CN206819287U - 电源装置及应用其的供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电源装置及应用其的供电系统，涉及供电系统技术领域，以改善现有技术中直流供电装置和交流供电装置两套设备投资过高，占用空间过大的技术问题。本实用新型提供的电源装置中包括装置箱体；装置箱体内包括蓄电池组和与蓄电池组连接的电流转换单元；蓄电池组由市电进行充电，电流转换单元在市电供电故障时用于将蓄电池组产生的直流电转换为交流电输出。本实用新型还提供一种供电系统，该供电系统通过将电源装置与工业计算机直接连接，能够为工业计算机提供不间断交流电源，有效保证工业计算机的运行及数据的采集和备份服务，并且无需另外配置商用UPS，有效节约设备投资和节省设备放置空间。

Description

电源装置及应用其的供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电系统技术领域，具体而言，涉及一种电源装置及应用其的供电系统。

背景技术

工业计算机通常指非个人计算机或非消费性的电子系统，主要用于工业控制和测试等方面。在供电系统中，工业计算机是交流负载之一，主要用于数据采集、数据监控备份和报警等服务。工业计算机通常需要有不间断地电源供给，才能够避免因市电供应异常时电源中断而造成的工业计算机受损或数据丢失等问题。

在现有技术中，供电系统在使用直流屏提供直流电的情况下，还需要另外配置商用UPS为工业计算机等交流负载供电。

然而，现有的供电系统中直流供电装置和交流供电装置为两套配置，由两类不同的厂家生产，维护管理不统一且增加了设备的投资成本，此外，两套装置的占地空间过大，也不利于室内设备的安放。因此如何提供一种电源装置及应用其的供电系统，能够节约设备投资和维护成本，同时保证在市电供电故障时为直流负载和交流负载提供不间断电源，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种电源装置，以改善现有技术中直流供电装置和交流供电装置两套设备投资过高，占用空间过大的技术问题，有效保证为直流负载和交流负载提供不间断电源。

本实用新型的第二个目的在于提供一种应用上述电源装置的供电系统，该系统能够提供稳定的不间断电源，有效保证监控装置的运行及数据的采集和备份服务。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供一种电源装置，包括装置箱体；所述装置箱体内包括蓄电池组和与所述蓄电池组连接的电流转换单元；市电供电正常时，市电对所述蓄电池组进行充电，由所述蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时所述电流转换单元将市电稳压后为交流负载提供电源；市电供电故障时，所述蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时所述电流转换单元将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为交流负载提供电源。

其中，本实用新型提供的电源装置中，所述蓄电池组的容量为90-150A/h。

进一步地，所述蓄电池组的容量为100A/h。具体地，所述蓄电池组包括15-20节蓄电池单体，每节所述蓄电池单体的电压为6V-24V。

进一步地，所述蓄电池组中，相邻所述蓄电池单体之间间隔设置。

进一步地，本实用新型提供的电源装置中，所述电流转换单元包括逆变器，所述逆变器用于将所述蓄电池组产生的直流电转换为交流电输出。

更进一步地，所述装置箱体内还设置有交流供电旁路和旁路转换器；所述交流供电旁路直接与市电连接、且用于提供备用交流电，所述旁路转换器用于对交流负载在所述电流转换单元的输出端与所述交流供电旁路之间进行切换。

更进一步地，所述装置箱体还包括多个隔离变压器、直流电输出端和交流电输出端；所述隔离变压器的输入端连接所述蓄电池组的输出端，所述隔离变压器的输出端连接所述装置箱体的所述直流电输出端；或所述隔离变压器的输入端连接所述电流转换单元的输出端，所述隔离变压器的输出端连接所述装置箱体的所述交流电输出端。

更进一步地，所述电源装置还包括合闸母线和控制母线，所述装置箱体的所述直流电输出端包括输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，所述输出端口Ⅰ与所述合闸母线连接，所述输出端口Ⅱ与所述控制母线连接；所述合闸母线为断路器提供电源，所述控制母线用于为断路器的控制屏提供电源。

相对于现有技术，本实用新型所述的电源装置具有以下优势：

本实用新型提供的电源装置中，包括装置箱体；装置箱体内包括蓄电池组和与蓄电池组连接的电流转换单元；市电供电正常时，市电对蓄电池组进行充电，由蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元将市电稳压后为交流负载提供电源；市电供电故障时，蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元将蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为交流负载提供电源。由此分析可知，本实用新型提供的电源装置中，由于设置有蓄电池组，蓄电池组由市电进行充电，因此该蓄电池组能够为直流负载提供稳定的直流电；同时由于设置有与蓄电池组连接的电流转换单元，该电流转换单元能够用于将蓄电池组产生的直流电转换为交流电输出，因此当市电供电故障时，通过该电流转换单元能够为交流负载提供稳定的交流电，从而有效保证为直流负载和交流负载供电地持续性和稳定性。与现有技术相比，本实用新型提供的电源装置为一台装置，无需另外配置商用UPS，因此能够大幅降低设备的投资和维护成本，且有效改善了两套设备占用空间过大的问题；另外，该装置能够同时为直流负载和交流负载提供不间断电源，运行稳定可靠。

本实用新型还提供一种供电系统，包括如上所述的电源装置，还包括工业计算机，所述工业计算机与所述电源装置连接。

相对于现有技术，本实用新型提供的供电系统与上述电源装置所具有的优势相同；此外，本实用新型提供的供电系统由于能够提供稳定的不间断电源，因此能够有效保证工业计算机的运行及相应数据的采集和备份服务，该供电系统设计科学合理，通过将电源装置与工业计算机直接连接，无需另外配置商用UPS，因此能够有效节约设备投资，同时能够节省设备的放置空间，实现为工业计算机提供不间断交流电源的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，以下将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施方式提供的电源装置的简易结构示意图；

图2为本实用新型实施方式提供的一种供电系统的简易结构示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的另一种供电系统的简易结构示意图；

图4为对比例提供的供电系统的简易结构示意图。

图标：001-装置箱体；011-蓄电池组；012-电流转换单元；002-市电；013-交流供电旁路；014-旁路转换器；015-隔离变压器；016-直流电输出端；017-交流电输出端；161-输出端口Ⅰ；162-输出端口Ⅱ；003-合闸母线；004-控制母线；005-电控微机监控与保护系统Ⅰ；006-热控微机监视与操作系统Ⅰ；007-热控微机监视与操作系统Ⅱ；008-UPS设备。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施方式和实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

图1为本实用新型实施方式提供的电源装置的简易结构示意图。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型实施方式提供一种电源装置，如图1所示，该电源装置包括装置箱体001；装置箱体001内包括蓄电池组011和与蓄电池组011连接的电流转换单元012；市电002供电正常时，市电002对蓄电池组011进行充电，由蓄电池组011输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元012将市电002稳压后为交流负载提供电源；市电002供电故障时，蓄电池组011输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元012将蓄电池组011输出的直流电转换为交流电后为交流负载提供电源。相对于现有技术，本实用新型实施方式所述的电源装置具有以下优势：

本实用新型实施方式提供的电源装置中，如图1所示，包括装置箱体001；装置箱体001内包括蓄电池组011和与蓄电池组011连接的电流转换单元012；市电002供电正常时，市电002对蓄电池组011进行充电，由蓄电池组011输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元012将市电002稳压后为交流负载提供电源；市电002供电故障时，蓄电池组011输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时电流转换单元012将蓄电池组011输出的直流电转换为交流电后为交流负载提供电源。由此分析可知，本实用新型实施方式提供的电源装置中，由于设置有蓄电池组011，蓄电池组011由市电002进行充电，因此该蓄电池组011能够为直流负载提供稳定的直流电；同时由于设置有与蓄电池组011连接的电流转换单元012，该电流转换单元012能够用于将蓄电池组011产生的直流电转换为交流电输出，因此当市电002供电故障时，通过该电流转换单元012能够为交流负载提供稳定的交流电，从而有效保证为直流负载和交流负载供电地持续性和稳定性。与现有技术相比，本实用新型实施方式提供的电源装置为一台装置，无需另外配置商用UPS，因此能够大幅降低设备的投资和维护成本，且有效改善了两套设备占用空间过大的问题；另外，该装置能够同时为直流负载和交流负载提供不间断电源，运行稳定可靠。

其中，为了有效保证较长时间的电力供给，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池组011的容量为90-150A/h。

可选地，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池组011的容量典型但非限制性为90A/h、95A/h、100A/h、105A/h、110A/h、115A/h、120A/h、125A/h、130A/h、135A/h、140A/h、145A/h或150A/h。

优选地，为了保证蓄电池组011具有较佳的容量，同时降低产品的成本，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池组011的容量为100A/h。

进一步地，为了提高蓄电池组011的容量，本实用新型实施方式提供的电源装置中，包括15-20节蓄电池单体，每节蓄电池单体的电压为6V-24V。

可选地，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池单体的数量典型但非限制性为15、16、17、18、19或20节；每节蓄电池单体的电压典型但非限制性为6V、8V、12V或24V。

优选地，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池单体的数量为18节，每节蓄电池单体的电压为12V。

进一步地，为了保证蓄电池组011的散热效果，有利于延长蓄电池组011的寿命，本实用新型实施方式提供的电源装置中，蓄电池组011中相邻蓄电池单体之间间隔设置。由于相邻蓄电池单体之间间隔设置，因此能够形成间隙，从而有利于蓄电池组011的散热，保证蓄电池组011具有较好的工作状态，能够有效延长蓄电池组011的使用寿命。

更进一步地，为了实现为交流负载提供不间断交流电的目的，本实用新型实施方式提供的电源装置中，电流转换单元012包括逆变器。由于电流转换单元012包括逆变器，逆变器设置在装置箱体001的内部、且能够将蓄电池组011产生的直流电转换为稳定的交流电输出，因此当市电002供电出现故障时，该电源装置中的逆变器能够瞬间提供稳定地交流电，对交流负载有效保证了电源的供给。

更进一步地，为了避免电流转换单元012出现故障时，电源装置无法提供不间断交流电的问题，如图1所示，本实用新型实施方式提供的电源装置中，装置箱体001内还设置有交流供电旁路013和旁路转换器014；交流供电旁路013直接与市电002连接、且用于提供备用交流电，旁路转换器014用于对交流负载在电流转换单元012的输出端与交流供电旁路013之间切换。由于设置有交流供电旁路013和旁路转换器014，因此当电流转换单元012出现故障时，通过旁路转换器014将交流负载与交流供电旁路013连接，从而交流供电旁路013能够为交流负载提供电源，能够保证提供不间断电源。

其中，为了保证输出高质量的直流电和交流电，且直流电和交流电之间互不干扰，如图1所示，本实用新型实施方式提供的电源装置中，装置箱体001还包括多个隔离变压器015、直流电输出端016和交流电输出端017；隔离变压器015的输入端连接蓄电池组011的输出端，隔离变压器015的输出端连接装置箱体001的直流电输出端016；或隔离变压器015的输入端连接电流转换单元012的输出端，隔离变压器015输出端连接装置箱体001的交流电输出端017。由于设置有隔离变压器015，因此直流电输出端016能够输出稳定纯净的直流电，交流电输出端017能够输出由电流转换单元012转换后稳定纯净的交流电。

进一步地，为了便于控制和监测电源装置的工作状态，如图1所示，本实用新型实施方式提供的电源装置中，还包括合闸母线003和控制母线004，装置箱体001的直流电输出端016包括输出端口Ⅰ161和输出端口Ⅱ162，输出端口Ⅰ161与合闸母线003连接，输出端口Ⅱ162与控制母线004连接；合闸母线003为断路器提供电源，控制母线004用于为断路器的控制屏提供电源。

此处需要补充说明的是，合闸母线003指的是装置箱体001与各断路器之间的连接线路，控制母线004指的是装置箱体001与各断路器的控制屏之间的连接线路，各断路器的控制屏用于监控各断路器的分闸及合闸。

进一步地，为了满足交流负载的用电需求，本实用新型实施方式提供的电源装置中，交流电输出端017输出不间断的220V交流电。

下面结合图1对本实用新型实施方式提供的电源装置的工作过程作详细说明：

如图1所示，本实用新型实施方式提供的电源装置中，包括装置箱体001，装置箱体001内设置蓄电池组011和与蓄电池组011连接的电流转换单元012，其中蓄电池组011由市电002进行充电，电流转换单元012的输入端与蓄电池组011的输出端连接，电流转换单元012的输出端与多个隔离变压器015的输入端连接，隔离变压器015的输出端与装置箱体001的交流电输出端017连接；此外，蓄电池组011的输出端与直流电输出端016的输出端口Ⅰ161之间、及蓄电池组011的输出端与直流电输出端016的输出端口Ⅱ162之间也均可以设置隔离变压器015，输出端口Ⅰ161通过合闸母线003为断路器提供直流电，输出端口Ⅱ162通过控制母线004为断路器的控制屏提供直流电。

图2为本实用新型实施方式提供的一种供电系统的简易结构示意图；图3为本实用新型实施方式提供的另一种供电系统的简易结构示意图。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型实施方式还提供一种供电系统，如图2和图3所示，该系统中包括如上所述的电源装置，还包括工业计算机，工业计算机与电源装置连接。

可选地，工业计算机包括热控微机监视与操作系统、电控微机监控与保护系统、及报警系统等。

此处需要补充说明的是，上述电源装置和供电系统能够用于发电站、变电站和配电所等场所。

下面结合具体实施例和对比例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1

一种供电系统，如图2所示，其中包括上述实施方式中的电源装置，该电源装置的输入端与市电002连接，在电源装置的装置箱体001内包括蓄电池组011，蓄电池组011的容量为100A/h，包括18节蓄电池单体，每节蓄电池单体的电压为12V，相邻蓄电池单体之间间隔设置，蓄电池组011与电流转换单元012连接，电流转换单元012将蓄电池组011输出的直流电转换为交流电、并通过装置箱体001上各交流电输出端017稳定输出到电控微机监控与保护系统Ⅰ005及热控微机监视与操作系统Ⅰ006，各交流电输出端017与电流转换单元012之间均设置有隔离变压器015；装置箱体001的直流电输出端016中，输出端口Ⅰ161与合闸母线003连接，输出端口Ⅱ162与控制母线004连接，输出端口Ⅰ161与蓄电池组011之间、及输出端口Ⅱ162与蓄电池组011之间均设置有隔离变压器015；此外，装置箱体001内还设置有交流供电旁路013和旁路转换器014，交流供电旁路013直接与市电002连接、且用于提供备用交流电，旁路转换器014用于对交流负载在电流转换单元012的输出端与交流供电旁路013之间进行切换。

实施例2

一种供电系统，如图3所示，其中包括上述实施方式中的电源装置，该电源装置的输入端与市电002连接，在电源装置的装置箱体001内包括蓄电池组011，蓄电池组011的容量为100A/h，包括18节蓄电池单体，每节蓄电池单体的电压为12V，相邻蓄电池单体之间间隔设置，蓄电池组011与电流转换单元012连接，电流转换单元012将蓄电池组011输出的直流电转换为交流电、并通过装置箱体001上各交流电输出端017稳定输出到电控微机监控与保护系统Ⅰ005、热控微机监视与操作系统Ⅰ006及热控微机监视与操作系统Ⅱ007，各交流电输出端017与电流转换单元012之间均设置有隔离变压器015；装置箱体001的直流电输出端016中，输出端口Ⅰ161与合闸母线003连接，输出端口Ⅱ162与控制母线004连接，输出端口Ⅰ161与蓄电池组011之间、及输出端口Ⅱ162与蓄电池组011之间均设置有隔离变压器015；此外，装置箱体001内还设置有交流供电旁路013和旁路转换器014，交流供电旁路013直接与市电002连接、且用于提供备用交流电，旁路转换器014用于对交流负载在电流转换单元012的输出端与交流供电旁路013之间进行切换。

对比例1

图4为对比例提供的供电系统的简易结构示意图。

一种供电系统，如图4所示，其中设置有电源装置，该电源装置的输入端与市电002连接，在电源装置内包括蓄电池组011，蓄电池组011的容量为100A/h，包括18节蓄电池单体，每节蓄电池单体的电压为12V，相邻蓄电池单体之间间隔设置；装置箱体001的直流电输出端016中，输出端口Ⅰ161与合闸母线003连接，输出端口Ⅱ162与控制母线004连接；该供电系统还包括两套UPS设备008，两套UPS设备008的输入端均连接市电002，输出端分别连接电控微机监控与保护系统Ⅰ005及热控微机监视与操作系统Ⅰ006。

实验例1

变电站A安装有实施例1中的供电系统。

实验例2

变电站B安装有实施例2中的供电系统。

实验例3

变电站C安装有对比例1中的供电系统。

实验结果及分析

上述三个实验例的供电系统均运行了两年。

经过成本核算，与实验例1相比，实验例3中由于额外配置了两套UPS设备008，由于UPS设备008的购买成本及维护资金较高，因此实验例3比实验例1多耗费资金约6万元。实验例1和实验例2中均包括多个交流负载，系统运行均良好，说明供电系统中电源装置的容量足够大，符合需求且运行稳定可靠，能够满足多个交流负载的用电需求。

此外，实验例3中UPS设备008的故障率为20％左右，而实验例1和实验例2中整个系统运行一直正常，未发生故障，这是由于实施例3中的电源装置和UPS设备008为两个不同类的厂家制造的，且两者是分别设置和安装的，因此存在运行管理不便且投入资金较多的问题。实施例1和实施例2中的供电系统中只需要一台本实用新型提供的电源装置，无需再额外配置UPS设备008，整个系统设计科学合理，运行状态良好，能够为直流负载和交流负载提供不间断电源，且能够降低设备投入成本。

尽管已用具体实施方式来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种电源装置，其特征在于，包括装置箱体；

所述装置箱体内包括蓄电池组和与所述蓄电池组连接的电流转换单元；

市电供电正常时，市电对所述蓄电池组进行充电，由所述蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时所述电流转换单元将市电稳压后为交流负载提供电源；市电供电故障时，所述蓄电池组输出的直流电用于为直流负载提供电源，同时所述电流转换单元将所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为交流负载提供电源；

所述装置箱体内还设置有交流供电旁路和旁路转换器；

所述交流供电旁路直接与市电连接、且用于提供备用交流电，所述旁路转换器用于对交流负载在所述电流转换单元的输出端与所述交流供电旁路之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述蓄电池组的容量为90-150A/h。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述蓄电池组的容量为100A/h。

4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述蓄电池组包括15-20节蓄电池单体，每节所述蓄电池单体的电压为6V-24V。

5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，所述蓄电池组中，相邻所述蓄电池单体之间间隔设置。

6.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电流转换单元包括逆变器，所述逆变器用于将所述蓄电池组产生的直流电转换为交流电输出。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电源装置，其特征在于，所述装置箱体还包括多个隔离变压器、直流电输出端和交流电输出端；

所述隔离变压器的输入端连接所述蓄电池组的输出端，所述隔离变压器的输出端连接所述装置箱体的所述直流电输出端；

或，所述隔离变压器的输入端连接所述电流转换单元的输出端，所述隔离变压器的输出端连接所述装置箱体的所述交流电输出端。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括合闸母线和控制母线，

所述装置箱体的所述直流电输出端包括输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，

所述输出端口Ⅰ与所述合闸母线连接，所述输出端口Ⅱ与所述控制母线连接；

所述合闸母线为断路器提供电源，所述控制母线用于为断路器的控制屏提供电源。

9.一种供电系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电源装置，还包括工业计算机，所述工业计算机与所述电源装置连接。