CN220934853U - 直流配电单元及其直流开关柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流配电单元及其直流开关柜，包括多个配电模块、主控模块和输入输出模块，多个所述配电模块与所述主控模块电连接，所述输入输出模块分别与所述配电模块和所述主控模块连接，配电模块包括功率分合电路、第一信号采集电路和第一控制电路，第一信号采集电路与功率分合电路电连接，第一控制电路分别与第一信号采集电路和功率分合电路电连接，功率分合电路包括MOSFET管、继电器和空开，MOSFET管与继电器并联后与空开电连接。通过MOSFET管与继电器并联，在导通状态下继电器支路允许短时间内通过大电流，关断时先断开继电器支路，再关闭MOSFET支路，即可完成分断，从而避免直流配电单元发生拉弧现象提高直流配电单元的可靠性。

Description

直流配电单元及其直流开关柜

技术领域

本实用新型涉及通信配电技术领域，尤其是涉及一种直流配电单元及其直流开关柜。

背景技术

现有技术中的电力变电站内的直流配电单元均较为简单，只有常规的输入、输出空开，在直流配电单元发生异常时，无法进行遥控分断/合闸，导致直流配电单元的可靠性较低，容易引起电气设备损坏、电网干扰等电力事故的发生。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种直流配电单元及其直流开关柜，能够保证直流配电单元出现异常大电流时进行遥控直流分断/合闸，同时保留空开的过流、短路保护功能，提高直流配电单元的可靠性。

一方面，根据本实用新型实施例的直流配电单元，包括多个配电模块、主控模块和输入输出模块，多个所述配电模块与所述主控模块电连接，所述输入输出模块分别与所述配电模块和所述主控模块连接，所述配电模块包括功率分合电路、第一信号采集电路和第一控制电路，所述第一信号采集电路与所述功率分合电路电连接，所述第一控制电路分别与所述第一信号采集电路和所述功率分合电路电连接，所述功率分合电路包括MOSFET管、继电器和空开，所述MOSFET管与所述继电器并联后与所述空开电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述直流配电单元还设置有热插拔端子，所述热插拔端子的一端与所述配电模块和所述主控模块电连接，所述热插拔端子的另一端与所述输入输出模块电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述配电模块还设置有通信电路，所述通信电路的一端与所述控制电路电连接，所述通信电路的另一端与所述热插拔端子电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述主控模块包括第二信号采集电路、第二控制电路、上下行通信电路和热插拔端子，所述第二信号采集电路与所述第二控制电路的第一端电连接，所述上下行通信电路与所述第二控制电路的第二端电连接，所述热插拔端子分别与所述第二信号采集的另一端、所述第二控制电路的第三端和所述上下行通信电路的另一端电连接。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述配电模块和所述主控模块均连接有电源电路。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一控制电路还连接有LED显示或LED显示屏。

根绝本实用新型的一些实施例，所述主控模块还连接有显示模块。

本实用新型实施例还提供一种直流开关柜，包括如以上任意一项所述的直流配电单元

根据本实用新型实施例的直流配电单元及其直流开关柜，至少具有如下有益效果：

多个配电模块、主控模块和输入输出模块，多个配电模块与主控模块电连接，多个配电模块与主控模块和输入输出模块电连接，配电模块包括功率分合电路、第一信号采集电路和第一控制电路，第一信号采集电路与功率分合电路电连接，第一控制电路分别与第一信号采集电路和功率分合电路电连接，功率分合电路包括MOSFET管、继电器和空开，MOSFET管与继电器并联后与空开电连接。通过MOSFET管与继电器并联，在导通状态下继电器支路允许短时间内通过大电流，关断时先断开继电器支路，再关闭MOSFET支路，即可完成分断，从而避免直流配电单元发生拉弧现象，此外主控模块通过多个配电模块内置的第一信号采集电路，对第一信号采集电路采集的信息进行存储并分析，对异常数据进行预警，提醒工作人员进行及时维护，提高直流配电单元的可靠性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的直流配电单元的电路结构框图；

图2为本实用新型实施例的功率分合电路的电路原理图。

附图标记：

配电模块100；功率分合电路110；第一信号采集电路120；第一控制电路130；LED显示屏131；通信电路140；主控模块200；第二信号采集电路210；第二控制电路220；上下行通信电路230；显示模块240；输入输出模块300；热插拔端子400；电源电路500。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，本申请实施例提供了一种直流配电单元，包括多个配电模块100、主控模块200和输入输出模块300，多个配电模块100与主控模块200电连接，输入输出模块300分别与配电模块100和主控模块200连接，配电模块100包括功率分合电路110、第一信号采集电路120和第一控制电路130，第一信号采集电路120与功率分合电路110电连接，第一控制电路130分别与第一信号采集电路120和功率分合电路110电连接，功率分合电路110包括MOSFET管Q1、继电器KA1和空开K1，MOSFET管Q1与继电器KA1并联后与空开K1电连接。通过MOSFET管Q1与继电器KA1并联，主控模块200根据第一采集电路120采集到的各配电模块的信息，以及输入输出模块300所连接的当前设备信息控制功率分合电路110和输入输出模块300的关/合状态，使得配电模块100在导通状态下继电器KA1支路允许短时间内通过大电流，关断时先断开继电器KA1支路，再关闭MOSFET管Q1支路，即可完成分断，从而避免直流配电单元发生拉弧现象。此外，主控模块200通过多个配电模块100内置的第一信号采集电路110，对第一信号采集电路110采集的信息进行存储并分析，对异常数据进行预警，提醒工作人员进行及时维护，提高配电系统的可靠性以及智能化程度，并实时监测各分路电流、母线电压、各分路空开状态以及环境温度等数据信息，从而实时了解各电气设备的运行情况。

值得说明的是，每个配电模块100均设置有空开K1，用于对配电模块100进行过流保护，当直流配电单元的某一配电模块100发生过流或短路现象时，空开K1自动进行保护并断开，防止故障进一步扩大，通过第一采集电路120上传故障信息后，操作人员及时介入，对配电模块100进行故障处理。此外，直流配电单元还可以根据实际需求进行功率的调整以及分配，节省能源，提高能效比，并在存在输入故障的情况下延长蓄电池的使用时间，进一步提升整个系统的可靠性。

直流配电单元还设置有热插拔端子400，热插拔端子400的一端与配电模块100和主控模块200电连接，热插拔端子400的另一端与输入输出模块300电连接，通过将背板采用热插拔端子400，分别与配电模块100和主控模块200相连接，使得操作人员能够直接对直流配电单元进行更换、维护或升级操作，无需将直流配电单元断电或拆卸，从而提升更换及维护操作的简便性；热插拔端子400可以有效避免由于误操作引起触电等人身伤害。此外，热插拔端子400具备更好的接触性能，保证导电可靠性，从而避免连接不当引发的电路故障等问题发生。

配电模块100还设置有通信电路140，通信电路140的一端与第一控制电路130电连接，通信电路130的另一端与热插拔端子400电连接，通过通信电路140连接第一控制电路130，从而实现对配电模块100的远程监控和控制，工作人员可以远程获取配电模块100的状态信息、电流负载等情况，并进行相应操作，如：支路断/合控制、故障诊断等，具体地，通信电路140可以传输配电模块100的各种数据，如电流值、电压值和温度等，主控模块200对这些数据进行分析和记录，有助于评估直流分配单元的运行状态、负载情况和效率等信息。此外，第一采集电路120可以实时检测配电模块100的异常情况，如过载、短路和温度等，通过通信电路140将相关信息传输至主控模块200并进行数据上传操作，相关工作人员根据主控模块200发送的信息采取相应的措施，避免直流配电单元发生损害。

主控模块200包括第二信号采集电路210、第二控制电路220、上下行通信电路230和热插拔端子400，第二信号采集电路210与第二控制电路220的第一端电连接，上下行通信电路230与第二控制电路220的第二端电连接，热插拔端子400分别与第二信号采集电路210的另一端、第二控制电路220的第三端和上下行通信电路230的另一端电连接，通过将第二信号采集电路210与第二控制电路220相连，实现主控模块200的信号传输功能，第二信号采集电路210采集主控模块200的自身信号，并将采集到的信号传输至第二控制电路220进行处理和控制；通过上下行通信电路230与第二控制电路220连接，实现主控模块220与其他设备或系统的数据交换和通信，上行通信电路230可以将本模块的数据发送给上位机或其他设备，下行通信电路230可以接收来自上位机或其他设备的控制指令传递至配电模块100并执行相应操作，从而提高直流配电单元的功能性和维护性，根据实际需要进行下电操作。

多个配电模块100和主控模块200均连接有电源电路500，电源电路500提供辅助工作电源，保证配电模块100和主控模块200进行工作时不会参与功率负载的供电，辅助工作电源的引入可以对配电模块100和主控模块200进行隔离，使其与功率负载电路相互独立。防止由功率负载引起的问题对配电模块100和主控模块200产生干扰或损坏。同时，若功率负载出现故障或异常，辅助工作电源可以提供额外的保护。从而实现对配电模块100和主控模块200的更灵活的供电管理。可以独立调整、监控和维护电源电路500，而不会对功率负载产生影响。进一步提高直流配电单元的可管理性，并能够根据实际需求进行定制化配置。

第一控制电路130还连接有LED显示或LED显示屏131，LED显示屏131可以实时显示配电模块100的各种状态信息和报警信息等，方便工作人员对配电模块100进行实时监控和管理。同时可以通过LED显示屏显示各个配电模块100的运行状态和故障信息，提醒工作人员及时进行维护和修理。此外，LED显示屏131集成在第一控制电路中，避免了独立使用显示器的空间和资源浪费。同时，LED显示屏131的体积小巧、功耗低，与其它显示装置相比具有更高的能效比和可靠性。

主控模块200还连接有显示模块240，显示模块240可以实时显示主控模块200及全部配电模块100的状态信息，使工作人员能够快速了解系统的运行状态。通过显示模块240，可以迅速检查整个系统是否正常工作、连接是否稳定等，进一步提高系统的维护效率和故障排除速度。

进一步作为可选的实施方式，直流配电单元在进行使用时，输入端子接外部输入直流母线，本实施例中可同时接输入一段母线和二段母线，通过母线排分配至各配电模块，再接至对应输出端子，本实施例中一段母线含五条分路，二段母线含五条分路，各用电设备接至输出端子。当直流配电单元正常工作时空开处于闭合状态，需要关断某条分路上的用电设备时，主控模块200接到上位机发送的断电指令，通过下行通信电路把指令下达给指定的配电模块100，配电模块100收到断电指令后先关断功率分合电路110中的继电器KA1支路，再关断MOSFET管Q1支路，即关断了对应的用电设备。当直流配电单元需要导通时，上位机发送上电指令，主控模块200收到指令后下达给指定的配电模块100，配电模块100同时合上MOSFET管Q1支路及继电器KA1支路，则对应的用电设备接通电源。当某一分路的用电设备异常出现大电流时，空开K1保护动作，断开分路，避免故障扩大化，主控模块200向上位机上报故障信息，这时需要人工介入，处理完外部故障后才能合上空开K1。

另外，本申请实施例还提供了一种直流开关柜，该直流开关柜包括上述任意实施例所述的直流配电单元。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种直流配电单元，其特征在于，包括多个配电模块、主控模块和输入输出模块，多个所述配电模块与所述主控模块电连接，所述输入输出模块分别与所述配电模块和所述主控模块连接，所述配电模块包括功率分合电路、第一信号采集电路和第一控制电路，所述第一信号采集电路与所述功率分合电路电连接，所述第一控制电路分别与所述第一信号采集电路和所述功率分合电路电连接，所述功率分合电路包括MOSFET管、继电器和空开，所述MOSFET管与所述继电器并联后与所述空开电连接。

2.根据权利要求1所述的直流配电单元，其特征在于，所述直流配电单元还设置有热插拔端子，所述热插拔端子的一端与所述配电模块和所述主控模块电连接，所述热插拔端子的另一端与所述输入输出模块电连接。

3.根据权利要求2所述的直流配电单元，其特征在于，所述配电模块还设置有通信电路，所述通信电路的一端与所述控制电路电连接，所述通信电路的另一端与所述热插拔端子电连接。

4.根据权利要求1所述的直流配电单元，其特征在于，所述主控模块包括第二信号采集电路、第二控制电路、上下行通信电路和热插拔端子，所述第二信号采集电路与所述第二控制电路的第一端电连接，所述上下行通信电路与所述第二控制电路的第二端电连接，所述热插拔端子分别与所述第二信号采集的另一端、所述第二控制电路的第三端和所述上下行通信电路的另一端电连接。

5.根据权利要求1所述的直流配电单元，其特征在于，多个所述配电模块和所述主控模块均连接有电源电路。

6.根据权利要求1所述的直流配电单元，其特征在于，所述第一控制电路还连接有LED显示或显示屏。

7.根据权利要求1所述的直流配电单元，其特征在于，所述主控模块还连接有显示模块。

8.一种直流开关柜，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的直流配电单元。