CN208522486U - 变电站直流供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变电站直流供电系统，包括第一整流单元、第二整流单元、蓄电池、第一开关、控制电路和二极管模块，第一整流单元的输入端用于接外部交流电源，第一整流单元的输出端用于接负载，第二整流单元的输入端用于接外部交流电源，第二整流单元的输出端与第一开关的一端连接；第一开关串接在第二整流单元和蓄电池之间，控制电路的输入端与蓄电池连接，且控制电路的输出端与第一开关的控制端连接；蓄电池与二极管模块的阳极连接，二极管模块的阴极用于接负载。通过设置控制电路和第一开关，在蓄电池的电参数低于第一阈值时，第二整流单元向蓄电池进行充电，避免蓄电池处于浮充状态，从而提高变电站直流供电系统寿命。

Description

变电站直流供电系统

技术领域

本实用新型涉及变电站技术领域，特别是涉及一种变电站直流供电系统。

背景技术

变电站蓄电池多是由数个电池单体串联组成的，在串联使用而电池处于浮充状态时，由于各电池单体的不一致性，各单体电池的浮充电压也不一样，浮充电压的高低也会对电池的寿命存在相当大的影响。浮充电压过高时，电池内部板栅腐蚀加剧，内部电解液发生析氢副反应，造成电池内部气压偏高，排气阀打开，造成电池失水，进一步加剧电池劣化，是电池使用寿命大大缩短。而浮充电压过低时，由于VRLA蓄电池长期处于欠压状态，氧复合效率降低，负极还原不彻底，硫酸铅长时间累积形成不可逆晶体，负极板逐渐敦化，最终导致容量减少减短寿命。

发明人在实施过程中发现，变电站蓄电池的设计使用寿命在8-10年，然而往往实际使用5-6年的时间，就已经出现很大一部分的蓄电池容量下降至额定容量80％的情况，变电站蓄电池的使用寿命短。

实用新型内容

基于此，有必要针对变电站蓄电池寿命短的问题，提供一种变电站直流供电系统。

本实用新型实施例提供了一种变电站直流供电系统，包括第一整流单元、第二整流单元、蓄电池、第一开关、控制电路和二极管模块；

第一整流单元的输入端用于接外部交流电源，第一整流单元的输出端用于接负载；

第二整流单元的输入端用于接外部交流电源，第二整流单元的输出端与第一开关的一端连接；

第一开关串接在第二整流单元和蓄电池之间；

控制电路的输入端与蓄电池连接，且控制电路的输出端与第一开关的控制端连接；

蓄电池与二极管模块的阳极连接，二极管模块的阴极用于接负载。

在其中一个实施例中，第一开关为场效应管，第一开关的栅极接控制电路的输出端；

第一开关的漏极接第二整流单元的输出端，第一开关的源极接蓄电池；或第一开关的源极接第二整流单元的输出端，第一开关的漏极接蓄电池。

在其中一个实施例中，二极管模块包括两个或两个以上并联的二极管；

各二极管的阳极均与蓄电池连接，各二极管的阴极均用于与负载电连接。

在其中一个实施例中，变电站直流供电系统还包括第二开关，第二开关串接在蓄电池和负载之间。

在其中一个实施例中，第二开关为可控开关，第二开关的第一连接端与蓄电池连接，第二开关的第二连接端用于与负载连接；第二开关的控制端与控制电路的输出端连接；

控制电路的输入端还分别与第一整流单元输出端和第二整流单元输出端连接，控制电路的输入端还与二极管模块的阴极连接。

在其中一个实施例中，变电站直流供电系统还包括第三开关，第三开关的一端与第一整流单元的输出端连接，第三开关的另一端用于连接负载。

在其中一个实施例中，变电站直流供电系统还包括第四开关，第四开关的一端与第二整流单元的输出端连接，第四开关的另一端与第一开关的一端连接。

在其中一个实施例中，变电站直流供电系统还包括第五开关，第五开关的一端与大功率二极管模块的阴极连接，第五开关的另一端用于连接负载。

在其中一个实施例中，蓄电池为48V或110V或220V电压级的蓄电池；

第一整流单元为48V或110V或220V电压级的整流单元；

第二整流单元为48V或110V或220V电压级的整流单元。

在其中一个实施例中，控制电路为电压比较器或电流比较器。

本实用新型中的一个或多个实施例至少具有如下优点和有益效果：本实用新型实施例提供的变电站直流供电系统，包括第一整流单元、第二整流单元、蓄电池、第一开关、控制电路和二极管模块；第一整流单元的输入端用于接外部交流电源，第一整流单元的输出端用于接负载；第二整流单元的输入端用于接外部交流电源，第二整流单元的输出端与第一开关的一端连接；第一开关串接在第二整流单元和蓄电池之间；控制电路的输入端与蓄电池连接，且控制电路的输出端与第一开关的控制端连接；蓄电池与二极管模块的阳极连接，二极管模块的阴极用于接负载。通过设置控制电路和第一开关，在蓄电池的电参数低于第一阈值时，才允许第二整流单元向蓄电池进行充电，避免蓄电池处于浮充状态，从而提高变电站直流供电系统寿命。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为一个实施例中变电站直流供电系统的结构示意图；

图2为另一个实施例中变电站直流供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种变电站直流供电系统，如图1所示，包括第一整流单元11、第二整流单元12、蓄电池、第一开关32、控制电路31和二极管模块40；第一整流单元 11的输入端用于接外部交流电源，第一整流单元11的输出端用于接负载60；第二整流单元12的输入端用于接外部交流电源，第二整流单元12的输出端与第一开关32的一端连接；第一开关32串接在第二整流单元12和蓄电池之间；控制电路31的输入端与蓄电池20连接，且控制电路31的输出端与第一开关32 的控制端连接；蓄电池20与二极管模块40的阳极连接，二极管模块40的阴极用于接负载60。

其中，第一阈值是指预设的一个交底的参考电压值。当蓄电池20的电参数低于第一阈值时，认为当前蓄电池20的存电量处于较低水平，可能无法满足负载60的供电要求。二极管模块40是指可以包括一个二极管，也可以包括两个以上并联的二极管，各二极管的阴极电连接，各二极管之间的阳极电连接。

在直流系统正常运行过程中，第一整流单元11的输出电压略高于蓄电池20 的输出电压，此时第一整流单元11通过直流母线给负载60供电。当市电停止，第一整流单元11和第二整流单元12均无输出时，蓄电池20的电压高于整流模块10输出电压，连接在蓄电池20和负载60之间的二极管模块40即刻导通，蓄电池20通过二极管模块40无缝为负载60供电。例如可以是当第一整流单元 11异常无输出且控制电路31控制第一开关32不导通时，二极管模块40瞬间导通，此时休眠的蓄电池20通过二极管模块40无缝为直流负载60供电。当第一整流单元11异常无输出，控制电路31控制MOSFET完全导通时，第二整流单元12的输出电压高于第一整流单元11的输出电压以及蓄电池20的输出电压，二极管模块40瞬间导通，此时第二整流单元12依次通过第一开关32和二极管模块40给直流负载60供电。控制电路31在监测到蓄电池20的电参数低于第一阈值时，则控制第一开关32的导通状态，使得第二整流单元12为蓄电池20 充电。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，第一开关32为场效应管，第一开关32的栅极接控制电路31的输出端；第一开关32的漏极接第二整流单元12 的输出端，第一开关32的源极接蓄电池20；或第一开关32的源极接第二整流单元12的输出端，第一开关32的漏极接蓄电池20。

具体的，第一开关32可以是场效应管，场效应管的源极和漏极分别用于连通第二整流单元12和蓄电池之间的充电线路，控制电路31的输出端接第一开关32的栅极，控制电路31根据获取的蓄电池20的电参数，当蓄电池的电参数低于第一阈值时，控制电路31驱动第一开关32的栅极，从而控制第一开关32 的导通，第二整流单元12为蓄电池20充电。

在其中一个实施例中，如图2所示，二极管模块40包括两个或两个以上并联的二极管；各二极管的阳极均与蓄电池20连接，各二极管的阴极均用于与负载60电连接。

为保证变电站直流供电系统的可靠性，二极管模块40包括两个或两个以上并联的二极管，采用冗余N+1设计，确保任何二极管失效时，都不影响对直流负载60的供电。例如，如图2所示，当二极管D1开路时，二极管D2、D3等还能继续工作，不影响蓄电池对负载60的不间断供电。

在其中一个实施例中，如图2所示，变电站直流供电系统还包括第二开关 K4，第二开关K4串接在蓄电池和负载60之间。

为了提高变电站直流供电系统的供电可靠性，在蓄电池20和负载60之间串接第二开关K4。当二极管模块40发生断路时，第二开关K4可以立即闭合，把变电站直流供电系统恢复到传统直流系统的状态，仍能保证蓄电池20不间断的为负载60供电。

在其中一个实施例中，如图2所示，第二开关K4为可控开关，第二开关 K4的第一连接端与蓄电池20连接，第二开关K4的第二连接端用于与负载60 连接；第二开关K4的控制端与控制电路31的输出端连接；控制电路31的输入端还分别与第一整流单元11输出端和第二整流单元12输出端连接，控制电路 31的输入端还与二极管模块40的阴极连接。

为了防止第二整流单元12或者二极管模块40异常时，蓄电池20无法为负载60供电，不能保证供电质量和可靠性。控制电路31检测第二整流单元12输出端输出的电流/电压参数，同时控制电路31检测二极管模块40阴极流出的电流参数或二极管模块40阴极电位参数，控制电路31根据获取的电参数，判断第二整流单元12和二极管模块40是否发生异常，若第二整流单元12或二极管模块40发生异常时，为保证蓄电池20可以对负载60进行不间断供电，控制电路31控制第二开关K4闭合，提供蓄电池20到负载60的连接通路。

在其中一个实施例中，如图2所示，变电站直流供电系统还包括第三开关K1，第三开关K1的一端与第一整流单元11的输出端连接，第三开关K1的另一端用于连接负载60。

在其中一个实施例中，如图2所示，变电站直流供电系统还包括第四开关 K2，第四开关K2的一端与第二整流单元12的输出端连接，第四开关K2的另一端与第一开关32的一端连接。

在第二整流单元12和第一开关32之间串接有第四开关K2，当变电站直流供电系统正常为负载60供电时，第四开关K2闭合，保证第一整流单元11和第二整流单元12对负载60的供电回路连通。可选的，第四开关K2可以是过流保护器类型的开关，当第二整流单元12输出的电流过大时，第四开关K2断开。

在其中一个实施例中，如图2所示，变电站直流供电系统还包括第五开关 K3，第五开关K3的一端与大功率二极管模块40的阴极连接，第五开关K3的另一端用于连接负载60。

为了进一步保证变电站直流供电系统的可靠性，在二极管模块40的阴极与负载60之间串接有第五开关K3。变电站直流供电系统正常为负载60供电时，第五开关K3闭合。当蓄电池20或第二整流单元12对负载60的供电电流过大时，可以断开第五开关K3，以保证对负载60供电的安全性。可选的，第五开关K3可以是过流保护器类型的开关等。

在其中一个实施例中，如图2所示，蓄电池20为48V或110V或220V电压级的蓄电池20；

第一整流单元11为48V或110V或220V电压级的整流单元；

第二整流单元12为48V或110V或220V电压级的整流单元。

本发明实施例提供的变电站直流供电系统，适用于任何串联应用的蓄电池20，包括但并不限于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等不同种类电池，且整流模块10和蓄电池20电压包括但并不限于48V、110V、220V等多种电压等级的整流模块10和蓄电池20。

在其中一个实施例中，如图2所示，控制电路31为电压比较器或电流比较器。

当想要实现对蓄电池20的恒流限压充电时，控制电路31可以为电压比较器，实现第二整流单元12以恒电流为蓄电池充电，且保证蓄电池20的电压不超过限定电压。若想要实现对蓄电池20的恒压限流充电，控制电路31可以是电流比较器，实现第二整流单元12以恒电压为蓄电池充电，且保证蓄电池20 的充电电流不超过限定电流。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变电站直流供电系统，其特征在于，包括第一整流单元、第二整流单元、蓄电池、第一开关、控制电路和二极管模块；

所述第一整流单元的输入端用于接外部交流电源，所述第一整流单元的输出端用于接负载；

所述第二整流单元的输入端用于接所述外部交流电源，所述第二整流单元的输出端与所述第一开关的一端连接；

所述第一开关串接在所述第二整流单元和所述蓄电池之间；

所述控制电路的输入端与所述蓄电池连接，且所述控制电路的输出端与所述第一开关的控制端连接；

所述蓄电池与所述二极管模块的阳极连接，所述二极管模块的阴极用于接所述负载。

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，所述第一开关为场效应管，所述第一开关的栅极接所述控制电路的输出端；

所述第一开关的漏极接所述第二整流单元的输出端，所述第一开关的源极接所述蓄电池；或所述第一开关的源极接所述第二整流单元的输出端，所述第一开关的漏极接所述蓄电池。

3.根据权利要求1或2所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述二极管模块包括两个或两个以上并联的二极管；

各所述二极管的阳极均与所述蓄电池连接，各所述二极管的阴极均用于与所述负载电连接。

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，还包括第二开关，所述第二开关串接在所述蓄电池和所述负载之间。

5.根据权利要求4所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述第二开关为可控开关，所述第二开关的第一连接端与所述蓄电池连接，所述第二开关的第二连接端用于与所述负载连接；所述第二开关的控制端与所述控制电路的输出端连接；

所述控制电路的输入端还分别与所述第一整流单元输出端和所述第二整流单元输出端连接，所述控制电路的输入端还与所述二极管模块的阴极连接。

6.根据权利要求5所述的变电站直流供电系统，其特征在于，还包括第三开关，所述第三开关的一端与所述第一整流单元的输出端连接，所述第三开关的另一端用于连接所述负载。

7.根据权利要求6所述的变电站直流供电系统，其特征在于，还包括第四开关，所述第四开关的一端与所述第二整流单元的输出端连接，所述第四开关的另一端与所述第一开关的一端连接。

8.根据权利要求6或7所述的变电站直流供电系统，其特征在于，还包括第五开关，所述第五开关的一端与所述二极管模块的阴极连接，所述第五开关的另一端用于连接所述负载。

9.根据权利要求4所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述蓄电池为48V或110V或220V电压级的蓄电池；

所述第一整流单元为48V或110V或220V电压级的整流单元；

所述第二整流单元为48V或110V或220V电压级的整流单元。

10.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统，其特征在于，所述控制电路为电压比较器或电流比较器。