一種多組件集成的交直流一體化電源系統的製作方法

2023-06-19 02:51:21 2

本實用新型屬於變電站站用電源技術領域，尤其涉及一種多組件集成的交直流一體化電源系統。

背景技術：

隨著國家大力推進堅強智能電網的建設步伐，智能變電站已成為新一代變電站的發展趨勢。站用電源是變電站安全運行的關鍵性基礎，智能變電站對站用電源整體設計、運行、管理水平提出了更高的要求。由此，智能變電站站用一體化電源系統設計方案應運而生。現有變電站站用交直流一體化電源系統技術方案是將以往獨立分散設計的交流電源、直流操作電源、交流不間斷電源、逆變電源、通信電源等變電站站用電源進行一體化設計、一體化配置、一體化監控，整合後的站用電源系統從根本上解決了傳統變電站站用電源自動化程度低制約網絡化管理平臺的建立、各系統分散設計重複配置經濟性差、安裝維護協調困難、運行維護不方便等問題。

但是現有的技術也存在如下問題：

1、現有交直流一體化電源系統中的各電能模塊需加輸入輸出配件，使模塊化設計不徹底。如電能轉換裝置AC/DC、DC/DC、DC/AC本身已是模塊化設計，但其輸入輸出端還要配置相應的進出線開關、保險等配件，如此使整個系統的模塊化設計不夠完整，難以滿足現今變電站設備模塊化發展建設的要求。

2、開關是在一體化電源中佔比較大的元器件，不同變電站項目對開關數量、類型的差異要求決定了一體化電源系統的定製特性。一體化電源系統過度定製性使供貨周期加大、質量參差不齊、運行維護效率低。

3、開關的開關量採集、電氣量採集及控制，直流饋線絕緣監測漏電流，電池極柱電壓採樣線、溫度檢測均產生大量常規二次線。如此多的常規二次線，既與智能變電站整體技術不協調，也妨礙了運行管理水平的提升。

技術實現要素：

本實用新型實施例的目的在於提供一種多組件集成的交直流一體化電源系統，旨在解決現在的電源系統存在開關數量類型的差異造成項目設計定製化嚴重、大量常規二次線設計、電能模塊輸入輸出配件引起的模塊化設計不徹底以及串聯型電池開路影響整組電壓輸出、新舊不可混用、無法在線自主全電量核容的問題。

本實用新型實施例是這樣實現的，一種多組件集成的交直流一體化電源系統，分別接交流母線和直流母線，所述多組件集成的交直流一體化電源系統包括：

一體化總監控單元；

與所述一體化總監控單元連接的智能交流進線開關組件；

分別與所述一體化總監控單元、智能交流進線開關組件和交流母線連接的智能交流電源切換組件；

並聯在所述一體化總監控單元和交流母線之間的多個智能交流饋線組件；以及

並聯在所述一體化總監控單元和直流母線之間的多個智能直流饋線組件。

上述結構中，所述多組件集成的交直流一體化電源系統還包括：

分別與所述交流母線和一體化總監控單元連接的交流電源切換組件。

上述結構中，所述多組件集成的交直流一體化電源系統還包括：

並聯在所述交流電源切換組件與直流母線之間，並與所述一體化總監控單元連接的多個間接並聯電池組件。

上述結構中，每個所述間接並聯電池組件包括：

CPU、AC/DC整流電路、DC/DC轉換電路、濾波電路、充電DC/DC電路、放電DC/DC電路、保險絲和蓄電池；

所述AC/DC整流電路、DC/DC轉換電路和濾波電路依次串聯在所述交流電源切換組件與直流母線之間，所述充電DC/DC電路和保險絲串聯在所述AC/DC整流電路與蓄電池之間，所述放電DC/DC電路連接在所述保險絲與濾波電路的輸入端之間，所述CPU分別與所述AC/DC整流電路、DC/DC轉換電路、充電DC/DC電路、放電DC/DC電路連接，所述CPU通過RS485線與所述一體化總監控單元連接。

在本實用新型實施例中，該交直流一體化電源系統採用智能開關組件、智能電源功能組件、智能並聯電池組件構成，可以達到如下有益效果：

(1)縮短供貨周期

可提前生產、並行生產，設計、組裝、測試、運輸時間均大大減少；

(2)增大安裝密度

(3)方便維護、擴容

維護只需標準化更換，擴容組件完整包含所有要素，一次成型；

(4)最大程度減少維護工作量

組件標準對外數位化接口，標準化模數設計，維護只需簡單更換；

(5)最大程度減低操作複雜性

大量一二次接線PCB板化、銅排化設計，安全可靠，操作只需簡易工具便可實現。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的多組件集成的交直流一體化電源系統的模塊結構圖；

圖2是本實用新型實施例提供的間接並聯電池組件的結構圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

圖1示出了本實用新型實施例提供的多組件集成的交直流一體化電源系統的模塊結構，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

一種多組件集成的交直流一體化電源系統，分別接交流母線和直流母線，所述多組件集成的交直流一體化電源系統包括：

一體化總監控單元1；

與所述一體化總監控單元1連接的智能交流進線開關組件2；

分別與所述一體化總監控單元1、智能交流進線開關組件2和交流母線連接的智能交流電源切換組件3；

並聯在所述一體化總監控單元1和交流母線之間的多個智能交流饋線組件4；以及

並聯在所述一體化總監控單元1和直流母線之間的多個智能直流饋線組件6。

作為本實用新型一實施例，所述多組件集成的交直流一體化電源系統還包括：

分別與所述交流母線和一體化總監控單元1連接的交流電源切換組件5。

作為本實用新型一實施例，所述多組件集成的交直流一體化電源系統還包括：

並聯在所述交流電源切換組件5與直流母線之間，並與所述一體化總監控單元1連接的多個間接並聯電池組件7。

並接與直流母線的並聯電池組件具備自主在線核容，可以實現隨意快速擴容。

圖2示出了本實用新型實施例提供的多組件集成的交直流一體化電源系統的模塊結構，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

每個所述間接並聯電池組件7包括：

CPU71、AC/DC整流電路72、DC/DC轉換電路73、濾波電路74、充電DC/DC電路75、放電DC/DC電路76、保險絲77和蓄電池78；

所述AC/DC整流電路72、DC/DC轉換電路73和濾波電路74依次串聯在所述交流電源切換組件5與直流母線之間，所述充電DC/DC電路75和保險絲77串聯在所述AC/DC整流電路72與蓄電池78之間，所述放電DC/DC電路76連接在所述保險絲77與濾波電路74的輸入端之間，所述CPU71分別與所述AC/DC整流電路72、DC/DC轉換電路73、充電DC/DC電路75、放電DC/DC電路76連接，所述CPU71通過RS485線與所述一體化總監控單元1連接。

交流電源消失時，蓄電池77不間斷通過放電DC/DC電路76給負載供電。等交流電源恢復後，再通過充電DC/DC電路75按充電曲線對蓄電池78進行充電。所有過程，組件均是通過CPU電路進行管理。

間接並聯電池組件7應具備以下功能：

(1)保護功能

輸入過壓、欠壓保護；輸出過壓、欠壓保護；限流保護；短路保護。

(2)蓄電池管理功能

組件自動對電池進行完善智能的電池充放電管理，包括充電管理、放電管理、溫度管理、電量計算、電壓電流保護和0.1C核容管理等。組件正常工作狀態下，自動按默認管理參數進行智能管理，可通過後臺軟體或監控對電池管理各參數進行設置。

間接並聯電池組件7根據系統監控設置核容時間間隔逐一對每個組件匹配的蓄電池進行自動核容管理。核容的條件是在組件對電池處於浮充階段，交流正常供電。當組件接收到上位機下達的核容指令後，組件內部邏輯首先是判斷是否在浮充階段，滿足浮充條件後，組件內部邏輯首先關斷AC/DC整流電路72及充電DC/DC電路75，使組件的輸出由蓄電池78提供能量，組件內部微調輸出放電DC/DC電路76的輸出電壓，實現蓄電池78的放電電流大小約0.1C。同時組件內部CPU7計算蓄電池放電容量直至核容完畢。當CPU7檢測到電池電壓達到終止電壓點，CPU7開啟AC/DC整流電路72，組件轉為交流提供能量，結束對電池的核對性放電，同時啟動對電池充電管理。組件上報累計容量，即為核容結果。

智能交流電源切換組件3、交流電源切換組件5與間接並聯電池組件7屬於故障機率較小的器件、免維護，在實際使用中被放置於背景牆內，背景牆後置進線母排、出線端子，背景牆前置與開關的接口。

該多組件集成的交直流一體化電源系統包括智能開關組件、智能電源功能組件、智能並聯電池組件。功能組件由功能本體模塊和輸入輸出配件集成設計，最大化消除二次線及跨接一次性。該系統通過採用傳感器小型化、金屬螺釘操作絕緣化、二次線路電路板化等技術設計完成智能開關組件，採用接口標準化、散件再集成等技術設計完成各種電能轉換和監控組件。

1)交直流一體化電源系統中全部開關、直流絕緣監測、電能轉換模塊、蓄電池管理通過設計為各種功能組件，實現全模塊化設計。可通過組件的組合，標準化滿足各種定製化需求。

2)各種功能組件均有標準通信接口，上行下達信息數位化傳輸。

3)整個一體化電源系統由各個全模塊化設計的組件組成，可以實現工廠內模塊生產、集成調試、模塊化配送，有效減少現場安裝、接線、調試工作，提高建設質量和效率。

在本實用新型實施例中，該交直流一體化電源系統採用智能開關組件、智能電源功能組件、智能並聯電池組件構成，可以達到如下有益效果：

(1)縮短供貨周期

可提前生產、並行生產，設計、組裝、測試、運輸時間均大大減少；

(2)增大安裝密度

(3)方便維護、擴容

維護只需標準化更換，擴容組件完整包含所有要素，一次成型；

(4)最大程度減少維護工作量

組件標準對外數位化接口，標準化模數設計，維護只需簡單更換；

(5)最大程度減低操作複雜性

大量一二次接線PCB板化、銅排化設計，安全可靠，操作只需簡易工具便可實現。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。