CN213661215U - 一种直流电源并联系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电源并联系统，属于直流电源技术领域，包括多套直流单元，多套所述直流单元并联于馈电屏的输入端，所述直流单元包括并联输出的充电机屏和电池组，所述直流单元与所述馈电屏之间连接有防逆流二极管，当充电机屏连接的外部交流失去，某一套直流单元的电池组同时发生失效时，其他的直流单元的电池组可继续供电，从而保证主要控制设备的安全可靠供电，使系统可靠性满足N‑1要求。

Description

一种直流电源并联系统

技术领域

本实用新型属于供电技术领域，具体涉及一种直流电源并联系统。

背景技术

蓄电池是一种化学能与电能之间随时互相转化的最常用设备，成为当前要求可靠供电的原始控制单元的基本供电电源，充电机屏2与多节蓄电池组成的电池组4构成了基本直流电源系统，如图1所示。直流电源系统的工作可靠性是一切控制系统正常工作的基础，单节电池的可靠性受充电电流、电压、放电电流、环境温度等多因素影响，造成蓄电池内部化学能与电能转化能力的失效，这种失效存在突然性，这种电池的内部失效外观上难于发现，且由于充电机屏2运行在充电模式时，在充电机屏2工作的情况下，负荷也无法感知电池的失效，电网事故时，正是控制单元该发挥作用之时，然而也是外部交流可能失去之时，一旦充电机屏2的外部交流电源跳闸，充电机屏2则退出，则立即发生原始控制单元的失电，进而引发更大规模的设备失控。

对于整个电池组系统，只要一节电池极板或接线腐蚀断开造成电池失效，整组电池即失效，电池组是上百节电池的串联使用，失效概率是单节的百倍。

面对高概率的直流单元失效问题，当前解决这些问题一般是靠一年、半年、三个月逐步提高频率的人工检测电池，人工检测前需首先并联一组备用电池组，再进行充放电核容检测，而且即使刚检测完的电池组，下一时刻也难于保证其可靠不失效，问题得不到根本性的解决；还有改电池组串联为并联方案，但这需要每节蓄电池都要配置均流措施，大量增加的电子器件又带来了新的不可靠性，而且串联的均流元件会限制电池的短路放电电流，造成不能驱动空开跳闸隔离短路点的问题；还有的加入蓄电池的在线检测手段，这能够及时发现失效的蓄电池，但是在失效电池的更换与事故发生之间仍然留有失控空隙；还有的配置双套直流单元，但两套电池组会发生环流，不能并联运行，两套直流单元只能独立带负荷，对于负荷而言还是单套直流供电，电池的失控问题还是没有根本性解决。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种直流电源并联系统，使系统可靠性满足N-1要求，保证主要控制设备的安全可靠供电。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种直流电源并联系统，包括多套直流单元，多套所述直流单元并联于馈电屏的输入端，所述直流单元包括并联输出的充电机屏和电池组，所述直流单元与所述馈电屏之间连接有防逆流二极管。

进一步的，所述馈电屏包括负荷母线，所述充电机屏的正输出端和所述电池组的正输出端并联于所述负荷母线的正极母线，所述充电机屏的负输出端和所述电池组的负输出端并联于所述负荷母线的负极母线，所述防逆流二极管的正极连接于所述直流单元的正输出端、负极连接于所述正极母线。

进一步的，所述防逆流二极管由两个二极管串联组成。

进一步的，所述直流单元与所述馈电屏连接有防断极回路，当所述防逆流二极管断极时，所述防断极回路导通所述直流单元与所述馈电屏。

进一步的，所述防断极回路包括监视继电器和短接接触器，所述监视继电器的线圈与所述防逆流二极管并联，所述监视继电器的常开触点与所述短接接触器的线圈串联后与所述电池组并联，所述短接接触器的常开触点与所述防逆二极管并联。

进一步的，所述监视继电器包括报警模块，所述正极母线电压低于所述监视继电器动作电压时，所述报警模块发出报警信号。

进一步的，所述监视继电器的线圈串联有二极管组，所述二极管组由四个两两并联后串联在一起的二极管组成。

进一步的，所述充电机屏包括与电网连接的整流器，所述整流器与所述电网之间连接有第一空气开关，所述整流器的输出端连接有第二空气开关。

进一步的，所述电池组包括多节串联的蓄电池，一端的所述蓄电池的正极和另一端的所述蓄电池的负极与所述防逆流二极管之间分别连接有熔丝，两所述熔丝与所述防逆流二极管之间连接有第三空气开关。

进一步的，所述电池组还包括检测模块，当所述电池组失效时，所述检测模块发出故障信号。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的直流电源并联系统包括多套直流单元，多套直流单元并联于馈电屏的输入端，直流单元包括并联输出的充电机屏和电池组，直流单元与馈电屏之间连接有防逆流二极管，当充电机屏连接的外部交流失去，某一套直流单元的电池组同时发生失效时，其他的直流单元的电池组可继续供电，从而保证主要控制设备的安全可靠供电，使系统可靠性满足N-1要求。

附图说明

图1是现有技术中直流电源系统的电路原理图；

图2是本实用新型直流电源并联系统的电路原理图；

图中，1-直流单元，2-充电机屏，3-整流器，4-电池组，5-馈电屏，6-正极母线，7-负极母线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示为准，仅代表相对位置关系，不代表绝对位置关系。

如图2所示，一种直流电源并联系统，包括多套直流单元1，多套直流单元1并联于馈电屏5的输入端，直流单元1包括并联输出的充电机屏2和电池组4，直流单元1与馈电屏5之间连接有防逆流二极管DM1。馈电屏5包括负荷母线，充电机屏2的正输出端和电池组4的正输出端并联于负荷母线的正极母线6，充电机屏2的负输出端和电池组4的负输出端并联于负荷母线的负极母线7，防逆流二极管DM1的正极连接于直流单元1的正输出端、负极连接于正极母线6。各直流单元1中的充电机屏2各自对一组电池组4充电，且在防逆流二极管DM1的隔离下，可防止直流单元1环流，能够独立以总容量无环流的对负荷供电，总供电安时数不变。各套直流单元1的电池组4可以是不同品牌、不同容量、不同特性并联运行，任意一套直流单元1的充电机屏2、电池组4都可以在负荷不停电情况下更换，可靠性大大提升。

如图2所示，防逆流二极管DM1由两个二极管串联组成，直流单元1与馈电屏5之间连接有防断极回路，当防逆流二极管DM1断极时，防断极回路导通直流单元1与馈电屏5，用于防止防逆流二极管DM1使用时间过长或电流、电压过大导致防逆流二极管DM1断极引起相应直流单元1与馈电屏5之间断路的情况。

如图2所示，防断极回路包括监视继电器和短接接触器，监视继电器的线圈J1与防逆流二极管DM并联，监视继电器的常开触点J1-1与短接接触器的线圈KM串联后与电池组4并联，短接接触器的常开触点KM-1与防逆二极管DM并联。防逆二极管DM1正常时，各直流单元同时对外供电，且当外部失电时各电池组4电压同时下降，如果某防逆二极管DM1断极，断极的直流单元将不能对外供电，当正极母线6电压逐步因减少一套的直流单元供电而降低，低于监视继电器线圈J1的动作电压时，监视继电器的线圈J1将动作励磁，使其常开触点J1-1闭合，短接接触器的线圈KM励磁，其常开触点KM-1闭合，使防逆二极管DM1断极的电池组4能及时恢复供电。

其中，监视继电器还包括报警模块，正极母线6电压低于监视继电器线圈J1动作电压即常开触点J1-1闭合时，报警模块发出“防逆二极管断极”的报警信号，通知检修人员及时检修。

如图2所示，监视继电器的线圈J1串联有二极管组DM2，二极管组DM2由四个两两并联后串联在一起的二极管组成，可靠性高，满足系统N-1可靠性要求。

如图2所示，充电机屏2包括与电网连接的整流器3，用于将输入的AC220V交流电转换成直流电，给相应电池组4充电并通过负荷母线输出DC220V对负荷设备供电。整流器3与电网之间连接有第一空气开关QF1，整流器3的输出端连接有第二空气开关QF2。防逆流二极管DM1与馈电屏5之间连接有第四空气开关QF4。

如图2所示，电池组4包括多节串联的蓄电池，一端的蓄电池的正极和另一端的蓄电池的负极与防逆流二极管DM1之间分别连接有熔丝FU，两熔丝FU与防逆流二极管DM1之间连接有第三空气开关QF3，防止过流，保护其他设备。电池组4还包括检测模块，当电池组4失效时，检测模块发出故障信号。从而提醒检修人员在不中断对负荷供电的方式下，及时更换失效的电池组4。上述的各空气开关QF1～QF4能够实现漏电保护以及限流的作用，保证系统安全可靠。

现有技术中如图1所示的电池组4为300AH、2V、100节串联时，如果单节电池可靠性99%，100节电池串联后电池组4可靠性为（0.99）¹⁰⁰=0.366，即可靠性为36.6%。若将其拆成同容量的两组100节并联，即两套直流单元1并联，每套直流单元1的电池组4均为100节蓄电池并联，并联后整个系统的可靠性为1-（1-0.366）²=0.598，即可靠性为59.8%。改造后，整个系统的可靠性提高为原来的0.598/0.366=1.634倍。

若将上述两套直流单元1的电池组4单组容量降为150AH电池，为达到上述供电需求，每套的电池组4可以用150AH、12V、18节串联，并联运行，整体可靠性则变为1-（1-0.9918）²=1-（1-0.8345）²=0.9726，即可靠性为97.26%，可靠性提高为原来的0.9726/0.366=2.657倍。原则上直流单元1并联越多，整体的可靠性越高，然其运维成本也会越高。因此，本实用新型中优选直流单元1设置两套，两套的电池组4的容量相等，均由150AH、12V、18节蓄电池串联而成，总成本、体积尺寸与现有技术中仅单套直流单元的系统基本一致，不占用额外空间。

本实用新型的直流电源并联系统通过设置多套直流单元并联于馈电屏的输入端，直流单元包括并联输出的充电机屏和电池组，直流单元与馈电屏之间连接有防逆流二极管，当充电机屏连接的外部交流失去，某一套直流单元的电池组同时发生失效时，其他的直流单元的电池组可继续供电，从而保证主要控制设备的安全可靠供电，使系统可靠性满足N-1要求。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流电源并联系统，其特征在于，包括多套直流单元，多套所述直流单元并联于馈电屏的输入端，所述直流单元包括并联输出的充电机屏和电池组，所述直流单元与所述馈电屏之间连接有防逆流二极管。

2.根据权利要求1所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述馈电屏包括负荷母线，所述充电机屏的正输出端和所述电池组的正输出端并联于所述负荷母线的正极母线，所述充电机屏的负输出端和所述电池组的负输出端并联于所述负荷母线的负极母线，所述防逆流二极管的正极连接于所述直流单元的正输出端、负极连接于所述正极母线。

3.根据权利要求2所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述防逆流二极管由两个二极管串联组成。

4.根据权利要求3所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述直流单元与所述馈电屏连接有防断极回路，当所述防逆流二极管断极时，所述防断极回路导通所述直流单元与所述馈电屏。

5.根据权利要求4所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述防断极回路包括监视继电器和短接接触器，所述监视继电器的线圈与所述防逆流二极管并联，所述监视继电器的常开触点与所述短接接触器的线圈串联后与所述电池组并联，所述短接接触器的常开触点与所述防逆流二极管并联。

6.根据权利要求5所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述监视继电器包括报警模块，所述正极母线电压低于所述监视继电器动作电压时，所述报警模块发出报警信号。

7.根据权利要求5所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述监视继电器的线圈串联有二极管组，所述二极管组由四个两两并联后串联在一起的二极管组成。

8.根据权利要求1至7任一项所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述充电机屏包括与电网连接的整流器，所述整流器与所述电网之间连接有第一空气开关，所述整流器的输出端连接有第二空气开关。

9.根据权利要求8所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述电池组包括多节串联的蓄电池，一端的所述蓄电池的正极和另一端的所述蓄电池的负极与所述防逆流二极管之间分别连接有熔丝，两所述熔丝与所述防逆流二极管之间连接有第三空气开关。

10.根据权利要求9所述的直流电源并联系统，其特征在于，所述电池组还包括检测模块，当所述电池组失效时，所述检测模块发出故障信号。

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