CN218976368U - 一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，本实用新型中：整流模块的输出端输出直流电至直流母线；电压采样模块VT以及电流采样模块CT采集的电压电流信号传输至控制板，控制板控制变流模块中的MOS管的通断；蓄电池的负极并联与直流母线的负极，蓄电池的正极经充放电部件与直流母线正极连接；监控模块通过电流传感器和电压传感器感应直流母线的信号，监控模块输出信号控制整流模块的启停以及输出电压调节。本实用新型通过将蓄电池组为两组及以上并联设置，可以是不同容量、新旧不同的蓄电池组并联使用，不仅易于扩容，也便于运维，通过设置充放电部件对蓄电池组进行充放电，通过监控模块对装置的电流电压进行监控。

Description

一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置

技术领域

本实用新型属于电力电源技术领域，特别是涉及一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置。

背景技术

在我国的各类发电厂、变电站中，直流电源系统在电力、通信、信息领域均具有非常重要的作用，为控制、信号、保护、自动装置以及某些操作执行机构、事故照明等提供稳定的直流电源，为操作系统提供可靠的操作。由于直流电源独立于交流动力电源系统，不受交流电源系统事故的影响，具有安全可靠、运行维护方便等特点，得到了广泛的应用。

目前，变电站的蓄电池组(铅酸电池或镍镉电池)是按照标准DL/T5044进行配备的：220kV及以上等级变电站配备两组蓄电池，接线方式是一段母线并接一组蓄电池，母线之间由开关连接，互为后备电源；一般110kV及以下等级变电站配备一组蓄电池。对于配备一组蓄电池的变电站，在蓄电池核容放电过程中要求接入备用电池组，对运维人员的操作要求和依赖性较高。对于配备两组蓄电池的变电站，两组蓄电池正常运行时应分别独立运行。为了满足在运行中两段母线切换时不中断供电的要求，就会出现两组蓄电池短时直接并联的情况。标准DL/T5044-2014中对于两组电池并联有这样的描述：考虑到定期充、放电试验要求，为了转移直流负荷，对同一电压等级的两组蓄电池，当电压相差不大，即不超过直流电源系统标称电压的2％，且两组蓄电池型号相同、投运时间和运行环境相似时，其老化速度及特性比较接近，短时并联不会对电池组造成伤害。

随着国网“三型两网、世界一流”新战略的提出，国网公司下发《基建技术(2019)51号》文件，通知要求变电站通用设计对通信能力进行提升，其中通信电源部分，要求220KV及以下变电站由站内一体化电源系统实现，配置更大容量的蓄电池组。另外，电力操作电源系统中的蓄电池组都是独立配备的，一组电池配置一套充电装置，所以设备投运以后，随着运行时间的推移，即便相同型号的两组蓄电池，其老化速度及特性也会出现差异，蓄电池组容量衰减到一定程度后就发挥不了应有的储能作用，需要将其更换为新的蓄电池组。

为解决蓄电池组扩容和维护操作问题，通过对传统变电站直流电源系统运行方式的分析，提出了一种电力系统蓄电池组并联使用的直流电源装置，从而简化了直流电源系统之间备用切换的流程，方便电池组增容，提高了蓄电池组的利用率，降低了蓄电池的运维成本，保障了电力系统的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，通过将蓄电池组为两组及以上并联设置，可以是不同容量、新旧不同的蓄电池组并联使用，不仅易于扩容，也便于运维，通过设置充放电部件对蓄电池组进行充放电，通过监控模块对装置的电流电压进行监控，并通过控制板控制充放电部件的运行；解决了容量不同，新旧不同的两组蓄电池并联使用的问题，能够限制蓄电池组破坏性放电。既大大地方便了装置的蓄电池扩容，又可便捷地对装置中的蓄电池组进行维护和更换，提高了蓄电池组的利用率，极大地降低了直流电源系统的运维成本；具有结构简单，性价比极高，使其极易于广泛地商业化应用于我国的各类发电厂、变电站中作为控制电源推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，包括整流模块，所述整流模块的输入端与交流电压源连接，所述整流模块的输出端输出直流电至直流母线；充放电部件，所述充放电部件包括变流模块、控制板和电压采样模块VT；所述变流模块由两只MOS管及其反并联的二极管、电流采样模块CT组成；所述电压采样模块VT以及电流采样模块CT采集的电压电流信号传输至控制板，所述控制板控制变流模块中的MOS管的通断；蓄电池组，所述蓄电池组由若干个蓄电池并联组成，所述蓄电池的负极并联与直流母线的负极，所述蓄电池的正极经充放电部件的充电端、放电端与直流母线的正极连接；监控模块，所述监控模块通过电流传感器和电压传感器感应直流母线的电流和电压信号，所述监控模块输出控制信号控制整流模块的启停开关以及输出电压调节；所述监控模块还接收控制板传输的数据，并通过控制板控制蓄电池组的充放电电流大小以及工作模式。

进一步地，所述整流模块由若干个高频开关电源模块并联组成；所述高频开关电源模块为两台及以上并联连接设置。

进一步地，所述充放电部件的变流模块为两个及以上并联连接设置，所述变流模块由两个MOS管串联组成。

进一步地，所述蓄电池组由为两组及以上的蓄电池并联设置构成。

进一步地，所述监控模块采用微处理器，所述监控模块还通过通信模块将采集的运行参数以及运行状态实时上传至远程监控终端。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过将蓄电池组为两组及以上并联设置，可以是不同容量、新旧不同的蓄电池组并联使用，不仅易于扩容，也便于运维，通过设置充放电部件对蓄电池组进行充放电，通过监控模块对装置的电流电压进行监控，并通过控制板控制充放电部件的运行；解决了容量不同，新旧不同的两组蓄电池并联使用的问题，能够限制蓄电池组破坏性放电。既大大地方便了装置的蓄电池扩容，又可便捷地对装置中的蓄电池组进行维护和更换，提高了蓄电池组的利用率，极大地降低了直流电源系统的运维成本；具有结构简单，性价比极高，使其极易于广泛地商业化应用于我国的各类发电厂、变电站中作为控制电源推广使用。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置的线路图；

图2为一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置的系统示意图；

1-整流模块；2-电流传感器；3-电压传感器；4-监控模块；5-充放电模块；51-变流模块1；52-变流模块2；6-蓄电池组；61-第一蓄电池；62-第二蓄电池；7-直流母线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，本实用新型为一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，包括整流模块1、监控模块4、充放电部件5和蓄电池组6；

所述整流模块1由若干个高频开关电源模块并联组成；所述高频开关电源模块为两台及以上并联连接设置，不仅易于扩容，也便于运维；

所述整流模块1的输入端与交流电压源连接，所述整流模块1的输出端输出直流电至直流母线7；

所述充放电部件5包括变流模块、控制板和电压采样模块VT；所述变流模块由两只MOS管及其反并联的二极管、电流采样模块CT组成；所述电压采样模块VT以及电流采样模块CT采集的电压电流信号传输至控制板，所述控制板控制变流模块中的MOS管的通断；变流模块通过控制板实现电池组的充、放电限流功能，避免破坏性放电；

所述蓄电池组6由若干个蓄电池并联组成，所述蓄电池的负极并联与直流母线7的负极，所述蓄电池的正极经充放电部件5的充电端、放电端与直流母线7的正极连接；蓄电池组6由为两组及以上的蓄电池并联设置构成，可以是不同容量、新旧不同的蓄电池组并联使用，不仅易于扩容，也便于运维。由于变流模块的MOS具有单向导电性，使得蓄电池组61和蓄电池组62之间无法构成充放电回路，杜绝了环流的产生；

所述监控模块4通过电流传感器2和电压传感器3感应直流母线7的电流和电压信号，所述监控模块4输出控制信号控制整流模块1的启停开关以及输出电压调节；

所述监控模块4还接收控制板传输的数据，并通过控制板控制蓄电池组6的充放电电流大小以及工作模式；所述监控模块4采用微处理器，所述监控模块4还通过通信模块将采集的运行参数以及运行状态实时上传至远程监控终端。

监控模块4能够检测、控制和调节高频开关电源模块、变流模块的运行；便于及时地了解和显示整流模块、充放电部件的工作状态。

监控模块4以微处理器及其外围电路为核心，通过通信端口接收远程监控系统的指令，通过内部集成的数据采集端口实采集整流模块的输出电压、输出电流等运行参数，实现整流模块的启停、输出电压的调节。

通过充放电部件的控制板，完成数据交换，实现蓄电池组充放电电流大小、工作模式(充电或放电)的控制，一旦发现运行参数异常，超出设定的保护阈值范围，将立即进行保护，并将采集的运行参数和运行状态通过通信端口实时上传到远程监控系统。控制板可根据监控模块下发的电流设定值或工作模式，输出信号控制变流模块中MOS管的导通和关断，同时通过检测输出电流，实时调节功率MOS管的移相角，确保充放电部件输出电流值跟踪电流设定值。

实施例一、本实施例中：

如图1-2所示，所述充放电部件5由两个变流模块为并联连接设置构成，包括变流模块1和变流模块2；蓄电池组6由第一蓄电池61和第二蓄电池62并联组成；所述变流模块1和变流模块2均由两个MOS管串联组成；

变流模块1(51)由充电MOS管T11和放电MOS管T12组成；第一蓄电池61串联至充电MOS管T11和放电MOS管T12的中间连接点；电流取样CT1采集变流模块1的电流信号并传输至控制板；

变流模块2(52)由充电MOS管T21和放电MOS管T22组成；第二蓄电池62串联至充电MOS管T21和放电MOS管T22的中间连接点；电流取样CT2采集变流模块2的电流信号并传输至控制板；

控制板输出控制信号控制充电MOS管T11、放电MOS管T12、充电MOS管T21和放电MOS管T22的通断。

本实施例为的运行过程：当交流电源ABC有电时，整流模块1提供DC220或110V的直流电，一方面，直接给直流母线7供电；另一方面，经充放电部件5中的变流模块中的MOS管T11(MOS管T21)对蓄电池组6进行充电。当交流电源ABC停电时，蓄电池组6经充放电部件的变流模块MOS管T12(MOS管T22)对直流母线7进行供电，使直流母线7的配电回路维持DC220/110V的直流电。

实施例二：

本实施例中，将整流模块1、电流传感器2、电压传感器3、监控模块4、充放电部件5、并联蓄电池组6和直流母线7及其配电回路安装在一个或几个机柜内，作为一个整体即蓄电池组并联用直流电源装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，其特征在于，包括

整流模块(1)，所述整流模块(1)的输入端与交流电压源连接，所述整流模块(1)的输出端输出直流电至直流母线(7)；

充放电部件(5)，所述充放电部件(5)包括变流模块、控制板和电压采样模块VT；所述变流模块由两只MOS管及其反并联的二极管、电流采样模块CT组成；所述电压采样模块VT以及电流采样模块CT采集的电压电流信号传输至控制板，所述控制板控制变流模块中的MOS管的通断；

蓄电池组(6)，所述蓄电池组(6)由若干个蓄电池并联组成，所述蓄电池的负极并联与直流母线(7)的负极，所述蓄电池的正极经充放电部件(5)的充电端、放电端与直流母线(7)的正极连接；

监控模块(4)，所述监控模块(4)通过电流传感器(2)和电压传感器(3)感应直流母线(7)的电流和电压信号，所述监控模块(4)输出控制信号控制整流模块(1)的启停开关以及输出电压调节；

所述监控模块(4)还接收控制板传输的数据，并通过控制板控制蓄电池组(6)的充放电电流大小以及工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，其特征在于，所述整流模块(1)由若干个高频开关电源模块并联组成；所述高频开关电源模块为两台及以上并联连接设置。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，其特征在于，所述充放电部件(5)的变流模块为两个及以上并联连接设置，所述变流模块由两个MOS管串联组成。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，其特征在于，所述蓄电池组(6)由为两组及以上的蓄电池并联设置构成。

5.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池组并联用直流电源装置，其特征在于，所述监控模块(4)采用微处理器，所述监控模块(4)还通过通信模块将采集的运行参数以及运行状态实时上传至远程监控终端。

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