专利名称：隔离故障的直流电源供电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于供电技术领域，涉及用于电力工程的可隔离故障的直流电源供电系统，适用于对直流电源要求高的变电站和发电厂等。
现有技术由于直流屏通常由106只～108只(无端电池)或118只～120只(有端电池)单体电池串联供电(后备电池)，如此众多的电池串联在一起，不仅结构体积大，占用空间大，而且成本昂贵，所以，传统的电力工程无法为每一个开关柜配备一个直流电源(直流屏)，而只能采用集中式供电方式，如图1所示，是直接由直流屏1内部的充电模块经直流母线2向开关柜3内部的储能电机31、合闸线圈32、分闸线圈33、微机保护34、信号灯35和其他用电器36提供220V直流电源，该供电方式主要应用于各级变电站及火力、水力发电厂，作为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明等的电源，是电力系统控制、保护的基础。直流电源本身的可靠性对于电力系统的可靠稳定运行非常关键。
但是，传统的供电方式在可靠性方面还不尽人意，存在的主要问题有一、当系统的某一回路发生故障，比如当开关柜3内部的用电器由于短路等原因而造成电源失效时，就会影响系统其它回路的正常工作，供电系统可靠性差；二、当直流屏1由于某种原因引发故障而造成电源失效时，也会影响开关柜3内部的用电器正常工作；尽管增加直流屏1的个数可以减少因直流屏1而引发的故障率，但如此一来，系统成本将大幅上升，且仍然存在直流母线2出现故障和所有直流屏1同时故障的可能，所以，供电系统可靠性仍较差；三、直流屏1通常由106只～108只(无端电池)或118只～120只(有端电池)单体电池串联供电(后备电池)，若其中一只容量下降落后，则表现为内阻增大、严重者相当于开路，造成整组电池不能发挥作用，整个电源失效，可靠性差；因此，改变现有直流电源供电方法，提高系统可靠性，实有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔离故障的直流电源供电系统，使系统可靠性提高，成本降低。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是隔离故障的直流电源供电系统，包括直流屏、直流母线、直流电源装置和开关柜，直流屏的输入端接交流电源，直流屏的输出端接直流母线，若干直流电源装置的输入端并联在直流母线上，各直流电源装置的输出端分别向开关柜内部的用电器提供直流电源，直流电源装置自带蓄电池。
上述直流电源装置由DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、充电模块、蓄电池、DC/DC降压模块和CPU模块六部分组成；DC/DC输入模块的输入端连接外部电源，DC/DC输入模块的输出端连接DC/DC降压模块的输入端；充电模块的输入端也连接外部电源，充电模块的输出端输出直流低压供CPU模块工作和蓄电池充电，且充电模块的输出端连接DC/DC升压模块的输入端，DC/DC升压模块的输出端也连接DC/DC降压模块的输入端；DC/DC降压模块的输出端输出直流电供开关柜内部的用电负载；CPU模块的输出端分别输出信号用于控制DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、DC/DC降压模块、充电模块和蓄电池工作。
上述直流电源装置的DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、充电模块、蓄电池、DC/DC降压模块和CPU模块安装在同一空间里，形成电源本体。
上述CPU模块的显示器与电源本体分开安装，CPU模块的显示器安装在开关柜的仪表门板上。
采用上述供电系统后，本发明在电网供电时，由直流屏内部的充电模块为直流母线提供工作电源；在电网不能供电时，由直流屏内部的后备电池为直流母线提供工作电源；当直流屏出现故障或需要检修、调试期间，由直流电源装置内部的蓄电池为开关柜提供直流操作电源，同时还可通过适当开关连锁机构，将直流电源装置的输出回馈电到直流屏的直流母线，满足其他装置用电需求。
本发明与传统的直流屏供电系统相比，具有如下优点一、每一面开关柜都配置了一台独立的直流电源装置，当开关柜内部的用电器由于某种原因引发电源故障时，可将故障隔离在该开关柜内部，不会对直流屏和直流母线产生影响；二、当直流屏、直流母线由于某种原因引发故障时，直流电源装置可将故障隔离在母线区域，不会对开关柜内部用电器产生影响；三、当直流电源装置发生故障时，只有与此相关的开关柜内部的用电器受到影响，系统的其他部分不受影响，从而使故障减至最小；四、直流电源装置内部的蓄电池通常由12只单体电池串联供电，与直流屏106只～108只(无端电池)或118只～120只(有端电池)单体电池串联供电相比，可靠性更佳；五、整个供电系统只需一个直流屏配合多个直流电源装置，直流屏造价近十万元而直流电源装置造价仅几千元，投资成本更低。
总之，本发明供电系统因在每一面开关柜与直流母线之间增加连接一台具有蓄电池的直流电源装置，这样，借助直流电源装置能够隔离故障，并借助直流电源装置内部的蓄电池可最大程度保证开关柜的工作电源，使系统的可靠性大大提高。
图1是传统直流屏集中式供电系统的结构示意图；图2是本发明隔离故障的直流电源供电系统的结构示意图；图3是本发明中直流电源装置的结构示意图；图4是本发明中直流电源装置DC/DC输入模块电路图；图5是本发明中直流电源装置DC/DC升压模块电路图；图6是本发明中直流电源装置DC/DC降压模块电路图；图7是本发明中直流电源装置充电模块电路图；图8是本发明中直流电源装置CPU模块的电路图。
具体实施例方式
请参见图2所示，本发明所揭示的隔离故障的直流电源供电系统，包括直流屏1、直流母线2、直流电源装置4和开关柜3。此直流电源装置4具体采用何种结构不受本文所示限制，只要具有蓄电池44即可，这样，整个直流电源供电系统的结构如图2所示，直流屏1的输入端INPUT接交流电源AC380V/220V，直流屏1的输出端OUTPUT接直流母线2(BUS+、BUS-)，将DC220V输送至直流母线2，若干直流电源装置4(1#至N#，具体个数由设计而定)的输入端并联在直流母线2上，直流电源装置4自带蓄电池44，各直流电源装置4的输出端分别接至开关柜3，使直流母线2经直流电源装置4向开关柜3内部的储能电机31、合闸线圈32、分闸线圈33、微机保护34、信号灯35和其他用电器36提供220V直流电源。本发明因为在传统直流供电系统中每一面开关柜3与直流母线2之间增加连接一台直流电源装置4，使系统的可靠性大大提高。
直流电源装置4采用图3所示结构为佳。直流电源装置4由DC/DC输入模块41、DC/DC升压模块42、充电模块43、蓄电池44、DC/DC降压模块45和CPU模块46六部分组成。其中，DC/DC输入模块41可以如图4所示，DC/DC升压模块42可以如图5所示，充电模块43可以如图6所示，DC/DC降压模块45可以如图7所示，CPU模块46可以如图8所示，但各模块的结构都为现有技术，不受本文图例限制。直流电源装置4的关键是各模块的连接关系DC/DC输入模块41的输入端连接外部电源(直流母线2，DC220V)，DC/DC输入模块41的输出端输出直流高压300VDC至连接DC/DC降压模压45的输入端；充电模块43的输入端也连接外部电源(直流母线2，220V DC)，充电模块43的输出端输出直流低压30V供CPU模块46工作和蓄电池44充电，且充电模块43的输出端连接DC/DC升压模块42的输入端，DC/DC升压模块42的输出端输出直流高压290V至DC/DC降压模块45的输入端。DC/DC降压模块45的输出端输出220V直流电供开关柜2内部的用电负载，如储能电机31、合闸线圈32、分闸线圈33、微机保护34、信号灯35和其他用电器36；CPU模块46的输出端分别输出信号用于控制DC/DC输入模块41、DC/DC升压模块42、DC/DC降压模块45、充电模块43和蓄电池44工作，CPU模块46可留有通讯输出端(RS485/RS232)，提供本直流电源系统工作状态信号供远程维护和管理。
此直流电源装置4使用时，若外部电源(直流屏1和直流母线2)正常，由直流屏1和直流母线2供电，经过DCDC输入模块41和DCDC降压模块45，给开关柜3提供工作电源，若外部电源(直流屏1和直流母线2)出现故障，由蓄电池44供电，经过DCDC升压模块42和DCDC降压模块45，向开关柜3提供工作电源，使系统可靠性更高。
本发明可进一步将直流电源装置4的DC/DC输入模块41、DC/DC升压模块42、充电模块43、蓄电池44、DC/DC降压模块45和CPU模块46一并安装在开关柜4的同一空间里，组成微型电源本体，既可保证输出功率，避免发热现象；还可将电源本体(含蓄电池44)与CPU单元46的显示器在空间上分开，CPU模块46的显示器安装在仪表门板，使电源本体可以安装在另外一个独立空间，蓄电池44不安装在仪表箱内，进而消除蓄电池对仪表箱内部其他用电器的影响等隐患。
权利要求
1.隔离故障的直流电源供电系统，其特征在于包括直流屏、直流母线、直流电源装置和开关柜，直流屏的输入端接交流电源，直流屏的输出端接直流母线，若干直流电源装置的输入端并联在直流母线上，各直流电源装置的输出端分别向开关柜内部的用电器提供直流电源，直流电源装置自带蓄电池。
2.如权利要求1所述隔离故障的直流电源供电系统，其特征在于直流电源装置由DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、充电模块、蓄电池、DC/DC降压模块和CPU模块六部分组成；DC/DC输入模块的输入端连接外部电源，DC/DC输入模块的输出端连接DC/DC降压模压的输入端；充电模块的输入端也连接外部电源，充电模块的输出端输出直流低压供CPU模块工作和蓄电池充电，且充电模块的输出端连接DC/DC升压模块的输入端，DC/DC升压模块的输出端也连接DC/DC降压模块的输入端；DC/DC降压模块的输出端输出直流电供开关柜的经常性负载；CPU模块的输出端分别输出信号用于控制DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、DC/DC降压模块、充电模块和蓄电池工作。
3.如权利要求2所述隔离故障的直流电源供电系统，其特征在于直流电源装置的DC/DC输入模块、DC/DC升压模块、充电模块、蓄电池、DC/DC降压模块和CPU模块安装在同一空间里，形成电源本体。
4.如权利要求3所述隔离故障的直流电源供电系统，其特征在于CPU模块的显示器与电源本体分开安装，CPU模块的显示器安装在开关柜的仪表门板上。
全文摘要
本发明公开一种隔离故障的直流电源供电系统，包括直流屏、直流母线、直流电源装置和开关柜，直流屏的输入端接交流电源，直流屏的输出端接直流母线，若干直流电源装置的输入端并联在直流母线上，各直流电源装置的输出端分别向开关柜内部的用电器提供直流电源，直流电源装置自带蓄电池。此系统可靠性高，成本低。
文档编号H02J7/34GK101013814SQ20061013541
公开日2007年8月8日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日
发明者肖艳义 申请人:肖艳义