一种并联型直流电源管理系统及方法与流程

本发明涉及直流电源管理，尤其涉及一种并联型直流电源管理系统及方法。

背景技术：

1、在变电站、数字机房和配电机房等直流电源系统中，传统的串联型直流系统，由于电池串联，电池一致性要求高，其中一个落后电池，影响整个直流系统，系统可靠不高；现有的一体式电池并联模块，将交流和直流整合在一起，模块控制复杂、成本高；并且系统走线复杂，不利于生产和旧站的改造施工。

2、因此，有必要提供一种并联型直流电源管理系统及方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种并联型直流电源管理系统及方法，在不改变原有直流系统构造的情况下，仅对电池侧进行设计改造，就能完成系统升级，达到并联电源的效果，可减少系统设计，简化施工难度，提高工程施工效率；同时，将充电单元远离电池单元布置，有利系统热管理，提高电池寿命和系统可靠性。

2、本发明提供了一种并联型直流电源管理系统，包括：

3、配置模块，用于配置并联型直流电源的充放电管理架构；

4、控制模块，用于根据交流输入进线和直流母线的工作状态，基于充电管理架构，控制双向直流转直流转换器并联单元的充放电状态；

5、管理模块，用于依托充电管理架构中的智慧管理单元，管理双向直流转直流转换器并联单元的充放电进程。

6、进一步地，充电管理架构包括：交流输入进线单元、若干个充电单元、直流母线、交流母线、若干个双向直流转直流转换器并联单元、若干个电池单元、若干个馈线单元、故障录波单元和智慧管理单元；

7、交流输入进线单元连接交流母线，交流母线连接充电单元，充电单元连接直流母线，直流母线连接双向直流转直流转换器并联单元，直流母线连接馈线单元，双向直流转直流转换器并联单元连接电池单元，电池单元通过续流回路连接直流母线；智慧管理单元与交流输入进线单元、故障录波单元、充电单元、双向直流转直流转换器并联单元和馈线单元相连接。

8、进一步地，控制模块包括交流输入控制子模块和交流输入失电控制子模块；

9、交流输入控制子模块，用于在交流输入进线正常时，交流输入进线单元输入电能，通过充电单元，为直流母线提供能量，直流母线向馈线单元和双向直流转直流转换器并联单元提供能量，双向直流转直流转换器并联单元为电池单元中的电池充电；

10、交流输入失电控制子模块，用于在交流输入进线失电或直流母线电压异常时，电池单元中的电池提供电能给双向直流转直流转换器并联单元，双向直流转直流转换器并联单元反向放电为直流母线提供能量，直流母线向馈线单元提供能量。

11、进一步地，管理模块包括充放电状态监控子模块和电池核容管理子模块；

12、充放电状态监控子模块，用于在交流输入进线正常时，通过双向直流转直流转换器并联单元为电池单元中的电池充电，并监控电池单元中电池在充电过程中的充电状态；充电状态包括均充状态和浮充状态；直流母线电压异常时，通过双向直流转直流转换器并联单元向直流母线放电，保持直流母线的正常供电。

13、电池核容管理子模块，用于在交流输入进线正常时，智慧管理单元向单个双向直流转直流转换器并联单元发送核容命令，双向直流转直流转换器并联单元反向放电为直流母线提供能量，当电池单元放出能量达到设定容量值或电压值与预设的放电终止电压值相等时，双向直流转直流转换器并联单元停止反向放电进程，随即双向直流转直流转换器并联单元启动为电池单元充电过程，当电池单元容量充电过程完成后，智慧管理单元向智慧管理单元反馈核容结果；若存在若干个双向直流转直流转换器并联单元，双向直流转直流转换器并联单元按设定控制逻辑及顺序，为若干个电池单元进行核容。

14、进一步地，电池核容管理子模块还包括电池健康状态判定分子模块；

15、电池健康状态判定分子模块，用于通过智慧管理单元获取电池单元在放电过程中的若干个电压值和若干个电流值，将电压值和电流值作为纵坐标，将放电时间作为横坐标，绘制生成电压随时间演变过程的电压曲线、以及电流随时间演变过程的电流曲线，基于电压曲线和电流曲线，利用数据分析模型，对电池进行健康状态判定。

16、进一步地，管理模块还包括充放电异常处理子模块；

17、充放电异常处理子模块，用于通过获取充电单元、直流母线和电池单元的充放电异常数据，并对充放电异常数据进行分析，获得充放电异常处理方案。

18、进一步地，充放电管理架构还包括：将馈线单元设置在屏柜、或箱体中，将充电单元设置在屏柜、或箱体中，将双向直流转直流转换器并联单元和电池单元就近布局设置在屏柜、箱体或电池架中。

19、进一步地，充电状态监控子模块还包括充放电状态转换控制评估应对分子模块，用于评估充放电状态转换是否满足评估条件，若不满足，则评估预设的应对策略后，选择合理的应对策略进行应对；充放电状态转换控制评估应对分子模块包括：

20、设置充放电状态转换控制时对应的电池荷电状态标准值；获取充放电状态转换控制时对应的电池荷电状态测试值，获取电池荷电状态测试值与电池荷电状态标准值的差值；

21、若差值大于预设的差值阈值，则中止充放电状态转换；若差值小于预设的差值阈值，则将差值设为第一差值；根据第一差值的大小，根据预设的第一差值与应对方案匹配库，选择相匹配的应对方案；应对方案包括提高充电电流和应用充电电流延长充电周期的若干个充电电流-充电周期的组合项；应对方案还包括终止放电状态。

22、根据预设的温度预测模型，在采用组合项进行应对时，预测获得电池的温度上升速率，选择温度上升速率小于预设的温度上升速率阈值，并且温度上升速率最小的组合项进行应对。

23、进一步地，对电池进行健康状态判定还包括：

24、根据电压曲线和电流曲线，获取影响电池健康状态的若干个参数，将参数依托多项式回归算法，获得电池健康值计算模型；

25、基于电池健康值计算模型，计算获得电池的若干个核容周期的若干个健康值；将健康值记录在预设的坐标系中，生成健康值跟踪曲线；获取健康值跟踪曲线的分段斜率变化值和健康值突变次数；基于分段斜率变化值和健康值突变次数，生成健康值评定级别分级标准；

26、根据健康值评定级别分级标准，对电池健康值进行评定，若某一核容周期后，电池健康值达到高风险级别时，对电池进行告警以及更换处理。

27、一种并联型直流电源管理方法，包括：

28、s1：配置并联型直流电源的充放电管理架构；

29、s2：根据交流输入进线和直流母线的工作状态，基于充放电管理架构，控制并联型直流电源的充放电；

30、s3：依托充电管理架构中的智慧管理单元，管理双向直流转直流转换器并联单元的充放电进程。

31、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

32、本发明提供了一种并联型直流电源管理系统及方法，在不改变原有直流系统构造的情况下，仅对电池侧进行设计改造，就能完成系统升级，达到并联电源的效果，可减少系统设计，简化施工难度，提高工程施工效率；同时，将充电单元远离电池单元布置，有利系统热管理，提高电池寿命和系统可靠性。

33、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

34、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。