的电池参数，并将采集到的电池参数传送至控制单元11，控制单元11可以对采集到的电池参数进行存储及日常分析。在本申请实施例所提供的直流供电系统中，控制单元11还可以控制蓄电池供电单元12进行周期性的在线放电容量检测，即通过在线放电的方式来检测蓄电池供电单元12的容量。其中，当直流供电系统的功率较小，蓄电池供电单元12中仅配置了一组蓄电池组121时，在蓄电池供电单元12放电的过程中，若单个蓄电池落后或发生开路等失效，蓄电池组121的输出电压快速降低，当输出电压低至等于或接近安全电压时，判断此次在线放电容量检测异常，若蓄电池组121的输出电压没有发生这种情况，则判断此次在线放电容量检测正常进行。当蓄电池供电单元12中配置了两组或两组以上的蓄电池组121时，在蓄电池供电单元12放电的过程中，若发生某组蓄电池的放电电流低于其他组蓄电池组121放电电流的10％及以上，则判断此次在线放电容量检测异常，反之则判断为正常进行容量检测。在判断此次容量放电检测异常进行后，控制单元11立即控制蓄电池供电单元12停止放电，终止在线容量检测，并控制蓄电池供电单元12进行充电。充电完成后，蓄电池供电单元12进入稳定运行状态，可以根据检测过程中保存的单个蓄电池的端电压数据来查找落后或失效的蓄电池单体，维修人员即进行更换。在放电未发生异常，容量检测正常进行时，若测得的蓄电池供电单元12的容量达到预设容量，则表明蓄电池供电单元12中的蓄电池组121及每个单体蓄电池状态正常，控制单元11控制在线放电容量检测结束，即控制蓄电池供电单元12停止放电，并控制蓄电池供电单元12充电，直至蓄电池供电单元12进入稳定运行状态。

基于此，如图1和图2所示，在蓄电池放电的过程中，本申请实施例针对蓄电池供电单元12包括的蓄电池组121的具体数量不同设置了不同的判定标准，提高了适用性，具体为利用蓄电池组121的安全电压作为单组蓄电池组121放电过程中的判断基准，并通过蓄电池组121之间的输出电流关系来判断多组蓄电池放电容量检测过程是否正常进行，利用简单便捷的方法实现了蓄电池供电单元12放电过程中的自动检测，便于维护人员远程了解及掌握蓄电池供电单元12的容量情况及具体状态，同时减少了人力成本；在容量检测异常后，利用蓄电池的端电压数据来判断单个蓄电池的质量，便于对落后蓄电池单体进行快速查找和及时更换，有利于保证蓄电池供电单元12的整体质量及良好状态，进而有利于保证变电站直流供电系统的安全性及稳定性，有利于保证直流供电系统的正常运行。此外，考虑到蓄电池本身的容量情况会随着使用时间的变化而变化，本申请实施例将在线容量放电检测设置为周期性进行，便于掌握蓄电池供电单元12的实际容量状况。

需要注意的是，蓄电池供电单元的在线放电容量检测是周期性进行的，在实际运行中，可以根据蓄电池的不同型号及品牌来设置不同的维护周期。同时，考虑到蓄电池本身的容量情况随使用时间变化时并不是直线变化的，可以将蓄电池供电单元的容量检测周期设置为差异化的周期，并对预设容量进行相应改动，例如，可以根据蓄电池的品牌及在网运行的历史数据、安全记录情况等，设置蓄电池供电单元的在线放电容量检测的周期在投运后第一年的维护周期为6个月，此时的预设容量为100％；第二年的维护周期为4个月，此时的预设容量为95％；第三年的维护周期为3个月，此时的预设容量为90％；第四年的维护周期为2个月，此时的预设容量为85％；第五年的维护周期为2个月，此时的容量为80％等等依次类推设置。此处仅做举例，并不具体限定。此外，由于会影响蓄电池容量的因素众多，蓄电池供电单元可能会提前缩容或延时缩容，在蓄电池供电单元的实际运行过程中，可以根据上一次的检测结果对下一次的维护参数进行及时调整，进一步实现了对蓄电池供电单元容量检测的智能化控制。

示例性的，本申请实施例所提供的直流供电系统中还可以包括报警装置，或者可以为控制单元添加报警功能，在蓄电池供电单元的在线放电容量检测发生异常时进行报警。具体为当蓄电池供电单元仅包括一组蓄电池组，在放电检测的过程中，蓄电池组的输出电压快速降低至接近或等于安全电压时，或当蓄电池供电单元包括两组或两组以上的蓄电池组，在放电检测的过程中，某组蓄电池组的输出电流低于其他蓄电池组输出电流的10％及以上时，控制单元在终止蓄电池放电的同时，还可以控制报警装置发出紧急告警，或控制单元自行发出紧急告警。

示例性的，本申请实施例可以采用在线式的核对性放电试验对蓄电池供电单元进行在线容量检测。

示例性的，还可以在每个蓄电池组与直流母线之间设置与二者均电连接的电流采集单元，电流采集单元与相应的参数采集单元通信连接，参数采集单元通过电流采集单元来采集相应蓄电池组的输出电流和充电电流，尤其是充电初期，多组蓄电池组充电不均，可以通过参数采集单元反馈给控制单元，由控制单元及时调整充电电流，避免充电初期某组蓄电池组电流过大而影响到使用寿命。

在一些示例中，当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，控制单元可以通过对蓄电池供电单元中每组蓄电池组的输出电流设置均流参数，在在线放电容量检测的运行过程中，若超出均流参数的设置范围，即某组蓄电池组的输出电流低于最高的输出电流值10％及以上时，判定此次在线放电容量检测为异常进行。

在一些示例中，当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，若在线放电容量检测异常，控制单元还用于根据在线放电容量检测过程中每组蓄电池组的输出电流找出落后的蓄电池组，再根据落后的蓄电池组中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

基于此，由于蓄电池组中的蓄电池之间为串联关系，而多组蓄电池组之间为并联关系，在蓄电池供电单元包括两组或两组以上的蓄电池组的情况下，若某个蓄电池单体落后或失效，则落后蓄电池单体所在的蓄电池组在在线放电容量检测出现异常，在蓄电池供电单元充电结束，进入稳定运行状态后，可以先根据控制单元存储的各个蓄电池组的输出电流的检测数据，确定出落后的蓄电池组，再根据控制单元存储的该落后的蓄电池组中各个蓄电池单体的端电压检测数据来查找落后或失效的蓄电池，便于后续进行落后蓄电池的更换。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，供电单元还包括与直流母线10电连接的第一供电单元14，第一供电单元14包括分别与控制单元11通信连接的应急供电子单元141、市电供电子单元142和光伏供电子单元143；变电站直流供电系统还包括用于将第一供电单元14产生交流电或直流电转换为直流母线10所需的直流电的转换单元15，转换单元15与第一供电单元14及直流母线10均电连接，转换单元15包括分别与控制单元11通信连接的整流子单元151及第一直流转换子单元152。

基于此，如图1所示，除蓄电池供电单元12外，本申请实施例所提供的直流供电系统还包括应急供电子单元141、市电供电子单元142和光伏供电子单元143，其中，市电供电子单元142和光伏供电子单元143为主要的供电单元，且在供电时优先由光伏供电子单元143进行供电，当光伏供电子单元143无法供电或供电不足时再考虑市电供电子单元142。由此可见，本申请实施例通过光伏供电子单元143的接入，减少了对市电供电的需求，进而降低了供电成本，同时，由于光伏供电子单元143利用的是太阳能，加入光伏供电子单元143后还可以节约能源。考虑到第一供电单元14中产生的电并不能直接用于直流母线10，本申请实施例在直流母线10与第一供电单元14之间加入了转换单元15，来将第一供电单元14产生的交流电或直流电转换为直流母线10可用的直流电。其中，转换单元15包括将交流电转换为直流电的整流子单元151和进行直流电转换的第一直流转换子单元152。

示例性的，整流子单元可以为整流器，第一直流转换子单元可以为DC/DC转换器。

在一些示例中，在供电过程中，蓄电池供电单元为浮充状态；在在线放电容量检测过程中，整流子单元的输出电压比蓄电池供电单元的输出电压低0.5V～1V。

基于此，在本申请实施例中，蓄电池供电单元和整流子单元一直与直流母线电连接，使得在直流供电系统的正常供电过程中，蓄电池供电单元的充电及供电同时发生，处于浮充状态，可以补充蓄电池供电单元中蓄电池的自放电效应，减小误差。为了保证蓄电池供电单元的在线放电容量检测能够正常进行，以及检测过程中直流供电系统的安全，在蓄电池供电单元开始放电后，控制单元将整流子单元的输出电压调低，以低于蓄电池供电单元的输出电压0.5V～1V的状态与蓄电池供电单元并联运行，同时保持蓄电池供电单元的输出电压在安全电压之上，正常放电电压之下。若整流子单元的输出电压与蓄电池供电单元的输出电压相比过于低，则在之后回复充电时压差过大，会产生浪涌；若整流子单元的输出电压与蓄电池供电单元的输出电压相比差异较小，则整流子单元的短时输入电压波动会造成输出波动，进而导致蓄电池供电子单元的在线放电容量检测不稳定。

示例性的，在在线放电容量检测过程中，整流子单元的输出电压可以比蓄电池供电单元的输出电压低0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1V等等，此处仅作举例，并不具体限定。

在一些示例中，如图1和图2所示，控制单元11通过控制蓄电池供电单元12向直流母线10放电，来进行在线放电容量检测；

蓄电池供电单元12还具有标准电压，在在线放电容量检测结束或终止后，控制单元11通过提高整流子单元151的输出电压来向蓄电池供电单元12充电，直至蓄电池供电单元12的电压达到标准电压。

基于此，如图1和图2所示，由于蓄电池供电单元12进行的是在线式的容量检测，故在检测时由控制单元11控制蓄电池供电单元12向直流母线10放电。当在线放电容量检测结束或终止后，控制单元11向整流子单元151发出提高输出电压的指令，整流子单元151在接收指令后自动缓缓升高输出电压，通过直流母线10向蓄电池供电单元12充电，当蓄电池供电单元12的输出电压达到标准电压时，整流子单元151停止升高输出电压，蓄电池供电单元12进入稳定状态运行，直流供电系统也正常运行。在提升整流子单元151的输出电压时需要缓缓提升，以免提升速度过快发生浪涌。

示例性的，蓄电池供电单元的标准电压为制造厂家提供的日常维护标准电压。

示例性的，控制单元还可以在蓄电池供电单元的充电过程中进行监测，防止蓄电池供电单元过充电。

作为一种可能的实现方式，电池参数还包括相应蓄电池组中每个蓄电池的温度，控制单元还用于将每组蓄电池组的输出电流、及相应蓄电池组中每个蓄电池的端电压和温度与各自对应的预设参数范围实时进行对比，当相应电池参数超出预设参数范围时，控制单元还用于发出相应警示。

在蓄电池的日常运行过程中，参数采集单元也实时采集相应蓄电池组的电池参数，并传送给通信连接的控制单元，控制单元在接收到后将实时采集的电池参数与各个电池参数相对应的预设参数范围进行实时比对，当某个电池参数超出其预设范围时，例如个别蓄电池单体的电压过高或过低、温度过高等情况，控制单元发出相应警示，提醒维护人员进行处理。基于此，本申请实施例可以在蓄电池供电单元正常运行时自动在线检测蓄电池供电单元的常规电池参数，并对故障的蓄电池或蓄电池组进行及时处理，进一步保证了蓄电池供电单元的质量，从而进一步保证了直流供电系统的安全性和稳定性。

示例性的，对于不同电池参数的异常，控制单元可以发出不同的警示。

示例性的，参数采集单元进行数据采集传输的间隔时间可以为30s～60s，采集后将数据发送至控制单元。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，变电站直流供电系统还包括与直流母线10电连接的负载单元16，供电单元通过直流母线10向负载单元16供电；负载单元16包括分别与直流母线10电连接的开关控制操作电源161、照明电源162及通信电源163，变电站直流供电系统还包括与通信电源163及直流母线10电连接的第二直流转换子单元17。

基于此，如图1所示，在负载单元16中，由于开关操作电源及照明电源162两项的功率合计占直流供电系统总功率的90％以上，而通信电源163的电压标准较低，需求功率占直流供电系统总功率不足10％，故可以将需求功率较大的开关操作电源作为基础电源，基础电源配电采用直流母线10结构，小功率的电源如通信电源163采用第二直流转换子单元17，由基础电源转换为相应较低直流电压的电源，可以减少蓄电池组121的数量，从而减少了蓄电池供电单元12的占地面积，还节约了投资成本。

需要注意的是，蓄电池供电单元的安全电压即为安全操作电压，蓄电池供电单元的输出电压低于安全电压后，直流供电系统的操作可靠性差，部分开关可以动作，部分开关不能动作。对于包含一组蓄电池组的蓄电池供电单元，在进行在线放电容量检测的过程中，检测到蓄电池供电单元的输出电压达到安全电压时需要立即停止放电。

示例性的，第二直流转换子单元可以为DC/DC转换器。

示例性的，第二直流转换子单元可以按1+1冗余配置，提高负载单元的可靠性，进而提高直流供电单元的可靠性。

示例性的，照明电源可以包括室内的LED照明电源及事故照明；负载单元还可以包括监控电源、安全管理等设备供电电源，监控电源、安全管理等设备供电电源也为小功率电源，通过第二直流转换子单元与直流母线连接。

示例性的，基础电源的标称直流电压可以为220V，此时的通信电源由第二直流转换子单元转换供电，为220V/48V/10A，此处仅做举例，并不具体限定。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，变电站直流供电系统还包括与控制单元11电连接的无线通讯单元18，控制单元11还用于通过无线通讯单元18与维护中心通讯。

基于此，如图1所示，控制单元11可以通过无线通讯单元18实现与维护中心的远程通讯，例如可以将参数采集单元13采集的电池参数通过无线通讯单元18发送至维护中心，在维护中心进行存储，便于之后由维护人员来查找落后或失效的蓄电池组121或蓄电池单体；控制单元11还可以在收集并处理各类报警提示后，通过无线通讯单元18向维护中心汇报，实现对直流供电系统的远程监控。

作为一种可能的实现方式，变电站直流供电系统还包括机柜，机柜包括多个嵌入式机框。

基于此，直流供电系统在变电站中的整体结构为嵌入式结构，采用标准网络机柜，按照功能嵌入多个机框，将整流充电设备和配电输出都采用模块化结构，每个机框安装相应模块，每个模块都可以在线插拔，确保模块维修时不影响正常负载供电。

在一些示例中，机柜中包括输入电源框，市电供电子单元和光伏供电子单元分别以市电输入模块和光伏输入模块的形式设置在输入电源框内，输入电源框内还设置有用于实现光伏输入和市电输入自动切换的输入切换模块，应急供电子单元以应急发电机输入插口模块的形式设置在输入电源框内，可以在发生特大自然灾害、或一些需要人工维护、更新等项目时采用手动操作的形式切换至应急供电。

示例性的，输入切换模块采用两台直流直流接触器互锁构成。

在一些示例中，机柜中还包括高频整流框，整流子单元以整流模块的形式设置在高频整流框内，高频整流框内设置多个用于插接整流模块的整流模块插槽，便于根据需要增减整流模块的数量。

示例性的，高频整流框内可以设置功率为12kw的整流模块插槽6只，在一次项目中可以配置整流模块4只，其中，3只为主用的整流模块，1只为冗余，避免主用的整流模块发生故障导致供电故障，提高了可靠性。此处仅做举例，并不具体限定。

在一些示例中，机柜中还包括输出开关框，输出开关框中包括多只可在线插拔的输出断路器。其中，输出到第二直流转换子单元的电源输入，采用熔断器1+1冗余配置，提高了可靠性。

在一些示例中，机柜中还包括控制器框，控制单元、参数采集单元和无线通讯单元分别以智能控制模块、参数采集模块和通信模块的形式设置在控制器框内，控制器框内还设置有用于插接控制器的智能控制模块插槽、多个用于插接参数采集模块的参数采集模块插槽，以及用于插接通信模块的通信模块插槽。其中，参数采集模块和智能控制模块安装在同一机框内，可以免受变电所的强电磁场干扰，提高了参数采集的准确性。

示例性的，控制器框内可以设置有4只参数采集模块插槽，在一次项目中可以安装参数采集模块2只，通信模块1只，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，本申请实施例可以在一次项目中配置两组蓄电池组作为蓄电池供电单元，每组蓄电池组的容量为220V/150Ah，此处仅做举例，并不具体限定。

图3所示为本申请实施例所提供的变电站直流供电系统的维护方法的流程图。

基于同一发明构思，如图3所示，本申请还提供一种应用于上述实施例所描述的变电站直流供电系统的维护方法，维护方法包括：

控制蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，其中：

S100、当蓄电池供电单元包括一组蓄电池组时，根据蓄电池组的输出电压是否快速降低至接近或等于安全电压来判断在线放电容量检测是否正常进行；

当蓄电池供电单元包括两组或两组以上蓄电池组时，根据每组蓄电池组的输出电流是否低于其他蓄电池组的输出电流的10％及以上来判断在线放电容量检测是否正常进行；

S200、若在线放电容量检测正常进行，且测得的蓄电池供电单元的容量大于或等于预设容量，结束在线放电容量检测，并向蓄电池供电单元充电；

若在线放电容量检测异常进行，终止在线放电容量检测，向蓄电池供电单元充电，并根据在线放电容量检测过程中每个蓄电池的端电压来查找落后的蓄电池。

与现有技术相比，变电站直流供电系统的维护方法的有益效果与上述实施例所描述的变电站直流供电系统的有益效果相同，此处不再赘述。

综上，本申请提供的一种变电站直流供电系统及其维护方法，至少实现了如下的有益效果：

在本申请实施例所提供的直流供电系统中，参数采集单元与蓄电池组一一对应且电连接，参数采集单元还与控制单元通信连接，使得参数采集单元可以在控制单元的控制下实时采集相应蓄电池组的电池参数，并将采集到的电池参数传送至控制单元。控制单元还可以控制蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，即通过在线放电的方式来检测蓄电池供电单元的容量，在放电过程中，利用蓄电池组的安全电压作为单组蓄电池组放电过程中的判断基准，并通过蓄电池组之间的输出电流关系来判断多组蓄电池放电容量检测过程是否正常进行，由此可见，本申请实施例针对蓄电池供电单元包括的蓄电池组的具体数量不同设置了不同的判定标准，提高了适用性，同时利用简单便捷的方法实现了蓄电池供电单元放电过程中的自动检测，便于维护人员远程了解及掌握蓄电池供电单元的容量情况及具体状态；在容量检测异常后，利用蓄电池的端电压数据来判断单个蓄电池的质量，便于对落后蓄电池单体进行快速查找和及时更换，有利于保证蓄电池供电单元的整体质量及良好状态，进而有利于保证变电站直流供电系统的安全性及稳定性，有利于保证直流供电系统的正常运行。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种变电站直流供电系统，其特征在于，包括：供电单元、直流母线和控制单元，所述供电单元与所述直流母线电连接，所述控制单元与所述供电单元通信连接，所述供电单元用于向所述直流母线供电；

所述供电单元包括与所述直流母线电连接的蓄电池供电单元，所述蓄电池供电单元与所述控制单元通信连接，用于通过所述直流母线充电及放电；所述蓄电池供电单元包括与所述控制单元通信连接的至少一组蓄电池组，每组所述蓄电池组与所述直流母线电连接，所述蓄电池组包括多个串联的蓄电池；所述蓄电池组具有安全电压；

所述变电站直流供电系统还包括与所述蓄电池组一一对应且电连接的至少一个参数采集单元，所述参数采集单元与所述控制单元通信连接，用于实时采集相应所述蓄电池组中的电池参数，所述电池参数包括相应所述蓄电池组的输出电流、输出电压及相应所述蓄电池组中每个所述蓄电池的端电压；

所述控制单元用于控制所述蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，其中：

当所述蓄电池供电单元包括一组所述蓄电池组时，所述控制单元还用于根据所述蓄电池组的输出电压是否快速降低至接近或等于所述安全电压来判断所述在线放电容量检测是否正常进行；

当所述蓄电池供电单元包括两组或两组以上所述蓄电池组时，所述控制单元还用于根据每组所述蓄电池组的输出电流是否低于其他所述蓄电池组的输出电流的10％及以上来判断所述在线放电容量检测是否正常进行；

若所述在线放电容量检测正常进行，且测得的所述蓄电池供电单元的容量大于或等于预设容量，所述控制单元还用于控制所述在线放电容量检测结束，并控制所述蓄电池供电单元充电；

若所述在线放电容量检测异常进行，所述控制单元还用于终止所述在线放电容量检测，控制所述蓄电池供电单元充电，并根据所述在线放电容量检测过程中每个所述蓄电池的端电压来查找落后的所述蓄电池。

2.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，当所述蓄电池供电单元包括两组或两组以上所述蓄电池组时，若所述在线放电容量检测异常，所述控制单元还用于根据所述在线放电容量检测过程中每组所述蓄电池组的所述输出电流找出落后的所述蓄电池组，再根据落后的所述蓄电池组中每个所述蓄电池的端电压来查找落后的所述蓄电池。

3.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述供电单元还包括与所述直流母线电连接的第一供电单元，所述第一供电单元包括分别与所述控制单元通信连接的应急供电子单元、市电供电子单元和光伏供电子单元；所述变电站直流供电系统还包括用于将所述第一供电单元产生交流电或直流电转换为所述直流母线所需的直流电的转换单元，所述转换单元与所述第一供电单元及所述直流母线均电连接，所述转换单元包括分别与所述控制单元通信连接的整流子单元及第一直流转换子单元。

4.根据权利要求3所述的变电站直流供电系统，其特征在于，在供电过程中，所述蓄电池供电单元为浮充状态；在所述在线放电容量检测过程中，所述整流子单元的输出电压比所述蓄电池供电单元的输出电压低0.5V～1V。

5.根据权利要求3所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述控制单元通过控制所述蓄电池供电单元向所述直流母线放电，来进行所述在线放电容量检测；

所述蓄电池供电单元还具有标准电压，在所述在线放电容量检测结束或终止后，所述控制单元通过提高所述整流子单元的输出电压来向所述蓄电池供电单元充电，直至所述蓄电池供电单元的电压达到标准电压。

6.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述电池参数还包括相应所述蓄电池组中每个所述蓄电池的温度，所述控制单元还用于将每组所述蓄电池组的输出电流、及相应所述蓄电池组中每个所述蓄电池的端电压和温度与各自对应的预设参数范围实时进行对比，当相应所述电池参数超出预设参数范围时，所述控制单元还用于发出相应警示。

7.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述变电站直流供电系统还包括与所述直流母线电连接的负载单元，所述供电单元通过所述直流母线向所述负载单元供电；所述负载单元包括分别与所述直流母线电连接的开关控制操作电源、照明电源及通信电源，所述变电站直流供电系统还包括与所述通信电源及所述直流母线电连接的第二直流转换子单元。

8.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述变电站直流供电系统还包括与所述控制单元电连接的无线通讯单元，所述控制单元还用于通过所述无线通讯单元与维护中心通讯。

9.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述变电站直流供电系统还包括机柜，所述机柜包括多个嵌入式机框。

10.一种应用于权利要求1～9任一项所述的变电站直流供电系统的维护方法，其特征在于，所述维护方法包括：

控制所述蓄电池供电单元进行周期性的在线放电容量检测，其中：

当所述蓄电池供电单元包括一组所述蓄电池组时，根据所述蓄电池组的输出电压是否快速降低至接近或等于所述安全电压来判断所述在线放电容量检测是否正常进行；

当所述蓄电池供电单元包括两组或两组以上所述蓄电池组时，根据每组所述蓄电池组的输出电流是否低于其他所述蓄电池组的输出电流的10％及以上来判断所述在线放电容量检测是否正常进行；

若所述在线放电容量检测正常进行，且测得的所述蓄电池供电单元的容量大于或等于预设容量，结束所述在线放电容量检测，并向所述蓄电池供电单元充电；

若所述在线放电容量检测异常进行，终止所述在线放电容量检测，向所述蓄电池供电单元充电，并根据所述在线放电容量检测过程中每个所述蓄电池的端电压来查找落后的所述蓄电池。

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