CN209056966U - 一种带超级电容的直流屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带超级电容的直流屏，属电力设备技术领域。其特征在于：包括柜体、AC/DC充电模块，DC/DC直流模块、超级电容模块、综合测量模块、温湿度控制器和人机界面；其中超级电容模块由多个单体电容串联而成；AC/DC充电模块的输出端和DC/DC直流模块的输入端并联在超级电容模块上，AC/DC充电模块将交流电转变为直流电为超级电容模块充电；AC/DC充电模块或超级电容模块输出的直流电被DC/DC直流模块转变为系统所需的直流电后输出到系统；综合测量模块分别对超级电容模块的输出电流和电压、母线的负载电流和电压进行采样，并在人机界面上显示。本实用新型提高了系统的有效电压使用范围，使系统运行稳定。

Description

一种带超级电容的直流屏

技术领域

本实用新型涉及一种带超级电容的直流屏，属电力设备技术领域。

背景技术

直流屏主要应用于电力系统中各类发电厂、水电站和各类变电站等，可用作断路器分合闸电源以及二次回路中的仪器、仪表、继电保护、自动控制和事故照明的电源。一般直流屏使用蓄电池作为备用电源使用，但目前存在以下问题：

1.长期处于浮充状态带来的性能衰减，需要定期活化维护。需解决定期维护状态时的运营安全性，以及庞大的终端数量带来的高运维成本。

2.蓄电池寿命短，两年左右需要更换。

3.内部极板劣化的蓄电池，其端电压可能和新电池处于相似状态，难以早期预警和更换。

4.工作环境的温度要求严格，特别是低温下电池的特性会迅速衰减，在北方运行存在隐患，保温措施会极大的增加运行成本。

5.电量不足或者过放电将导致电池失效性损坏，充电速度慢，系统投入的及时性得不到保障。

6.蓄电池含重金属，污染环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种带超级电容的直流屏。

技术方案如下：

一种带超级电容的直流屏，包括柜体、AC/DC充电模块、DC/DC直流模块、超级电容模块、综合测量模块、温湿度控制器和人机界面；其中超级电容模块由多个单体电容串联而成；AC/DC充电模块的输出端和DC/DC直流模块的输入端并联在超级电容模块上，AC/DC充电模块的输入端与交流电连接，将交流电转变为直流电为超级电容模块充电；AC/DC充电模块或超级电容模块输出的直流电被DC/DC直流模块转变为系统所需的直流电后输出到系统；综合测量模块分别对超级电容模块的输出电流和输出电压、母线的负载电流和电压进行采样，并在人机界面上显示。

进一步地，超级电容模块设置在柜体的底部，DC/DC直流模块设置在柜体的中部，AC/DC充电模块设置在柜体的顶部，综合测量模块和温湿度控制器设置在DC/DC直流模块和AC/DC充电模块之间，人机界面设置在机柜的面板上；机柜的面板上设置有用于显示超级电容模块过压情况的指示灯、控制交流电源输入的交流电源开关、控制超级电容模块充电的电容充电开关和控制直流电源输出的系统输出开关。

更进一步地，超级电容模块、AC/DC充电模块和DC/DC直流模块数均采用N+1冗余配置，数量为一个以上；通过增加超级电容模块来增加直流屏的有效使用时间，在单个AC/DC充电模块或DC/DC直流模块损坏或容量不足时启动冗余的模块，以保证系统安全可靠地运行。

更进一步地，人机界面能实现与其他直流屏的人机界面通讯及对后台机的远程监控。

有益效果：

1)本实用新型使用的超级电容模块相对于蓄电池循环寿命可达100万次以上，可耐受长期浮充，寿命达10年以上，可靠性高，彻底免维护；工作温度范围广，可有效工作在-40～+70℃范围内；具有快速充放电能力；不含有害金属成分，无污染。

2)增加了DC/DC直流模块，输入端电压适用范围广，能满足随着超级电容模块放电时间增加，电压不断降低的前端输入电压，并使其后端输出电压稳定精准，提高了系统的有效电压使用范围，增加了系统的使用效率。

3)AC/DC充电模块、DC/DC直流模块、超级电容模块均采用冗余配置，具有强适应能力，系统更加稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型的电路示意图；

图2为直流屏机柜的正面示意图；

图3为直流屏机柜的内部结构示意图；

其中：1为柜体、2为AC/DC充电模块、3为DC/DC直流模块、4为综合测量模块、41为指示灯、42为温湿度控制器、5为人机界面、51为交流电源开关、52为电容充电开关、53为系统输出开关、6为超级电容模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1所示一种带超级电容的直流屏，包括柜体1、AC/DC充电模块2、DC/DC直流模块3、超级电容模块6、综合测量模块4、温湿度控制器42和人机界面5；其中超级电容模块6由多个单体电容串联而成；AC/DC充电模块2的输出端和DC/DC直流模块3的输入端并联在超级电容模块6上，AC/DC充电模块2的输入端与交流电连接，将交流电转变为直流电为超级电容模块6充电；AC/DC充电模块2或超级电容模块6输出的直流电被DC/DC直流模块3转变为系统所需的直流电后输出到系统；综合测量模块4分别对超级电容模块6的输出电流和输出电压、母线的负载电流和电压进行采样，并在人机界面5上显示。

超级电容模块设置在柜体1的底部，DC/DC直流模块3设置在柜体1的中部，AC/DC充电模块2设置在柜体1的顶部，综合测量模块4和温湿度控制器42设置在DC/DC直流模块3和AC/DC充电模块2之间，人机界面5设置在机柜1的面板上；机柜1的面板上设置有用于显示超级电容模块6过压情况的指示灯41、控制交流电源输入的交流电源开关51、控制超级电容模块6充电的电容充电开关52和控制直流电源输出的系统输出开关53。

超级电容模块6、AC/DC充电模块2和DC/DC直流模块数3均采用N+1冗余配置，数量为一个以上；通过增加超级电容模块6来增加直流屏的有效使用时间，在单个AC/DC充电模块2或DC/DC直流模块3损坏或容量不足时启动冗余的模块，以保证系统安全可靠地运行。

人机界面5能实现与其他直流屏的人机界面5通讯及对后台机的远程监控。

实施例：当本实用新型的直流屏投入使用时，合上交流电源开关、电容充电开关，系统输出开关，220v交流电源通过电缆接入AC/DC充电模块中，经AC/DC转换后分别对超级电容模块和DC/DC直流模块供电，此时超级电容模块开始充电；当交流220V交流电源因故障失电时，超级电容模块将作为电源对DC/DC直流模块供电，保证其持续输出系统所需直流电，同时综合测量模块分别对超级电容模块的输出电流和输出电压、母线的负载电流和电压进行采样，并在人机界面上显示，机柜面板上还有显示超级电容模块过压情况的指示灯供操作人员参考。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带超级电容的直流屏，其特征在于：包括柜体(1)、AC/DC充电模块(2)、DC/DC直流模块(3)、超级电容模块(6)、综合测量模块(4)、温湿度控制器(42)和人机界面(5)；其中超级电容模块(6)由多个单体电容串联而成；AC/DC充电模块(2)的输出端和DC/DC直流模块(3)的输入端并联在超级电容模块(6)上，AC/DC充电模块(2)的输入端与交流电连接，将交流电转变为直流电为超级电容模块(6)充电；AC/DC充电模块(2)或超级电容模块(6)输出的直流电被DC/DC直流模块(3)转变为系统所需的直流电后输出到系统；综合测量模块(4)分别对超级电容模块(6)的输出电流和输出电压、母线的负载电流和电压进行采样，并在人机界面(5)上显示。

2.如权利要求1所述的带超级电容的直流屏，其特征在于：所述的超级电容模块设置在柜体(1)的底部，DC/DC直流模块(3)设置在柜体(1)的中部，AC/DC充电模块(2)设置在柜体(1)的顶部，综合测量模块(4)和温湿度控制器(42)设置在DC/DC直流模块(3)和AC/DC充电模块(2)之间，人机界面(5)设置在柜体(1)的面板上；柜体(1)的面板上设置有用于显示超级电容模块(6)过压情况的指示灯(41)、控制交流电源输入的交流电源开关(51)、控制超级电容模块(6)充电的电容充电开关(52)和控制直流电源输出的系统输出开关(53)。

3.如权利要求1或2所述的带超级电容的直流屏，其特征在于：所述的超级电容模块(6)、AC/DC充电模块(2)和DC/DC直流模块(3)均采用N+1冗余配置，数量为一个以上；通过增加超级电容模块(6)来增加直流屏的有效使用时间，在单个AC/DC充电模块(2)或DC/DC直流模块(3)损坏或容量不足时启动冗余的模块，以保证系统安全可靠地运行。

4.如权利要求1或2所述的带超级电容的直流屏，其特征在于：所述的人机界面(5)能实现与其他直流屏的人机界面(5)通讯及对后台机的远程监控。