用于变电站预制舱的分布式直流电源模块的制作方法

本实用新型涉及一种变电站的站用电源，特别是一种用于变电站预制舱的分布式直流电源模块。

背景技术：

变电站的站用电源一般由交流电源、直流电源、通信电源、蓄电池组等几个部分组成。在采用预制舱式组合设备的变电站中，变电站的站用电源采用集中成套布置，交直流系统屏柜通常布置在二次设备室内，通过电缆辐射供电给户内、户外一二次设备与户外预制舱中的直流分屏，直流分屏再通过电缆辐射式供电给舱内设备。当变电站规模较大、蓄电池容量较大时，站内还需设置独立蓄电池室，集中布置蓄电池组。在110kV变电站中，二次设备室内交直流系统屏柜通常为8~9面屏，每个预制舱内直流分屏通常为1~2面屏。在220kV变电站中，二次设备室内交直流系统屏柜通常为10~14面屏，每个预制舱内直流分屏通常为1~2面屏。然而这种集中供电方式却存在有以下不足之处：

首先，为节约占地，通过设计优化，变电站占地面积在不断减小。然而目前的交直流系统屏柜数量难以缩减，限制了二次设备室尺寸，甚至还须增加蓄电池室，使得变电站的建筑面积、占地面积难以进一步压缩，此问题在城市变电站尤为突出。

其次，传统的直流系统与蓄电池组集中成套布置，蓄电池维护或更换时须整组停运，不仅增加了运维的复杂度，站内所有二次设备同时失去备用直流电源，影响二次系统可靠性。

另外，通常变电站内一次设备不会一次上齐，二期、三期工程往往十余年后竣工。但是为了后期扩建不停电，直流系统须按照终期规模在一期工程中上齐，导致变电站全生命周期过程中蓄电池利用率低。而蓄电池寿命往往只有5~7年使用寿命，蓄电池即使低负载也须定期更换、浪费严重。

最后，交直流系统集中设置，通过电缆为全站设备辐射式供电。当直流系统故障时，会导致全站保护设备失电，安全隐患严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效节约占地、确保二次系统运行可靠性、不浪费蓄电池资源的用于变电站预制舱的分布式直流电源模块。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：

用于变电站预制舱的分布式直流电源模块，其结构要点在于，包括有交流进线开关、交直流转换子模块、蓄电池单元和直流升压子模块；交流进线开关一端连接交流市电，另一端接入交直流转换子模块，交直流转换子模块的输出端连接直流输出母线，而直流输出母线一方面通过模拟开关连接蓄电池单元，另一方面接入直流升压子模块，直流升压子模块通过直流出线开关接入屏柜供电；预制舱中每个直流屏柜的上部均安置有所述的直流电源模块。

所述交流市电为220V交流电源，其通过交流进线开关接入交直流转换子模块（AC/DC子模块），整流为12V直流电源接入直流输出母线，一方面为蓄电池单元浮充电；另一方面接入直流升压子模块（DC/DC升压子模块），通过DC/DC升压子模块输出220V直流电源，最后再通过内置直流出线开关输出至柜内负载。当交流进线失去电压时，则交流进线开关断开，蓄电池单元开始放电，经由直流输出母线连接到DC/DC升压子模块，通过DC/DC子模块输出220V直流电源为柜内负载供电。由工作原理可见，直流电源模块为其负载提供了整流升压、蓄电池升压两路交流热备用输出，可靠性大为提高；柜内可根据设备需要配置两套直流电源模块，进一步提高可靠性。

这样，将整个预制舱原来集中于直流屏柜的直流电源拆分成若干直流电源模块，然后根据预制舱中的需要，分布式地安装到需要直流电源的屏柜上方，有效利用了预制舱的垂直空间，由此省略了预制舱中的直流屏柜，能够增加二次设备的设计尺寸，或者节约占地；另外，由于将蓄电池室分成互不干扰的蓄电池单元，一旦出现蓄电池单元故障，也只需要停运其对应的屏柜即可，不至于使得站内的二次设备都失去备用直流电源，而且每个直流电源模块均独立运行，分散布置，某一直流电源模块的故障或者检修都不会影响到其他模块的运行，因此不仅方便运维，而且大大提高二次系统运行可靠性；最后，直流系统可以根据二次设备的工期逐步配置，无需一次到位，因此蓄电池的利用率大大提高，避免了浪费，降低工程造价。

本实用新型可以进一步具体为：

还包括有控制单元、I/V转换器和电流互感器，I/V转换器为电压采集器，I/V转换器和电流互感器均安装于交流进线开关的进线端，而控制单元的数据采集端分别连接I/V转换器、电流互感器和蓄电池单元，控制单元的控制端分别连接交流进线开关、直流出线开关和模拟开关。

控制单元根据I/V转换器、电流互感器和蓄电池单元提供的电压和电流信号进行监测，当控制单元监测到交流进线失去电压时，则控制交流进线开关断开。当控制单元监测到某个蓄电池故障时，控制相应的模拟开关断开，等待更换电池。当控制单元监测到某个子模块故障时，控制交流进线开关与出线开关断开，上传告警信号给变电站监控系统后台。

综上所述，本实用新型提供了一种用于变电站预制舱的分布式直流电源模块，将整个预制舱原来集中于直流屏柜的直流电源拆分成若干直流电源模块，然后根据预制舱中的需要，分布式地安装到需要直流电源的屏柜上方，而所述的直流电源模块为其负载提供了整流升压、蓄电池升压两路交流热备用输出。优点在于，能够提高二次设备室空间利用，节约占地；方便运维，而且大大提高二次系统运行可靠性；蓄电池的利用率大大提高，避免了浪费，降低工程造价。

附图说明

图1为本实用新型所述用于变电站预制舱的分布式直流电源模块的原理结构示意图。

图2为本实用新型所述用于变电站预制舱的分布式直流电源模块在预制舱屏柜中的结构示意图。

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1、2，用于变电站预制舱的分布式直流电源模块，包括有交流进线开关AK、交直流转换子模块（AC/DC子模块）、蓄电池单元和直流升压子模块（DC/DC子模块）；交流进线开关AK接入端连接交流市电AC220母线，输出端接入AC/DC子模块，AC/DC子模块的输出端连接模块内直流输出母线（DC12V母线），而DC12V母线一方面通过模拟开关MK连接蓄电池单元，另一方面接入直流升压子模块（DC/DC子模块），DC/DC子模块通过直流出线开关DK接入屏柜供电。

为了提高运行效率，在模块内设置有控制单元和电量采集单元，电量采集单元包括有I/V转换器和电流互感器CT，I/V转换器（电流/电压转换器）安装在交流进线开关AK的接入端，电流互感器CT有两个，分别安装在交流进线开关AK的接入端和直流出线开关DK的输出端。控制单元与模块内的各个部件连接见图1所示的虚线部分，其中与AK、DK和MK的连接为控制输出，其他均为数据监测采集，当控制单元监测到交流进线失去电压时，则控制交流进线开关断开。当控制单元监测到某个蓄电池故障时，控制相应的模拟开关断开，等待更换电池。当控制单元监测到某个子模块故障时，控制交流进线开关与出线开关断开，上传告警信号给变电站监控系统后台。

如附图2所示，预制舱中每个直流屏柜的上部均安置有所述的直流电源模块，交流市电是沿着柜顶分布的，本实施例中，1个主变间隔有2套保护装置和3套测控装置，组两面屏柜，两套保护需要两套独立的220V直流电源，可在保护柜上部布置2套直流电源模块（A，B），分别为两套保护供电。3套测控装置可共用1套220V直流电源，可在测控柜上部布置1套直流电源模块，同时为3台测控装置供电，考虑保护可靠性与负载，可在柜上部布置2套直流电源模块（1,2），输出端并联，为3台装置供电。2套直流电源模块互为备用，一套检修，不影响柜内设备运行，提高可靠性。

本实用新型未述部分与现有技术相同。