分散式智能直流电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及发电厂、变电站建设领域，具体提供了一种分散式智能直流电源，包括智能电池模块，智能电池模块包括单只蓄电池，蓄电池分别与AC/DC降压模块的输出端和DC/DC升压模块的输入端并联，AC/DC降压模块和DC/DC升压模块分别与用于采集蓄电池状态信息的CPU智能模块相连接，DC/DC升压模块的输出端与防冲击及储能电路模块的输入端相连接，AC/DC降压模块的输入端为智能电池模块的交流输入端，防冲击及储能电路模块的输出端为智能电池模块的直流输出端，DC/DC升压模块设置有均流线，CPU智能模块通过通信接口与后台服务器相连接。本实用新型具有体积小、重量轻、配置灵活的特点，改变传统直流系统只有一套直流系统为各个馈出供电的方式，为由多套分散式智能电源单独为各负载提供直流电源。
【专利说明】分散式智能直流电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发电厂和变电站的直流供电领域，具体涉及一种分散式智能直流电源。
【背景技术】
[0002]变电站、开闭所、工矿企业等使用的传统直流系统大部分由蓄电池组、充电装置及直流屏、电池巡检、开关量检测等设备构成，广泛应用于各种类型的发电厂和变电站等领域，是一种在正常和各种事故情况下都能保证可靠供电的电源系统，可以说是一种直流不停电电源系统。直流电源系统是各种电厂、变电站、控制室、机房等至关重要的一个部分，如直流系统故障无法正常工作，那么将会造成整个二次设备、一次设备的控制电源等直流电源缺失，直流系统的失效将使一次开关设备(断路器、负荷开关等)陷于无法动作地危险处境。蓄电池是直流系统的心脏，蓄电池组是由多只2V?12V电池从9节到108节串联方式组成，多个蓄电池叠加后得到相应的IlOV或者220V电源。然而蓄电池组，容易出现事故，例如单只蓄电池内部质量问题，造成整组蓄电池不能正常带载；单只蓄电池连接线问题，造成整组蓄电池不能正常带载；蓄电池组中最差一只蓄电池容量决定整组蓄电池容量，使在全站交流系统失电情况下蓄电池组不能发挥应有作用；新更换蓄电池与原运行电池性能不匹配，造成整组电池性能迅速下降。同时串联蓄电池组不能在线维护。因铅酸蓄电池组容量的记忆效应，只能靠定期离线全容量核容实验才能真正确定实际容量。即使发现蓄电池内部质量问题也不能进行在线更换维护。需将备用蓄电池组并联带载，再退出问题蓄电池组维护。虽然变电站蓄电池组配有蓄电池巡检装置，但在串联模式下，巡检装置只能对单体电池端电压进行监测，无法对其实际容量进行在线监测。由于铅酸蓄电池组一次投资、二次维护成本较大。串联蓄电池组冗余方案只能采用相同数量串联蓄电池组作为备用，经济性不好。同时除蓄电池组本身成本较高外，专用蓄电池房等基建投资也较大。按照规程规定，蓄电池组容量超过200Ah时，其体积和重量均比较大，同时考虑到铅酸蓄电池可能产生的氢气泄露，一般均要求设置独立的蓄电池室，这一部分的土建基建投资也较大。常规维护中蓄电池端电压校验、核容实验等工作占较大工作比重。当变电站需要突破规模进行扩建时，已有的蓄电池容量也需要同步扩充。由此导致充电机、蓄电池组、蓄电池室、蓄电池电力电缆的全面更换，导致成本浪费。
实用新型内容
[0003]针对上述技术问题，本实用新型提供了一种分散式智能直流电源，改变传统直流系统只有一套直流系统为各个馈出供电的方式，为由多套分散式智能电源单独为各负载提供直流电源。
[0004]本实用新型提供了一种分散式智能直流电源，包括智能电池模块，智能电池模块包括单只蓄电池，蓄电池分别与AC/DC降压模块的输出端和DC/DC升压模块的输入端并联，AC/DC降压模块和DC/DC升压模块分别与用于采集蓄电池状态信息的CPU智能模块相连接，DC/DC升压模块的输出端与防冲击及储能电路模块的输入端相连接，AC/DC降压模块的输入端为智能电池模块的交流输入端，防冲击及储能电路模块的输出端为智能电池模块的直流输出端，DC/DC升压模块设置有均流线，CPU智能模块通过通信接口与后台服务器相连接。智能电池模块将单只蓄电池与匹配的AC/DC降压模块并联，再通过DC/DC升压模块获得直流母线额定电压。正常情况下，智能电池模块将外部输入的交流电源通AC/DC降压、DC/DC升压变换转换为负载所需的直流电源，同时对单只蓄电池进行浮充电；事故情况下，由智能电池模块内的蓄电池通过DC/DC升压模块对负载放电，提供事故状态下的直流电源。CPU智能模块通过AC/DC降压模块和DC/DC升压模块采集蓄电池的电流、电压、核容变化和温度信息，并传送至后台服务器。后台服务器接收有关信息后对其进行分析处理，并发送用于调节蓄电池状态的控制命令，CPU智能模块接收有关命令后，对智能电池模块的各组件状态进行调节，实现输出电压和输出电流的设置。
[0005]所述分散式智能直流电源包括多个并联的智能电池模块，智能电池模块上的均流线相互并联。各智能电池模块的输入端为同一交流电源，输出端均连接至直流母线，实现并联。相互并联的均流线实现稳定分流的作用。智能电池模块输出直流电源至直流母线上，再由直流母线经过一只直流馈线总开关将电源送至KM母线上，各馈线开关从KM母线引接直流电源供各负载使用。所述分散式智能直流电源放置于负载设备内，直接为负载供电。同时分散式智能直流电源可依据负荷性质及分布情况，结合变电站电气总平面布置、继电器小室或二次设备室布置进行灵活配置，比如:采用一套分散式智能直流电池组件集中组屏布置；按电压等级、按各小室区域布置、按配电装置区域分布情况，采用多套智能直流电源，就近分布式组屏布置。按间隔或者屏柜，每间隔/屏柜分别布置一个智能电池模块。通信电源单独配置一套智能直流电源。每套分散式智能电池组件的智能电池模块数量和模块内蓄电池容量应根据所供负荷的大小和供电时间计算确定。
[0006]本实用新型利用智能蓄电池模块技术，实现一个智能模块配一个蓄电池的分散式智能直流电源，具有体积小、重量轻、配置灵活的特点，可以直接安装于负载设备内，由分散式智能直流电源直接为负载设备供直流电。智能电池模块具备温度检测功能，通过监测各主要部分的温度，了解设备运行状态并对系统进行相应的控制；智能电池模块可实现输出电压、电流值的设置，满足各负载对于不同容量、电压、电流的需求。分散式智能直流电源具有使用范围宽，可替换性强，便于改造的特点，可直接安装与各负载的开关柜中，对原系统的利用率大为提升，在保证正常使用的前提下，节约了再次投资的成本。本实用新型设置在开关柜内，可减少电缆的使用量，节约一次设备投资，取消了蓄电池试验开关和相关配套设备，在总台数不多时，其总价低于直流屏系统，可降低工程总造价；同时在运行时可减少线损，减少备件，节约运行成本。本实用新型采用分布式的供电方式，当某一回路发生故障时，其他回路的电源装置不受影响，避免出现一点故障全站无电源，与集中供电的直流屏相比，其总体可靠性得以极大提高。由于每一个智能电池模块具有带电插拔退出运行的功能，当采用并联供电方式时，如有个别模块装置退出运行，可由其它的模块或备用的模块来更换此退出运行的模块，由此实现其它装置暂时提供电源，实现在线互备用，提高供电可靠性。当直流系统根据需要扩充时，分散式智能直流电源系统扩容只需在新增负载柜内相应地增加智能电池模块，避免了更换整套直流系统所带来的成本增加及减少更换过程对生产的影响。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的示意图
[0008]图2为具体实施例1的示意图
[0009]图3为具体实施例2的示意图
【具体实施方式】
[0010]下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明:
[0011]本实用新型提供了一种分散式智能直流电源，包括智能电池模块，智能电池模块包括单只蓄电池，蓄电池分别与AC/DC降压模块的输出端和DC/DC升压模块的输入端并联，AC/DC降压模块和DC/DC升压模块分别与用于采集蓄电池状态信息的CPU智能模块相连接，DC/DC升压模块的输出端与防冲击及储能电路模块的输入端相连接，AC/DC降压模块的输入端为智能电池模块的交流输入端，防冲击及储能电路模块的输出端为智能电池模块的直流输出端，DC/DC升压模块设置有均流线，CPU智能模块通过通信接口与后台服务器相连接。所述分散式智能直流电源包括多个并联的智能电池模块，智能电池模块上的均流线相互并联。
[0012]如图所示，外部的交流电输出端与AC/DC降压模块的输入端相连接，AC/DC降压模块的输出端与蓄电池并联。正常情况下，智能电池模块将外部输入的交流电源通过AC/DC、DC/DC变换后转换为负载所需的直流电源，同时对单只蓄电池进行浮充电；事故情况下，由蓄电池放电，通过DC/DC升压模块对蓄电池提供的电源进行升压，通过防冲击及储能电路模块的处理后对负载放电，提供事故状态下负载所需的直流电源。
[0013]蓄电池内部设置有温度传感器，CPU智能模块通过AC/DC降压模块和DC/DC升压模块采集蓄电池内部的电压、电流、温度和核容变化信息，并将相关信息传送至后台服务器。经过分析处理后，后台向CPU智能模块发送调节电压或电流的命令，CPU智能模块接收命令后，调节AC/DC降压模块和DC/DC升压模块，实现输出输入电压电流的控制，满足不同负载对于容量、电压和电流的需求，以及在线核容的管理。后台服务器实现对单只蓄电池的监测与控制，有效保证分散式智能直流电源的可靠性。
[0014]本实用新型可依据负荷性质及分布情况，结合变电站电气总平面布置、继电器小室或二次设备室布置进行灵活配置，利用智能直流电源进行组屏布置，即将多个智能电池模块并联，形成一套分散式智能直流电源，其中智能电池模块的的组件数量和蓄电池容量应根据所供负荷的大小和供电时间计算确定。考虑全站直流操作电源系统主要有以下几种方案:
[0015](I)全系统采用一套分散式智能直流电源集中组屏布置。
[0016](2)按电压等级、按各小室区域布置、按配电装置区域分布情况，采用多套分散式智能直流电源，就近分布式组屏布置。
[0017](3)按间隔或者屏柜，每间隔/屏柜分别布置I台智能电池模块。
[0018](4)通信电源单独配置一套分散式智能直流电源。
[0019]具体实施例1如图2所示，分散式智能直流电源用于35kV变电站时，35kV变电站直流电源系统按单母线设置。各智能电池模块相互并联，输出直流电源至直流母线上，再由直流母线经过一只直流馈线总开关将电源送至KM母线上，各馈线开关从KM母线引接直流电源供各负载使用。
[0020]具体实施例2如图3所示，分散式智能直流电源用于IlOkV变电站时，根据分散式智能直流电源的特性和变电站各负荷性质，各分散式智能直流电源设置独立的、单母线直流系统。每个独立的直流系统配置了 -8只并联智能电池模块，由模块输出直流电源至直流母线上，再由直流母线经过一只直流馈线总开关将电源送至KM母线上，各馈线开关从KM母线引接直流电源供各负载使用。其中:KM1为双重化电源负荷、UPS、事故照明10kV/35kV配电装置的第一套电源，同名双回的一条线路电源，其容量按照该站二次负荷的总和考虑；KM2为双重化电源负荷、UPS、事故照明10kV/35kV配电装置的第二套电源，同名双回的另外一条线路电源，其容量按照该站二次负荷的总和考虑(注:为了保证重要负荷供电可靠性，KMl与KM2之间设置有联络开关);KM3为时钟同步、母差、故障录波、网络分析仪等独立电源设备负荷；ITM为通信负荷。
[0021]本实用新型设置于各负载的开关柜中，当某一回路发生故障时，其他回路的电源装置不受影响，避免出现一点故障全站无电源，与集中供电的直流屏相比，其总体可靠性得以极大提高。由于每一个智能电池模块装置具有带电插拔退出运行的功能，当采用并联供电方式时，如有个别模块退出运行，可由其它分散式智能直流电源的智能电池模块或备用的模块来更换此退出运行的模块。由此实现其它装置暂时提供电源，实现在线互备用，提高供电可靠性。当直流系统根据需要扩充时，操作人员只需在新增负载柜内相应地增加智能电池模块，即可实现分散式智能直流电源扩容，避免了更换整套直流系统所带来的成本增加及减少更换过程对生产的影响。
[0022]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术 人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种分散式智能直流电源，其特征在于包括智能电池模块，智能电池模块包括单只蓄电池，蓄电池分别与AC/DC降压模块的输出端和DC/DC升压模块的输入端并联，AC/DC降压模块和DC/DC升压模块分别与用于采集蓄电池状态信息的CPU智能模块相连接，DC/DC升压模块的输出端与防冲击及储能电路模块的输入端相连接，AC/DC降压模块的输入端为智能电池模块的交流输入端，防冲击及储能电路模块的输出端为智能电池模块的直流输出端，DC/DC升压模块设置有均流线，CPU智能模块通过通信接口与后台服务器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种分散式智能直流电源，其特征在于包括多个并联的智能电池模块，智能电池模块上的均流线相互并联。
【文档编号】H02J7/34GK203377670SQ201320447859
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】杨兵, 刘莉, 罗志娟, 鲁万新, 彭丰 申请人:湖北省电力勘测设计院, 国网湖北省电力公司