CN118057702A - 一种核电厂供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电厂供电系统，涉及核电厂技术领域，特别涉及一种直流系统及核电厂用电系统，以解决核电厂现有直流系统中的蓄电池组使用寿命不长、成本较高的问题。该核电厂供电系统包括电池管理系统、锂电池组、蓄电池充电器、配电设备和交流电源；所述交流电源通过所述蓄电池充电器与所述配电设备的第一输入端电连接，所述蓄电池充电器通过第一开关与所述配电设备的第二输入端电连接，所述配电设备的输出端与负载电连接，以向所述负载供电，所述电池管理系统与所述第一开关电连接，以控制所述第一开关的启闭状态。本发明有利于提高所述核电厂供电系统的寿命。

Description

一种核电厂供电系统

技术领域

本发明涉及核电厂技术领域，特别涉及一种直流系统及核电厂用电系统。

背景技术

直流系统是核电厂用电系统的重要组成部分，主要向所有的控制和信号系统供电，系统的设计应满足单元机组可用性和核安全的要求。实际应用中，如果直流系统的上游电源--核电厂厂用电系统的380V交流配电系统失电或者直流系统内的蓄电池充电器均发生故障失效，则由蓄电池组直接向所带载的直流负载放电，放电时长满足各直流负载的用电需求。但是核电厂现有直流系统中的蓄电池组一般由铅酸蓄电池组成，铅酸蓄电池单体较重，体积较大，搬运不便，并且充放电次数有限、有记忆效应，电池使用寿命不长。

发明内容

本发明实施例提供了一种核电厂供电系统，在实际应用中，核电厂现有直流系统中的蓄电池组一般由铅酸蓄电池组成，铅酸蓄电池单体较重，体积较大，搬运不便，并且充放电次数有限、有记忆效应，电池使用寿命不长，从而导致设置直流供电系统的成本较高。

为了解决以上问题，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种核电厂供电系统，其特征在于，包括电池管理系统、锂电池组、蓄电池充电器、配电设备和交流电源；所述交流电源通过所述蓄电池充电器与所述配电设备的第一输入端电连接，所述蓄电池充电器通过第一开关与所述配电设备的第二输入端电连接，所述配电设备的输出端与负载电连接，以向所述负载供电，所述电池管理系统与所述第一开关电连接，以控制所述第一开关的启闭状态；

其中，在所述交流电源处于第一工作状态的情况下，基于所述交流电源向所述负载供电；

在所述交流电源处于第二工作状态的情况下，基于所述锂电池组向所述负载供电。

可选地，所述核电厂供电系统还包括第二开关、第三开关和第四开关，所述交流电源通过所述第二开关与所述蓄电池充电器电连接，所述锂电池组通过所述第三开关与所述配电设备电连接，所述配电设备通过所述第四开关与所述负载电连接，所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关分别与所述电池管理系统电连接。

可选地，所述第一工作状态为正常工作状态，所述第二工作状态为异常工作状态。

可选地，所述电池管理系统与所述配电设备电连接，在所述电池管理系统检测到所述第一输入端的电压大于0的情况下，确定所述交流电源处于所述第一工作状态；在所述电池管理系统检测到所述第一输入端的电压等于0的情况下，确定所述交流电源处于所述第二工作状态。

可选地，所述锂电池组包括至少两个单体锂电池，所述至少两个单体锂电池通过串联的方式连接。

可选地，所述电池管理系统包括控制器和至少两个电池监测模块，所述至少两个电池监测模块分别与所述至少两个单体锂电池电连接，所述控制器分别与所述至少两个电池监测模块通过通讯总线连接；

所述至少两个电池监测模块用于监测所述至少两个单体锂电池的状态信息，所述控制器用于基于所述状态信息控制所述电池监测模块对所述至少两个单体锂电池的工作参数进行调节。

可选地，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池的电压、电流，所述工作参数包括以下至少一项：所述至少两个单体锂电池的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流。

可选地，所述至少两个单体锂电池的表面设有温度传感器，所述温度传感器与所述电池管理系统电连接，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池的温度信息。

可选地，所述至少两个电池监测模块包括采集模块、均衡控制模块和保护控制模块，所述采集模块用于采集所述状态信息，所述均衡控制模块用于调节所述至少两个单体锂电池的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流，所述保护控制模块用于对所述锂电池组进行短路保护。

可选地，所述配电设备包括直流配电盘。

在本发明实施例中，核电厂供电系统可以在所述核电厂供电系统存在异常事故，即所述交流电源无法给所述负载供电的情况下，由所述电池管理系统控制所述锂电池组向所述负载供电，且由于锂电池组的使用寿命通常较高，因此，有利于提高所述核电厂供电系统的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种核电厂供电系统的示意图之一；

图2是本发明实施例提供的一种锂电池组的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种核电厂供电系统的示意图之二。

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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种核电厂供电系统的示意图之一，如图1所示，所述核电厂供电系统包括电池管理系统101、锂电池组102、蓄电池充电器103、配电设备104104和交流电源105；所述交流电源105通过所述蓄电池充电器103与所述配电设备104的第一输入端电连接，所述蓄电池充电器103通过第一开关110与所述配电设备104的第二输入端电连接，所述配电设备104的输出端与负载106电连接，以向所述负载106供电，所述电池管理系统101与所述第一开关110电连接，以控制所述第一开关110的启闭状态；

其中，在所述交流电源105处于第一工作状态的情况下，基于所述交流电源105向所述负载106供电；

在所述交流电源105处于第二工作状态的情况下，基于所述锂电池组102向所述负载106供电。

所述电池管理系统101可以是配合监控储能电池状态的设备；所述锂电池组102可以向所述负载106供电；所述蓄电池充电器103可以是将交流电整流为直流电的设备，如AC/DC蓄电池充电器；所述配电设备104可以是对系统的电流进行分配的设备；所述交流电源105可以是核电厂用电系统的380V交流电源；所述负载106可以是直流电动机和逆变器等直流负载；所述第一开关110可以控制所述蓄电池充电器103与所述配电设备104的连接状态，例如，在所述蓄电池充电器103停止工作或者出现异常的情况下，所述电池管理系统101可以控制所述第一开关110断开，以断开所述蓄电池充电器103与所述配电设备104之间的连接。

所述基于所述交流电源105向所述负载106供电，可以是所述交流电源105向蓄电池充电器103供电，所述蓄电池充电器103将交流电整流为直流电，通过所述配电设备104向所述负载106供电；所述基于所述锂电池组102向所述负载106供电可以是所述电池管理系统101控制所述锂电池组102向所述负载106供电。

在本发明实施例中，核电厂供电系统可以在所述核电厂供电系统存在异常事故，即所述交流电源105无法给所述负载106供电的情况下，由所述电池管理系统101控制所述锂电池组102向所述负载106供电，且由于锂电池组102的使用寿命通常较高，因此，有利于提高所述核电厂供电系统的寿命。

可选地，所述核电厂供电系统还包括第二开关120、第三开关130和第四开关140，所述交流电源105通过所述第二开关120与所述蓄电池充电器103电连接，所述锂电池组102通过所述第三开关130与所述配电设备104电连接，所述配电设备104通过所述第四开关140与所述负载106电连接，所述第二开关120、所述第三开关130和所述第四开关140分别与所述电池管理系统101电连接。

所述第二开关120可以控制所述交流电源105与所述蓄电池充电器103的连接，状态，例如，在所述核电厂供电系统停止工作或者所述交流电源105出现异常的情况下，所述电池管理系统101可以控制所述第二开关120断开，以断开所述交流电源105与所述蓄电池充电器103之间的连接；所述第三开关130可以控制所述锂电池组102与所述配电设备104的连接，状态，例如，在所述交流电源105和所述蓄电池充电器103正常工作的情况下，所述电池管理系统101可以控制所述第三开关130断开，以断开所述锂电池组102与所述配电设备104之间的连接；所述第四开关140可以控制所述配电设备104与所述负载106的连接，状态，例如，在所述负载106不需要用电的情况下，所述电池管理系统101可以控制所述第四开关140断开，以断开所述配电设备104与所述负载106之间的连接。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述电池管理系统101控制所述核电厂供电系统的工作情况，使得所述核电厂供电系统可以正常运行，满足所述负载106的用电需求。

可选地，所述第一工作状态为正常工作状态，所述第二工作状态为异常工作状态。

所述正常工作状态可以是所述核电厂供电系统正常运行，所述交流电源105向蓄电池充电器103供电，所述蓄电池充电器103将交流电整流为直流电，通过所述配电设备104向所述负载106供电；所述异常工作状态可以是所述核电厂供电系统发生异常事故，如所述交流电源105失电，或者所述蓄电池充电器103发生故障导致失效。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以在所述交流电源105无法供电给所述负载106的情况下，通过所述电池管理系统101控制所述锂电池组102向所述负载106供电，从而保障所述负载106的用电需求。

可选地，所述电池管理系统101与所述配电设备104电连接，在所述电池管理系统101检测到所述第一输入端的电压大于0的情况下，确定所述交流电源105处于所述第一工作状态；在所述电池管理系统101检测到所述第一输入端的电压等于0的情况下，确定所述交流电源105处于所述第二工作状态。

所述第一输入端的电压大于0可以是所述交流电源105正常供电给所述蓄电池充电器103，所述蓄电池充电器103通过所述配电设备104向所述负载106供电；所述第一输入端的电压等于0可以是所述核电厂供电系统存在异常事故，导致所述蓄电池充电器103无法通过所述配电设备104向所述负载106供电。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过检测所述第一输入端的电压，判断所述核电厂供电系统是否存在异常事故，从而所述锂电池组102可以自动给所述负载106供电，使得所述核电厂供电系统的稳定性较高。

可选地，所述锂电池组102包括至少两个单体锂电池201，所述至少两个单体锂电池201通过串联的方式连接。

所述至少两个单体锂电池201可以是至少两个额定容量一致、标称电压相同的单体锂电池201，请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种锂电池组102的结构示意图，如图2所示，被串联的单体锂电池201的数量可用直流系统母线电压除以单体锂电池201电压计算确定，如直流系统母线电压为48V，单体锂电池201电压为3.2V，则需要串联的锂电池个数为15个，锂电池组102的容量则为被串联的单体锂电池201额定容量，单体锂电池201的额定容量应按照负载106需求通过计算确定。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以根据负载106的用电需求确定所述锂电池组102中的单体锂电池201的额定容量和数量，从而使得出现异常事故时，所述锂电池组102可以满足所述负载106的用电需求。

可选地，所述电池管理系统101包括控制器301和至少两个电池监测模块302，所述至少两个电池监测模块302分别与所述至少两个单体锂电池201电连接，所述控制器301分别与所述至少两个电池监测模块302通过通讯总线连接；

所述至少两个电池监测模块302用于监测所述至少两个单体锂电池201的状态信息，所述控制器301用于基于所述状态信息控制所述电池监测模块302对所述至少两个单体锂电池201的工作参数进行调节。

请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种核电厂供电系统的示意图之二，如图3所示，所述控制器301可以是对所述至少两个单体锂电池201的电压和电流进行控制的设备，所述至少两个电池监测模块(BMU)302可以是对所述至少两个单体锂电池201进行监测的设备，所述控制器301对所述状态信息进行处理，并通过通讯总线将控制信号或者保护信号传输给每个电池监测模块302，由每个电池监测模块302执行控制信号或者保护信号，所述状态信息可以是所述至少两个单体锂电池201的电压、电流和温度等信息，所述工作参数可以是所述至少两个单体锂电池201的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流等参数。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述至少两个电池监测模块302对所述锂电池组102的工作状态进行监测，并通过所述控制器301对所述至少两个单体锂电池201的工作参数进行调节，从而实现对所述至少两个单体锂电池201的充电过程和放电过程的管理。

可选地，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池201的电压、电流，所述工作参数包括以下至少一项：所述至少两个单体锂电池201的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流。

所述至少两个单体锂电池201的电压、电流可以是所述至少两个电池监测模块302通过设置相应的元件与所述至少两个单体锂电池201相连接而监测到的，所述充电电压、放电电压、充电电流和放电电流可以是所述至少两个单体锂电池201在充电和放电过程中的电压和电流大小。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述电池管理系统101对所述至少两个单体锂电池201的电压和电流进行监测，从而对所述充电电压、放电电压、充电电流和放电电流进行调节，防止所述至少两个单体锂电池201出现过充电或者过放电的情况，从而延长所述至少两个单体锂电池201的使用寿命。

可选地，所述至少两个单体锂电池201的表面设有温度传感器，所述温度传感器与所述电池管理系统101电连接，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池201的温度信息。

所述温度传感器可以是所述锂电池组102的内置感温元件，所述温度传感器可以检测所述至少两个单体锂电池201的温度，并将所述温度信息传输给所述电池管理系统101。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述电池管理系统101监测所述至少两个单体锂电池201的温度，从而防止所述至少两个单体锂电池201因为温度过高而导致使用寿命降低。

可选地，所述至少两个电池监测模块302包括采集模块、均衡控制模块和保护控制模块，所述采集模块用于采集所述状态信息，所述均衡控制模块用于调节所述至少两个单体锂电池201的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流，所述保护控制模块用于对所述锂电池组102进行短路保护。

所述采集模块可以是对所述至少两个单体锂电池201的电压、电流、电池本体温度等数据进行采集的模块，可以通过设置传感元件等方式进行采集；所述均衡控制模块可以是通过调节所述至少两个单体锂电池201的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流保持一致，从而实现对电池均衡控制的模块，可以通过添加内阻补偿或者额外补偿电压等方式进行调节；所述保护控制模块可以是防止所述锂电池组102短路的模块，可以通过设置熔断器或者其他方式进行短路保护。

在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述采集模块、所述均衡控制模块和所述保护控制模块，实施对电池的均衡控制和短路保护，避免出现单个锂电池过度损耗的情况，使得所述锂电池组102的整体使用寿命较长。

可选地，所述配电设备104包括直流配电盘。

所述直流配电盘可以对所述蓄电池充电器103整流并将所述锂电池组102的直流电供给所述负载106。在本发明实施例中，所述核电厂供电系统可以通过所述直流配电盘对电流进行分配，从而保障直流负载的用电需求。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电厂供电系统，其特征在于，包括电池管理系统101、锂电池组102、蓄电池充电器、配电设备和交流电源；所述交流电源通过所述蓄电池充电器与所述配电设备的第一输入端电连接，所述蓄电池充电器通过第一开关与所述配电设备的第二输入端电连接，所述配电设备的输出端与负载电连接，以向所述负载供电，所述电池管理系统与所述第一开关电连接，以控制所述第一开关的启闭状态；

其中，在所述交流电源处于第一工作状态的情况下，基于所述交流电源向所述负载供电；

在所述交流电源处于第二工作状态的情况下，基于所述锂电池组向所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述核电厂供电系统还包括第二开关、第三开关和第四开关，所述交流电源通过所述第二开关与所述蓄电池充电器电连接，所述锂电池组通过所述第三开关与所述配电设备电连接，所述配电设备通过所述第四开关与所述负载电连接，所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关分别与所述电池管理系统电连接。

3.根据权利要求1所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述第一工作状态为正常工作状态，所述第二工作状态为异常工作状态。

4.根据权利要求1所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述电池管理系统与所述配电设备电连接，在所述电池管理系统检测到所述第一输入端的电压大于0的情况下，确定所述交流电源处于所述第一工作状态；在所述电池管理系统检测到所述第一输入端的电压等于0的情况下，确定所述交流电源处于所述第二工作状态。

5.根据权利要求1所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述锂电池组包括至少两个单体锂电池，所述至少两个单体锂电池通过串联的方式连接。

6.根据权利要求5所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述电池管理系统包括控制器和至少两个电池监测模块，所述至少两个电池监测模块分别与所述至少两个单体锂电池电连接，所述控制器分别与所述至少两个电池监测模块通过通讯总线连接；

所述至少两个电池监测模块用于监测所述至少两个单体锂电池的状态信息，所述控制器用于基于所述状态信息控制所述电池监测模块对所述至少两个单体锂电池的工作参数进行调节。

7.根据权利要求6所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池的电压、电流，所述工作参数包括以下至少一项：所述至少两个单体锂电池的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流。

8.根据权利要求6所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述至少两个单体锂电池的表面设有温度传感器，所述温度传感器与所述电池管理系统电连接，所述状态信息包括所述至少两个单体锂电池的温度信息。

9.根据权利要求6所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述至少两个电池监测模块包括采集模块、均衡控制模块和保护控制模块，所述采集模块用于采集所述状态信息，所述均衡控制模块用于调节所述至少两个单体锂电池的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流，所述保护控制模块用于对所述锂电池组进行短路保护。

10.根据权利要求1所述的核电厂供电系统，其特征在于，所述配电设备包括直流配电盘。