一种直流电源供电电路的制作方法

1.本发明涉及变电站直流电源技术领域，尤其涉及一种直流电源供电电路。


背景技术：

2.变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。直流电源是变电站的重要组成部分，它作为站内二次设备的主要工作电源，是变电站的控制、保护、信号指示、自动装置、事故照明等装置的重要电源。直流电源可以为设备的持续稳定运行提供有力的保障，也在站内交流站用电事故全停情况下，其可以作为保护、控制以及通信装置能够正常运行的应急电源。
3.早期变电站的断路器多采用电磁操作机构，断路器合闸电流较大，尤其是部分进线断路器合闸电流较高，在断路器合闸操作时会造成直流电变化较大，影响直流电源电压稳定可靠。为满足直流电源设备对直流电稳定可靠的要求，设计有专用的直流合闸母线和控制母线。并且在合闸母线与控制母线之间设置硅链降压装置，可通过手动或自动两种方式，实现硅链降压分组控制投切，提高直流供电可靠性。
4.现有技术中，如图1所示，两路主、从热备份市电经自动切换装置系统分别给智能高频开关电源模块提供三相交流电源。充电模块将三相交流电转换为符合蓄电池组充电特性的可控直流电，一路连接至蓄电池组对其进行智能充电、浮充电，另一路连接至合闸回路对其进行供电。供电模块则可以将三相交流电转换为标准220v直流电，经控制馈线断路器给控制回路供电。正常工作情况下，蓄电池组处于浮充电状态，当断路器分合闸时，由充电模块及蓄电池组并联提供瞬时分、合闸大电流。硅链降压单元的两端分别连接至充电模块的输出端和供电模块的输出端，在正常情况下，硅链降压单元处于热备份状态，当供电模块故障或交流断电时由蓄电池组及充电模块经硅链降压单元降压供给控制回路供电。当交流断电时，所有直流负荷回路都由蓄电池组供电。此外，合闸回路和控制回路均连接有绝缘监测单元，绝缘监测单元能够对各支路绝缘状况实时巡检。交流配电单元、充电模块、供电模块、蓄电池组、硅链降压单元、合闸回路和控制回路均连接至监控装置，监控装置可实现系统管理、控制和报警，同时与后台监控系统通信，组成综合自动化系统。然而，硅链降压单元会提高整个接线的复杂程度，增加了设备的制造成本，同时也提升了操作的难度，容易造成直流系统运行过程中可能因暂态过电压使硅元件发生击穿或内部开路，对直流系统供电的可靠性造成影响，提升了故障率，并极大地提高了安全隐患。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种直流电源供电电路。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种直流电源供电电路，包括：
8.低压交流母线，所述低压交流母线用于连接外部的交流进线；
9.充电模块，所述充电模块与所述低压交流母线连接，所述充电模块能够接收所述低压交流母线输入的交流电，并能够输出直流电；
10.直流充电母线，所述直流充电母线与所述充电模块连接，所述直流充电母线能够接收来自所述充电模块的直流电；
11.直流总控母线，所述直流总控母线经由第一直流断路器与所述直流充电母线连接，所述直流总控母线能够接收来自所述直流充电母线的直流电；
12.直流分段控母，所述直流分段控母用于连接外部用电设备，所述直流分段控母经由直流断路器与所述直流总控母线连接，所述直流分段控母能够将来自所述直流总控母线的直流电传输至外部用电设备。
13.可选地，所述直流电源供电电路还包括蓄电池组，所述蓄电池组经由隔离开关连接至所述直流总控母线，所述蓄电池组能够为所述直流总控母线提供直流电。
14.可选地，所述蓄电池组和所述直流总控母线之间还设置有电池熔断器。
15.可选地，所述充电模块的数量为m，其中，m为小于等于7的正整数。
16.可选地，所述低压交流母线和所述充电模块之间还设置有三相交流断路器，其中，所述低压交流母线包括a相母线、b相母线、c相母线和中性线n，所述a相母线、所述b相母线和所述c相母线依次连接至所述三相交流断路器的a、b、c三相电源的一端，所述a、b、c三相电源的另一端连接至所述充电模块的交流输入端。
17.可选地，所述充电模块的直流输出端包括正极输出端和负极输出端，所述正极输出端和所述负极输出端分别连接所述直流充电母线的正排和负排，所述直流充电母线的正排和负排经由所述第一直流断路器分别连接至所述直流总控母线的正排和负排，所述直流总控母线的正排和负排经由所述直流断路器分别连接所述直流分段控母的正排和负排。
18.可选地，所述直流总控母线的正排和负排之间设置有绝缘检查装置。
19.可选地，所述直流分段控母的数量为至少两个，相邻的所述直流分段控母之间连接设置有母线联络隔离开关。
20.可选地，所述直流分段控母的数量小于等于16个。
21.可选地，所述充电模块还连接总控装置，所述总控装置具有监控器，所述监控器能够对所述充电模块进行监控，并能够在所述充电模块发生故障或者异常电压时情况进行报警和记录。
22.本发明技术方案的主要优点如下：
23.本发明提供的直流电源供电电路具有充电模块，通过该充电模块可将三相交流电整流为直流电，之后，充电模块先将直流电传输至直流充电母线，直流充电母线经由直流断路器将直流电传输至直流总控母线，直流总控母线再通过直流断路器分别接线至直流ⅰ段控母和直流ⅱ段控母，最后在直流ⅰ段控母和直流ⅱ段控母上通过各馈出线直流断路器分别给各路直流电源负荷供电。此外，直流总控母线还连接有蓄电池组，当交流电源失电时，蓄电池组可以给直流总控母线供电，以保证电路能够正常运行。由此，该直流电源供电电路能满足直流电源负荷安全用电要求，确保了直流电源系统供电运行可靠，且具有投资小、接线操作简便、直流电源故障率低等优点。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为现有技术中的一种直流电源供电电路的结构示意图；
26.图2为根据本发明的一个实施方式中的直流电源供电电路的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
29.在根据本发明的一个实施方式中，提供了一种直流电源供电电路，该直流电源供电电路能够将交流电转化为直流电，并将直流电传输至用电设备。该直流电源供电电路能够满足直流电源负荷安全用电需求，可以确保直流电源供电系统稳定运行，能够简化接线操作，降低故障率，同时可以减少投资成本。
30.具体地，如图2所示，本实施方式中的直流电源供电电路包括低压交流母线、充电模块、直流充电母线、直流总控母线和直流分段控母。
31.其中，低压交流母线用于连接外部的交流进线，其能够接收来自外部交流进线输入的交流电。交流进线包括三个相线和中性线n，相对应地，低压交流母线包括能够分别与交流进线相互连接的a相母线tma、b相母线tmb、c相母线tmc、中性线tmn。
32.充电模块与低压交流母线连接，充电模块能够接收低压交流母线输入的交流电，并能输出直流电。在本实施方式中，低压交流母线和充电模块之间还设置有三相交流断路器，低压交流母线中的a相母线tma、b相母线tmb和c相母线tmc依次连接至三相交流断路器的a、b、c三相电源的一端，a、b、c三相电源的另一端连接至充电模块的交流输入端，以实现交流电的传输。
33.进一步地，充电模块的数量为m，其中，m为小于等于7的正整数。
34.例如，在图2中，本实施方式中的充电模块有n块，按顺序依次编号为1n1、1n2、直至1nn。充电模块1n1经由三相交流断路器1mk1连接至低压交流母线，依次类推，充电模块1nn经由三相交流断路器1mkn连接至低压交流母线。可以理解，低压交流母线tma、tmb、tmc连接三相交流断路器1mk1的a、b、c三相电源的一端，a、b、c三相电源的另一端连接充电模块1n1的交流输入端；低压交流母线tma、tmb、tmc连接三相交流断路器1mkn的a、b、c三相电源的一端，a、b、c三相电源的另一端连接充电模块1nn的交流输入端。由此，低压交流母线能够经由多个三相交流断路器连接多个充电模块。
35.直流充电母线与充电模块连接，直流充电母线能够接收来自充电模块的直流电。
36.在本实施方式中，所有的充电模块的直流输出端均包括正极输出端和负极输出端，直流充电母线包括正排1cm+和负排1cm-，充电模块的正极输出端和负极输出端能够分别连接至直流充电母线的正排1cm+和负排1cm-。也就是说，所有充电模块的正极输出端和
负极输出端均连接至直流充电母线的正排和负排，以此实现所有充电模块的直流电的传输。
37.直流总控母线经由第一直流断路器1ck1与直流充电母线连接，直流总控母线能够接收来自直流充电母线的直流电。
38.在本实施方式中，直流总控母线包括正排1km+和负排1km-，直流充电母线的正排1cm+和负排1cm-能够经由第一直流断路器1ck1分别连接至直流总控母线的正排1km+和负排1km-，以此实现直流电的进一步传输。
39.优选地，直流总控母线的正排1km+和负排1km-之间还设置有绝缘检查装置izn2，以实现对直流总控母线电压的实时采样和监测。
40.直流分段控母用于连接外部用电设备，直流分段控母经由直流断路器与直流总控母线连接，直流分段控母能够将来自直流总控母线的直流电传输至外部用电设备。
41.在本实施方式中，直流分段控母的数量为至少两个，相邻的直流分段控母之间连接设置有母线联络隔离开关。优选地，直流分段控母的数量小于等于16个。
42.示例性地，直流分段控母包括直流i段控母、直流ii段控母，直流i段控母1km1+、1km1-连接有多路馈出直流线路，例如第一馈出直流断路器km1+、km1-，第二馈出直流断路器km2+、km2-，第n馈出直流断路器kmn+、kmn-；直流ⅱ段控母1km2+、1km2-有多路馈出直流线路，例如第一馈出直流断路器km1+、km1-，第二馈出直流断路器km2+、km2-，第n馈出直流断路器kmn+、kmn-。
43.直流ⅰ段控母1km1+、1km1-和直流ⅱ段控母1km2+、1km2-之间设置有母线联络隔离开关lk。
44.直流ⅰ段控母1km1+、1km1-可以通过第二直流断路器fk1连接至直流总控母线的正排1km+和负排1km-；直流ⅱ段控母1km2+、1km2-可以通过第三直流断路器fk2连接至直流总控母线的正排1km+和负排1km-。
45.进一步地，直流电源供电电路还包括蓄电池组，蓄电池组经由隔离开关连接至直流总控母线，蓄电池组能够为直流总控母线提供直流电。此外，为了保证安全，蓄电池组和直流总控母线之间还设置有电池熔断器。
46.在本实施方式中，直流总控母线的正排1km+、负排1km-通过隔离开关1dk1以及电池熔断器1rd1、1rd2与蓄电池组连接。在一个具体的实施例中，变电站直流电源的电压为220v，蓄电池组的电池容量可为200ah。由此，对于单节电池额定电压为2v的蓄电池组，只需配置104节；对于单节电池额定电压为12v的蓄电池组，只需配置17节。母线电压为230v左右，都可满足直流设备对直流电源的技术和安全要求。
47.优选地，充电模块还连接总控装置1zn1，总控装置1zn1具有监控器，监控器能够对充电模块进行监控，并能够在充电模块发生故障或者异常电压时情况进行报警和记录，还可以将相关的信息发送至后台服务器。
48.为了保证该直流电源供电电路能够有效地运行，低压交流母线可以连接两路低压交流电源的交流进线，当其中一路交流电源失电后，可以自动或手动切换至由另一路交流电源供电。
49.此外，本实施方式中的交流母线和直流母线均可选用铜母线排。
50.本实施方式中的直流电源供电电路具有以下优点：
51.本发明提供的直流电源供电电路具有充电模块，通过该充电模块可将三相交流电整流为直流电，之后，充电模块先将直流电传输至直流直流充电母线，直流直流充电母线经由直流断路器将直流电传输至直流总控母线，直流总控母线再通过直流断路器分别接线至直流ⅰ段控母和直流ⅱ段控母，最后在直流ⅰ段控母和直流ⅱ段控母上通过各馈出线直流断路器分别给各路直流电源负荷供电。此外，直流总控母线还连接有蓄电池组，当交流电源失电时，蓄电池组可以给直流总控母线供电，以保证电路能够正常运行。由此，该直流电源供电电路能满足直流电源负荷安全用电要求，确保了直流电源系统供电运行可靠，且具有投资小、接线操作简便、直流电源故障率低等优点。
52.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
53.最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。