隔離故障的直流電源供電系統的製作方法

2023-12-03 02:27:16 2

專利名稱：隔離故障的直流電源供電系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於供電技術領域，涉及用於電力工程的可隔離故障的直流電源供電系統，適用於對直流電源要求高的變電站和發電廠等。
現有技術由於直流屏通常由106隻～108隻(無端電池)或118隻～120隻(有端電池)單體電池串聯供電(後備電池)，如此眾多的電池串聯在一起，不僅結構體積大，佔用空間大，而且成本昂貴，所以，傳統的電力工程無法為每一個開關櫃配備一個直流電源(直流屏)，而只能採用集中式供電方式，如圖1所示，是直接由直流屏1內部的充電模塊經直流母線2向開關櫃3內部的儲能電機31、合閘線圈32、分閘線圈33、微機保護34、信號燈35和其他用電器36提供220V直流電源，該供電方式主要應用於各級變電站及火力、水力發電廠，作為控制負荷和動力負荷以及直流事故照明等的電源，是電力系統控制、保護的基礎。直流電源本身的可靠性對於電力系統的可靠穩定運行非常關鍵。
但是，傳統的供電方式在可靠性方面還不盡人意，存在的主要問題有一、當系統的某一迴路發生故障，比如當開關櫃3內部的用電器由於短路等原因而造成電源失效時，就會影響系統其它迴路的正常工作，供電系統可靠性差；二、當直流屏1由於某種原因引發故障而造成電源失效時，也會影響開關櫃3內部的用電器正常工作；儘管增加直流屏1的個數可以減少因直流屏1而引發的故障率，但如此一來，系統成本將大幅上升，且仍然存在直流母線2出現故障和所有直流屏1同時故障的可能，所以，供電系統可靠性仍較差；三、直流屏1通常由106隻～108隻(無端電池)或118隻～120隻(有端電池)單體電池串聯供電(後備電池)，若其中一隻容量下降落後，則表現為內阻增大、嚴重者相當於開路，造成整組電池不能發揮作用，整個電源失效，可靠性差；因此，改變現有直流電源供電方法，提高系統可靠性，實有必要。

發明內容
本發明的目的是提供一種隔離故障的直流電源供電系統，使系統可靠性提高，成本降低。
為了實現上述目的，本發明的解決方案是隔離故障的直流電源供電系統，包括直流屏、直流母線、直流電源裝置和開關櫃，直流屏的輸入端接交流電源，直流屏的輸出端接直流母線，若干直流電源裝置的輸入端並聯在直流母線上，各直流電源裝置的輸出端分別向開關櫃內部的用電器提供直流電源，直流電源裝置自帶蓄電池。
上述直流電源裝置由DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、充電模塊、蓄電池、DC/DC降壓模塊和CPU模塊六部分組成；DC/DC輸入模塊的輸入端連接外部電源，DC/DC輸入模塊的輸出端連接DC/DC降壓模塊的輸入端；充電模塊的輸入端也連接外部電源，充電模塊的輸出端輸出直流低壓供CPU模塊工作和蓄電池充電，且充電模塊的輸出端連接DC/DC升壓模塊的輸入端，DC/DC升壓模塊的輸出端也連接DC/DC降壓模塊的輸入端；DC/DC降壓模塊的輸出端輸出直流電供開關櫃內部的用電負載；CPU模塊的輸出端分別輸出信號用於控制DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、DC/DC降壓模塊、充電模塊和蓄電池工作。
上述直流電源裝置的DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、充電模塊、蓄電池、DC/DC降壓模塊和CPU模塊安裝在同一空間裡，形成電源本體。
上述CPU模塊的顯示器與電源本體分開安裝，CPU模塊的顯示器安裝在開關櫃的儀表門板上。
採用上述供電系統後，本發明在電網供電時，由直流屏內部的充電模塊為直流母線提供工作電源；在電網不能供電時，由直流屏內部的後備電池為直流母線提供工作電源；當直流屏出現故障或需要檢修、調試期間，由直流電源裝置內部的蓄電池為開關櫃提供直流操作電源，同時還可通過適當開關連鎖機構，將直流電源裝置的輸出回饋電到直流屏的直流母線，滿足其他裝置用電需求。
本發明與傳統的直流屏供電系統相比，具有如下優點一、每一面開關櫃都配置了一臺獨立的直流電源裝置，當開關櫃內部的用電器由於某種原因引發電源故障時，可將故障隔離在該開關櫃內部，不會對直流屏和直流母線產生影響；二、當直流屏、直流母線由於某種原因引發故障時，直流電源裝置可將故障隔離在母線區域，不會對開關櫃內部用電器產生影響；三、當直流電源裝置發生故障時，只有與此相關的開關櫃內部的用電器受到影響，系統的其他部分不受影響，從而使故障減至最小；四、直流電源裝置內部的蓄電池通常由12隻單體電池串聯供電，與直流屏106隻～108隻(無端電池)或118隻～120隻(有端電池)單體電池串聯供電相比，可靠性更佳；五、整個供電系統只需一個直流屏配合多個直流電源裝置，直流屏造價近十萬元而直流電源裝置造價僅幾千元，投資成本更低。
總之，本發明供電系統因在每一面開關櫃與直流母線之間增加連接一臺具有蓄電池的直流電源裝置，這樣，藉助直流電源裝置能夠隔離故障，並藉助直流電源裝置內部的蓄電池可最大程度保證開關櫃的工作電源，使系統的可靠性大大提高。


圖1是傳統直流屏集中式供電系統的結構示意圖；圖2是本發明隔離故障的直流電源供電系統的結構示意圖；圖3是本發明中直流電源裝置的結構示意圖；圖4是本發明中直流電源裝置DC/DC輸入模塊電路圖；圖5是本發明中直流電源裝置DC/DC升壓模塊電路圖；圖6是本發明中直流電源裝置DC/DC降壓模塊電路圖；圖7是本發明中直流電源裝置充電模塊電路圖；圖8是本發明中直流電源裝置CPU模塊的電路圖。
具體實施例方式
請參見圖2所示，本發明所揭示的隔離故障的直流電源供電系統，包括直流屏1、直流母線2、直流電源裝置4和開關櫃3。此直流電源裝置4具體採用何種結構不受本文所示限制，只要具有蓄電池44即可，這樣，整個直流電源供電系統的結構如圖2所示，直流屏1的輸入端INPUT接交流電源AC380V/220V，直流屏1的輸出端OUTPUT接直流母線2(BUS+、BUS-)，將DC220V輸送至直流母線2，若干直流電源裝置4(1#至N#，具體個數由設計而定)的輸入端並聯在直流母線2上，直流電源裝置4自帶蓄電池44，各直流電源裝置4的輸出端分別接至開關櫃3，使直流母線2經直流電源裝置4向開關櫃3內部的儲能電機31、合閘線圈32、分閘線圈33、微機保護34、信號燈35和其他用電器36提供220V直流電源。本發明因為在傳統直流供電系統中每一面開關櫃3與直流母線2之間增加連接一臺直流電源裝置4，使系統的可靠性大大提高。
直流電源裝置4採用圖3所示結構為佳。直流電源裝置4由DC/DC輸入模塊41、DC/DC升壓模塊42、充電模塊43、蓄電池44、DC/DC降壓模塊45和CPU模塊46六部分組成。其中，DC/DC輸入模塊41可以如圖4所示，DC/DC升壓模塊42可以如圖5所示，充電模塊43可以如圖6所示，DC/DC降壓模塊45可以如圖7所示，CPU模塊46可以如圖8所示，但各模塊的結構都為現有技術，不受本文圖例限制。直流電源裝置4的關鍵是各模塊的連接關係DC/DC輸入模塊41的輸入端連接外部電源(直流母線2，DC220V)，DC/DC輸入模塊41的輸出端輸出直流高壓300VDC至連接DC/DC降壓模壓45的輸入端；充電模塊43的輸入端也連接外部電源(直流母線2，220V DC)，充電模塊43的輸出端輸出直流低壓30V供CPU模塊46工作和蓄電池44充電，且充電模塊43的輸出端連接DC/DC升壓模塊42的輸入端，DC/DC升壓模塊42的輸出端輸出直流高壓290V至DC/DC降壓模塊45的輸入端。DC/DC降壓模塊45的輸出端輸出220V直流電供開關櫃2內部的用電負載，如儲能電機31、合閘線圈32、分閘線圈33、微機保護34、信號燈35和其他用電器36；CPU模塊46的輸出端分別輸出信號用於控制DC/DC輸入模塊41、DC/DC升壓模塊42、DC/DC降壓模塊45、充電模塊43和蓄電池44工作，CPU模塊46可留有通訊輸出端(RS485/RS232)，提供本直流電源系統工作狀態信號供遠程維護和管理。
此直流電源裝置4使用時，若外部電源(直流屏1和直流母線2)正常，由直流屏1和直流母線2供電，經過DCDC輸入模塊41和DCDC降壓模塊45，給開關櫃3提供工作電源，若外部電源(直流屏1和直流母線2)出現故障，由蓄電池44供電，經過DCDC升壓模塊42和DCDC降壓模塊45，向開關櫃3提供工作電源，使系統可靠性更高。
本發明可進一步將直流電源裝置4的DC/DC輸入模塊41、DC/DC升壓模塊42、充電模塊43、蓄電池44、DC/DC降壓模塊45和CPU模塊46一併安裝在開關櫃4的同一空間裡，組成微型電源本體，既可保證輸出功率，避免發熱現象；還可將電源本體(含蓄電池44)與CPU單元46的顯示器在空間上分開，CPU模塊46的顯示器安裝在儀表門板，使電源本體可以安裝在另外一個獨立空間，蓄電池44不安裝在儀表箱內，進而消除蓄電池對儀表箱內部其他用電器的影響等隱患。
權利要求
1.隔離故障的直流電源供電系統，其特徵在於包括直流屏、直流母線、直流電源裝置和開關櫃，直流屏的輸入端接交流電源，直流屏的輸出端接直流母線，若干直流電源裝置的輸入端並聯在直流母線上，各直流電源裝置的輸出端分別向開關櫃內部的用電器提供直流電源，直流電源裝置自帶蓄電池。
2.如權利要求1所述隔離故障的直流電源供電系統，其特徵在於直流電源裝置由DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、充電模塊、蓄電池、DC/DC降壓模塊和CPU模塊六部分組成；DC/DC輸入模塊的輸入端連接外部電源，DC/DC輸入模塊的輸出端連接DC/DC降壓模壓的輸入端；充電模塊的輸入端也連接外部電源，充電模塊的輸出端輸出直流低壓供CPU模塊工作和蓄電池充電，且充電模塊的輸出端連接DC/DC升壓模塊的輸入端，DC/DC升壓模塊的輸出端也連接DC/DC降壓模塊的輸入端；DC/DC降壓模塊的輸出端輸出直流電供開關櫃的經常性負載；CPU模塊的輸出端分別輸出信號用於控制DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、DC/DC降壓模塊、充電模塊和蓄電池工作。
3.如權利要求2所述隔離故障的直流電源供電系統，其特徵在於直流電源裝置的DC/DC輸入模塊、DC/DC升壓模塊、充電模塊、蓄電池、DC/DC降壓模塊和CPU模塊安裝在同一空間裡，形成電源本體。
4.如權利要求3所述隔離故障的直流電源供電系統，其特徵在於CPU模塊的顯示器與電源本體分開安裝，CPU模塊的顯示器安裝在開關櫃的儀表門板上。
全文摘要
本發明公開一種隔離故障的直流電源供電系統，包括直流屏、直流母線、直流電源裝置和開關櫃，直流屏的輸入端接交流電源，直流屏的輸出端接直流母線，若干直流電源裝置的輸入端並聯在直流母線上，各直流電源裝置的輸出端分別向開關櫃內部的用電器提供直流電源，直流電源裝置自帶蓄電池。此系統可靠性高，成本低。
文檔編號H02J7/34GK101013814SQ20061013541
公開日2007年8月8日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年12月29日
發明者肖豔義 申請人:肖豔義