一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，包括充电输入插座、逆变交流输出插座、充电管理模块、交流电流信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电流信号源输出线性调节旋钮、储能剩余电量指示、直流电源输出接口、交流电压信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电压信号源输出线性调节旋钮和主机工作总开关，该基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置可提供稳定的电源、简化现场使用仪器种类，提高电网运营管理工作效率。
【专利说明】
一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置。
【背景技术】
[0002]电力部门确保电网安全运营生产，实现系统的安全科学发展。日常对配电系统设备定期或周期性检修维护，都是以供电可靠性为主要目的的维保管理工作。配电环节是电力系统中“发输变配用”五大组成部分中重要的一个技术组成成分，对配电系统的运维管理涉及的工作量大、服务面广、工作条件差。一旦配电这个环节出现问题，不但用户的正常用电会因此受到影响，大型企业的工业生产链也会因此而断裂，从而造成电力企业的直接或间接损失。
[0003]1、发展状况
[0004]输、变、配系统各个环节都需要定期或周期性对相关设备检修、维护保养，确保整个系统的运营安全和相关主设备的可靠运行;输电、变电设备建设投资额度大，基础设施建设较完善，管理运营人员都有比较好的工作环境和工作条件;输电、变电设备直接关系着整个大系统的不间断和持续运营，工程建设都有可靠扎实的备用电源系统作为系统建设的必备子系统之一，每次系统运维工作也是对相关主设备、主系统按计划、分步骤、分主次地进行。
[0005]配电环节系统，属于电网系统末端，具有建设数量多，涉及面广，建设基础设施投资规划严格，末端配电房建设规模也比较小等众多复杂特点。电房设备运营检修维护工作都比较集中，每次工作都涉及到配电房全面停电、全面试验检测等工作内容。
[0006]由于末端配电房(主要包括城区1kV开关站、公用配电房等)建设一般都不会有后备电源系统设计，配电房停电检修需要发电机、检测仪器等主要设备相互配合才能完成;发电机主要给检测维护提供场所临时工作电源，比如现场辅助操作电源、照明电源、检测仪器使用电源等等。
[0007]2目前的运营工作缺陷和存在的问题
[0008]随着城市的不断膨胀发展和日益剧增的城镇化集中建设，配电房场用地不断压缩和变迀，大城市辖区各基层配电房一般都规划在建筑楼层地下室，改装为集成简化配电箱单元。随着日后城镇的不断发展，各类配电房的这种环境和狭小用地情况会越来越多。
[0009]对于地下室配电房，检修使用发电机造成的空气污染已经严重影响工作人员和周围环境；
[0010]对于地下室配电房检修维保工作，需要发电机提供动力能源，地下室环境狭小，空气流通不畅;发电机运行时排放的废气污染和噪声污染直接影响到工作人员以及附近生活环境。
[0011]大城市热闹繁华辖区配电房，为了及时满足送电，检修维护时间非常短，维修临时电源也需要发电机提供。辖区火灾安全、排放废气污染、噪声污染等等棘手问题也是需要解决的。电房维护使用发电机供电会越来越受到挑战。
[0012]随着科技的不断发展，检修维护工作指标要求提升，精密检测仪器大量使用，输出电压跳动比较大，仪器需要稳定的电源无法可靠解决；
[0013]新技术的不断发展，配电设备技术水平也在不断提升，要求检修维护工作技术指标也要持续跟进，精密仪器仪表检测设备大量投入使用，其设备对供电电源的电压质量和电源的稳定性都有更高要求。发电机电源属于粗狂式简易能源系统，电源稳定控制比较简单，发电机输出电源一般都在20%左右上下摇摆，发电机的依据负荷变化的反馈跟踪系统比较慢，很难跟随负荷瞬时变化特定；
[0014]以上电力日常维护检修或突发的抢供电工作都需要一种简便、持续、环保的临时电源系统解决方案。
【发明内容】
[0015]本发明要解决的技术问题是提供一种可提供稳定的电源、简化现场使用仪器种类，提高电网运营管理工作效率的基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置。
[0016]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
[0017]—种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，包括充电输入插座、逆变交流输出插座、充电管理模块、交流电流信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电流信号源输出线性调节旋钮、储能剩余电量指示、直流电源输出接口、交流电压信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电压信号源输出线性调节旋钮和主机工作总开关，所述充电输入插座、逆变交流输出插座、充电管理模块、交流电流信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电流信号源输出线性调节旋钮、储能剩余电量指示、直流电源输出接口、交流电压信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电压信号源输出线性调节旋钮和主机工作总开关相互电性连接。
[0018]作为优选，所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统主要包括:充电管理模块、矩阵排列磷酸铁锂储能电池组、中央监控处理CPU模块、逆变控制模块、辅助直流电源输出控制模块、主交流电源输出控制模块、交流电压信号源控制模块和交流电流源控制模块。
[0019]作为优选，所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统的设计方案如下:
[0020]a)充电管理模块的设计:
[0021]该系统设计充电原理方案采用三段式控制电流曲线模式，即恒流充电阶段，充电电流比较大，充电量快速增长;恒压充电阶段充电电流逐渐减少，充电量继续增加;浮充充电阶段是充电放电基本平衡，电池电量不会再增加;考虑到电池组的深放电功能，充电模块设计增加慢启动实现与低电压电池组连接，对于额定48V电池系统，充电模块支持与低于40V电压的电池组级联成功实现充电功能。
[0022]b)储能磷酸铁锂电池组的设计:
[0023]该系统储能设计采用48V50AH磷酸铁锂矩阵电池组模块;具有防爆、耐高温、耐冲击、储能高密度、支持较深度放电的特性等特点；系统设计所采用的磷酸铁锂矩阵电池组具有过电流短路保护功能，方式外部设备异常或出现短路故障等问题。
[0024]c)逆变控制功能的设计
[0025]该系统设计采用大功率多电平电力电子逆变电路，采用软开关控制原理，逆变效率控制在8 5 %以上，逆变控制模块的功能是将储能系统内D C 4 8电源提升再逆变输出AC220V，为检测系统提供稳定的大功率电源。逆变控制输出设计采用软启动过载保护功能，减少系统冲击和异常保护，最大输出功率可达5KW，额定长期稳定输出可达最大输出功率80%以上，为检测系统提供稳定可靠的工作电源系统。
[0026]d)直流电源控制输出的设计:
[0027]该系统设计备用辅助直流电源DC48V输出功能，目前随着配网自动化系统的不断发展，直流48V供电的自动化装置应用越来越广，为了满足检测人员的现场需要，该检测系统将内部电池组48电源通过保护控制输出，作为检测系统的备用电源，这样大大解决了测试工作的灵活性和方便性。
[0028]e)仪器电压、电流信号源的功能设计；
[0029]该系统设计增加集成配电检测需要的信号源功能模块，电压、电流信号源(即标准源或继电保护校验仪等具有的信号源)是每次电力运营部门配电检测的必备专业需求。对一般性校验检测工作，该检测装置集成设计提供的0.5级电压、电流信号源完全可以满足大多数现场的检测需要，这样大大简化现场的使用仪器种类和数量以及重量；同时直接大大减轻了现场作业人员的工作负担，间接提高了整体工作效率。电压信号源输出O?120V，精度0.5级；电流信号源输出O?60A，精度0.5级;完全满足现场各类配电自动化控制器及自动化装置的需要。
[0030]本发明的有益效果为:该基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，内部采用新一代储能技术和逆变技术，产品设计采用高效能汽车动力组电池，具有防爆、耐高温、高能量密度、高功率输出特性，从根本上解决配电房以及电力设备通常的检修、抢供电应急难问题，主要解决完成以下应用中的疑难问题:
[0031]a)取消由发电机提供电力检修所需临时电源系统
[0032]基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，充电技术采用稳定均衡充电技术(防止大电流充电对电池的使用寿命的影响)；储能采用新一代高密度磷酸铁锂电池作为储能模块，储能设计容量为50AH以上，输出容量大;应用逆变转换技术，逆变交流AC220/20A电源输出，按照满功率的80 %以上(满功率设计包括2KW和5KW两种规格设计)输出工作，可连续支撑检修系统工作6?8小时，完全满足配电检修维护或应急抢供电的工作周期;仪器备用直流DC48V/20A输出，可以为配网自动化系统设备、站级自动化终端DTU、柱上式自动化终端FTU等智能终端设备提供检测工作电源系统。
[0033]b)集成电压、电流标准信号源，实现自动化终端的功能校验和测试功能
[0034]新设计的基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，内部集成设计电压信号源、电流信号源，电压信号源O?120V连续可调，电流信号源O?60A连续可调;基本满足对配电房自动化设备的功能校验和测量功能的试验，有效较少和简化现场检测设备的数量和品类。
[0035]c)整体设计尺寸小，重量轻，方便现场搬运和携带
[0036]多功能配电检测装置，外箱采用仪器仪表的防护机箱，便携移动式脚轮设计，外形尺寸520(长)X340(宽)X520(高)，整机重量小于55Kg;整体功能如充电管理、逆变控制管理、信号输出控制调节等部分采用简洁面板应用设计，使用简单，管理方便。
[0037]d)新型检测装置完成的使用功效图
[0038]新型检测装置平台，基本满足现场检测的各类需要是设计该项产品的初衷，为复杂的配电现场检测提供可靠稳定的电源、简化现场使用仪器种类，提高电网运营管理工作效率发挥积极作用。
【附图说明】
[0039]图1为本发明一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的储能转换自供电模式多功能配电检测装置功能接口图；
[0040]图2为本发明一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的储能转换自供电模式多功能配电检测装置内部功能设计图。
【具体实施方式】
[0041]如图1-2所示，一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，包括充电输入插座1、逆变交流输出插座2、充电管理模块3、交流电流信号源输出接口 4、交流电流信号源输出监视表5、交流电流信号源输出线性调节旋钮6、储能剩余电量指示7、直流电源输出接口 8、交流电压信号源输出接口 9、交流电流信号源输出监视表10、交流电压信号源输出线性调节旋钮11和主机工作总开关12，所述充电输入插座1、逆变交流输出插座2、充电管理模块
3、交流电流信号源输出接口 4、交流电流信号源输出监视表5、交流电流信号源输出线性调节旋钮6、储能剩余电量指示7、直流电源输出接口 8、交流电压信号源输出接口 9、交流电流信号源输出监视表10、交流电压信号源输出线性调节旋钮11和主机工作总开关12相互电性连接。
[0042]所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统主要包括:充电管理模块、矩阵排列磷酸铁锂储能电池组、中央监控处理CPU模块、逆变控制模块、辅助直流电源输出控制模块、主交流电源输出控制模块、交流电压信号源控制模块和交流电流源控制模块。
[0043]所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统的设计方案如下:
[0044]a)充电管理模块的设计:
[0045]该系统设计充电原理方案采用三段式控制电流曲线模式，即恒流充电阶段，充电电流比较大，充电量快速增长;恒压充电阶段充电电流逐渐减少，充电量继续增加;浮充充电阶段是充电放电基本平衡，电池电量不会再增加;考虑到电池组的深放电功能，充电模块设计增加慢启动实现与低电压电池组连接，对于额定48V电池系统，充电模块支持与低于40V电压的电池组级联成功实现充电功能。
[0046]b)储能磷酸铁锂电池组的设计:
[0047]该系统储能设计采用48V50AH磷酸铁锂矩阵电池组模块;具有防爆、耐高温、耐冲击、储能高密度、支持较深度放电的特性等特点；系统设计所采用的磷酸铁锂矩阵电池组具有过电流短路保护功能，方式外部设备异常或出现短路故障等问题。
[0048]c)逆变控制功能的设计
[0049]该系统设计采用大功率多电平电力电子逆变电路，采用软开关控制原理，逆变效率控制在8 5 %以上，逆变控制模块的功能是将储能系统内D C 4 8电源提升再逆变输出AC220V，为检测系统提供稳定的大功率电源。逆变控制输出设计采用软启动过载保护功能，减少系统冲击和异常保护，最大输出功率可达5KW，额定长期稳定输出可达最大输出功率80%以上，为检测系统提供稳定可靠的工作电源系统。
[0050]d)直流电源控制输出的设计:
[0051]该系统设计备用辅助直流电源DC48V输出功能，目前随着配网自动化系统的不断发展，直流48V供电的自动化装置应用越来越广，为了满足检测人员的现场需要，该检测系统将内部电池组48电源通过保护控制输出，作为检测系统的备用电源，这样大大解决了测试工作的灵活性和方便性。
[0052]e)仪器电压、电流信号源的功能设计；
[0053]该系统设计增加集成配电检测需要的信号源功能模块，电压、电流信号源(即标准源或继电保护校验仪等具有的信号源)是每次电力运营部门配电检测的必备专业需求。对一般性校验检测工作，该检测装置集成设计提供的0.5级电压、电流信号源完全可以满足大多数现场的检测需要，这样大大简化现场的使用仪器种类和数量以及重量；同时直接大大减轻了现场作业人员的工作负担，间接提高了整体工作效率。电压信号源输出O?120V，精度0.5级；电流信号源输出O?60A，精度0.5级;完全满足现场各类配电自动化控制器及自动化装置的需要。
[0054]本发明的有益效果为:该基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，内部采用新一代储能技术和逆变技术，产品设计采用高效能汽车动力组电池，具有防爆、耐高温、高能量密度、高功率输出特性，从根本上解决配电房以及电力设备通常的检修、抢供电应急难问题，主要解决完成以下应用中的疑难问题:
[0055]a)取消由发电机提供电力检修所需临时电源系统
[0056]基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，充电技术采用稳定均衡充电技术(防止大电流充电对电池的使用寿命的影响)；储能采用新一代高密度磷酸铁锂电池作为储能模块，储能设计容量为50AH以上，输出容量大;应用逆变转换技术，逆变交流AC220/20A电源输出，按照满功率的80 %以上(满功率设计包括2KW和5KW两种规格设计)输出工作，可连续支撑检修系统工作6?8小时，完全满足配电检修维护或应急抢供电的工作周期;仪器备用直流DC48V/20A输出，可以为配网自动化系统设备、站级自动化终端DTU、柱上式自动化终端FTU等智能终端设备提供检测工作电源系统。
[0057]b)集成电压、电流标准信号源，实现自动化终端的功能校验和测试功能
[0058]新设计的基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，内部集成设计电压信号源、电流信号源，电压信号源O?120V连续可调，电流信号源O?60A连续可调;基本满足对配电房自动化设备的功能校验和测量功能的试验，有效较少和简化现场检测设备的数量和品类。
[0059]c)整体设计尺寸小，重量轻，方便现场搬运和携带
[0060]多功能配电检测装置，外箱采用仪器仪表的防护机箱，便携移动式脚轮设计，外形尺寸520(长)X340(宽)X520(高)，整机重量小于55Kg;整体功能如充电管理、逆变控制管理、信号输出控制调节等部分采用简洁面板应用设计，使用简单，管理方便。
[0061 ] d)新型检测装置完成的使用功效图
[0062]新型检测装置平台，基本满足现场检测的各类需要是设计该项产品的初衷，为复杂的配电现场检测提供可靠稳定的电源、简化现场使用仪器种类，提高电网运营管理工作效率发挥积极作用。
[0063]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，其特征在于:包括充电输入插座、逆变交流输出插座、充电管理模块、交流电流信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电流信号源输出线性调节旋钮、储能剩余电量指示、直流电源输出接口、交流电压信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电压信号源输出线性调节旋钮和主机工作总开关，所述充电输入插座、逆变交流输出插座、充电管理模块、交流电流信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电流信号源输出线性调节旋钮、储能剩余电量指示、直流电源输出接口、交流电压信号源输出接口、交流电流信号源输出监视表、交流电压信号源输出线性调节旋钮和主机工作总开关相互电性连接。2.如权利要求1所述的基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，其特征在于:所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统主要包括:充电管理模块、矩阵排列磷酸铁锂储能电池组、中央监控处理CPU模块、逆变控制模块、辅助直流电源输出控制模块、主交流电源输出控制模块、交流电压信号源控制模块和交流电流源控制模块。3.如权利要求2所述的基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置，其特征在于:所述基于储能转换自供电模式多功能配电检测装置的内部功能设计系统的设计方案如下: a)充电管理模块的设计: 该系统设计充电原理方案采用三段式控制电流曲线模式，即恒流充电阶段，充电电流比较大，充电量快速增长;恒压充电阶段充电电流逐渐减少，充电量继续增加;浮充充电阶段是充电放电基本平衡，电池电量不会再增加;考虑到电池组的深放电功能，充电模块设计增加慢启动实现与低电压电池组连接，对于额定48V电池系统，充电模块支持与低于40V电压的电池组级联成功实现充电功能。 b)储能磷酸铁锂电池组的设计: 该系统储能设计采用48V50AH磷酸铁锂矩阵电池组模块;具有防爆、耐高温、耐冲击、储能高密度、支持较深度放电的特性等特点；系统设计所采用的磷酸铁锂矩阵电池组具有过电流短路保护功能，方式外部设备异常或出现短路故障等问题。 c)逆变控制功能的设计 该系统设计采用大功率多电平电力电子逆变电路，采用软开关控制原理，逆变效率控制在85 %以上，逆变控制模块的功能是将储能系统内DC48电源提升再逆变输出AC220V，为检测系统提供稳定的大功率电源。逆变控制输出设计采用软启动过载保护功能，减少系统冲击和异常保护，最大输出功率可达5KW，额定长期稳定输出可达最大输出功率80 %以上，为检测系统提供稳定可靠的工作电源系统。 d)直流电源控制输出的设计: 该系统设计备用辅助直流电源DC48V输出功能，目前随着配网自动化系统的不断发展，直流48V供电的自动化装置应用越来越广，为了满足检测人员的现场需要，该检测系统将内部电池组48电源通过保护控制输出，作为检测系统的备用电源，这样大大解决了测试工作的灵活性和方便性。 e)仪器电压、电流信号源的功能设计； 该系统设计增加集成配电检测需要的信号源功能模块，电压、电流信号源(即标准源或继电保护校验仪等具有的信号源)是每次电力运营部门配电检测的必备专业需求。对一般性校验检测工作，该检测装置集成设计提供的0.5级电压、电流信号源完全可以满足大多数现场的检测需要，这样大大简化现场的使用仪器种类和数量以及重量；同时直接大大减轻了现场作业人员的工作负担，间接提高了整体工作效率。电压信号源输出O?120V，精度0.5级；电流信号源输出O?60A，精度0.5级;完全满足现场各类配电自动化控制器及自动化装置的需要。
【文档编号】H02J7/00GK105978080SQ201610417149
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】张倩, 谢兰平, 杨雄, 蒙化
【申请人】深圳市粤能电气有限公司