一种模块化锂电池直流电源系统技术方案

一种模块化锂电池直流电源系统，包括若干锂电池包，所述锂电池包包括防爆箱，在防爆箱内设有充电模块，充电模块一端通过导线与一锂电池组的输入端相连，锂电池组与设在防爆箱内的电池管理系统相连，电池管理系统通过导线分别与设在防爆箱内的灭火装置、烟雾传感器、加热器、风扇、放电控制单元、均衡模块相连；所述均衡模块通过导线与锂电池组相连，所述放电控制单元与直流输出端通过导线相连。本装置使用寿命长，适用温度范围广泛，对控制方式进行了优化，维护过程中的容量几乎不减少，电池包线上自主均衡，电池包可进行线下自主维护，电池包支持“热插拔”，使用过程无毒、无污染。

【技术实现步骤摘要】

：本技术涉及一种模块化锂电池直流电源系统。
技术介绍
：电力行业厂站类直流电源系统肩负着为电力系统中的继电保护、自动化设备、通讯设备、事故照明等提供安全、稳定、可靠的电力保障的责任，因此保证直流电源系统的安全、稳定运行具有十分重要的意义。长期以来，电力系统厂站类直流电源系统一直以来都是采用铅酸蓄电池组作为备用电池。但该类电源系统存在许多不足。为了保证电池随时都具有充足的电量，现有厂站直流电源采用的蓄电池需要面对长期浮充电的情况，这种长期浮充会使铅酸电池产生钝化反应，降低电池容量。正因如此，一般的铅酸蓄电池在变电站只有5-6年的使用寿命。同时，铅酸蓄电池对温度十分敏感，且其一致性差，对充电机性能要求高。因为上述原因，在电源系统设计过程中，会采用各种复杂的电气设计方法，为电源系统检修，电池维护工作创造条件；但是这些设计不仅会带来显著的成本增加、维护困难等问题，而且在扩容过程中需要对电池、充电设备、断路器、线路以及通信等各种部件进行改造以满足要求。但是这些改造虽然花费较大，却难以克服铅酸蓄电池的实质缺点。随着近年来电池技术飞速发展，锂电池应用越来越广泛，因锂电池具有容载比高、使用寿命长、对温度敏感性差、维护简单等优点，可以解决电力系统使用铅酸电池带来的技术问题。但是因为锂电池使用过程中安全性、充放电控制等方面存在技术问题，所以电力系统迟迟未大规模的采用锂电池作为备用电源。
技术实现思路
：本技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺点，采用锂电池替代铅酸蓄电池，本技术使用寿命长，适用温度范围广泛，对控制方式进行了优化，维护过程中的容量几乎不减少，电池包线上自主均衡，电池包可进行线下自主维护，电池包支持“热插拔”，使用过程无毒、无污染，解决了现有技术中存在的问题。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种模块化锂电池直流电源系统，包括若干锂电池包，所述锂电池包包括防爆箱，在防爆箱内设有充电模块，充电模块一端通过导线与一锂电池组的输入端相连，锂电池组输出端通过一穿过防爆箱壳体的导线与直流输出端相连，锂电池组与设在防爆箱内的电池管理系统相连，电池管理系统通过导线分别与设在防爆箱内的灭火装置、烟雾传感器、加热器、风扇、放电控制单元、均衡模块相连；所述均衡模块通过导线与锂电池组相连，所述放电控制单元与直流输出端通过导线相连；充电模块通过一穿过防爆箱壳体的导线与交流电源相连，电池管理系统与一监控系统通信相连。优选的，所述锂电池组由若干串联的锂电池组成，所述若干锂电池包为一个或者多个并联布置。优选的，所述直流输出端还安装有电压采集器和电流采集器。优选的，所述电池管理系统用于采集锂电池包各个单体电池的电压及电池内阻，监测控制锂电池包内的充电模块、均衡模块、灭火装置、风扇、加热器、烟雾传感器及放电控制单元，通过连接电压采集器及电流采集器检测整个锂电池包的输出电压及输出电流，电池管理系统通信连接监控系统以实现数据的上传和接收监控系统下发的指令。优选的，所述监控系统包括绝缘监察装置和监控装置，监控装置与电池管理系统相连，绝缘监察装置分别与锂电池包和监控装置相连。优选的，所述监控装置与绝缘监察装置通信相连，实时监控锂电池包的绝缘状态；监控装置提供图形化人机界面及语音报警功能，完成系统的数据展现及下发控制命令，实现设备的安全监控、数据信息记录功能，显示锂电池包单体电压曲线、输出电压曲线、输出电流曲线、单体电池内阻曲线、温度曲线数据信息，并提供数据共享的功能，为数据转发提供接口。优选的，均衡模块用于将单个锂电池的电压进行均衡以保证各个单体锂电池的电压值在一个水平线上。优选的，充电模块和放电控制单元在监控系统和电池管理系统的调控下对电池组进行活化。优选的，所述交流电源包括断路器和交流母线；交流母线通过断路器与锂电池包相连。优选的，所述直流输出端包括直流母线、断路器、馈线和开关，直流母线通过断路器与锂电池包相连。与现有技术相比，本技术的优点是：1、使用寿命长，本技术采用锂电池作为电能存储介质，通过本技术，电池使用周期约为15-20年，相比铅酸电池5-6年的使用周期，系统寿命的延长将带来可观的使用时间和经济效益；2、适用温度范围广泛，锂电池工作温度范围较大，相比铅酸电池25℃左右的温度范围，锂电池的工作温度范围为-25℃-60℃，可大大增强该类电源的使用领域；3、维护过程中的容量几乎不减少，采用本方法建立的直流电源系统，在进行单电池包维护过程中，电池容量下降10％以下，相比当前系统维护时提供50％的容量来看，大大提高了维护时期电源的可靠性；4、锂电池包线上自主均衡，为了达到串联电池的最好性能，通过自主均衡一方面可以提高电池的使用容量，另一方面也能延长电池的使用寿命，在本技术中，系统在电池包的电池管理系统中设计了自主均衡模块，随时可完成电池均衡；5、锂电池包可进行线下自主维护，锂电池长期处于满电状态下会影响电池的使用寿命，因此在本方法的锂电池包设计中，增加了锂电池自主维护电阻，在电池充满电一段时间后，电池包中的充电模块会降低输出电压，保护电池，在进行活化操作时，电池包会断开输出，以免影响输出电压，进而实现线下的自主维护；6、锂电池包支持“热插拔”，本系统设计的电池包，可随时进行热插拔，每个锂电池包通过与监控系统通信并得到允许后进行充电、活化等操作，即使在电量不足情况下，替换为满电锂电池包亦可使用，这为长时间使用备用电源带来了便利；7、方便扩容，本系统在需要扩容的情况下，增加电池包的“工位”，通过“热插拔”方式即可完成系统扩容；8、降低污染，铅酸电池生产过程中会产生大量铅渣、铅尘、铅水等污染物，而新兴锂电池在生产、使用、回收全生命周期中保持低污染甚至无污染，在使用过程中也能保持无毒、无污染的优势。附图说明：图1为本技术的逻辑结构示意图。图2为锂电池包的电气结构示意图。图中，1、充电模块，2、锂电池组，3、直流输出端，4、电池管理系统，5、灭火装置，6、烟雾传感器，7、加热器，8、风扇，9、放电控制单元，10、均衡模块，11、交流电源，12、监控装置，13、锂电池，14、锂电池包，15、电压采集器，16、电流采集器，17、绝缘监察装置。具体实施方式：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本技术进行详细阐述。如图1-2所示，一种模块化锂电池直流电源系统，包括若干锂电池包，所述锂电池包14包括防爆箱，在防爆箱内设有充电模块1，充电模块1一端通过导线与一锂电池组2的输入端相连，锂电池组2输出端通过一穿过防爆箱壳体的导线与直流输出端3相连，锂电池组2与设在防爆箱内的电池管理系统4相连，电池管理系统4通过导线分别与设在防爆箱内的灭火装置5、烟雾传感器6、加热器7、风扇8、放电控制单元9、均衡模块10相连；所述均衡模块10通过导线与锂电池组2相连，所述放电控制单元9与直流输出端3通过导线相连；充电模块1通过一穿过防爆箱壳体的导线与交流电源11相连，电池管理系统4与一监控系统2通信相连。所述锂电池组2由若干串联的锂电池13组成，所述锂电池包14为一个或者多个并联布置。多个并联布置利于提高工作时的输出和稳定性。所述直流输出端3用于为外部设备提供稳定的直流电压和直流电流，并安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化锂电池直流电源系统，其特征在于：包括若干锂电池包，所述锂电池包包括防爆箱，在防爆箱内设有充电模块，充电模块一端通过导线与一锂电池组的输入端相连，锂电池组输出端通过一穿过防爆箱壳体的导线与直流输出端相连，锂电池组与设在防爆箱内的电池管理系统相连，电池管理系统通过导线分别与设在防爆箱内的灭火装置、烟雾传感器、加热器、风扇、放电控制单元、均衡模块相连；所述均衡模块通过导线与锂电池组相连，所述放电控制单元与直流输出端通过导线相连；充电模块通过一穿过防爆箱壳体的导线与交流电源相连，电池管理系统与一监控系统通信相连。

【技术特征摘要】
1.一种模块化锂电池直流电源系统，其特征在于：包括若干锂电池包，所述锂电池包包括防爆箱，在防爆箱内设有充电模块，充电模块一端通过导线与一锂电池组的输入端相连，锂电池组输出端通过一穿过防爆箱壳体的导线与直流输出端相连，锂电池组与设在防爆箱内的电池管理系统相连，电池管理系统通过导线分别与设在防爆箱内的灭火装置、烟雾传感器、加热器、风扇、放电控制单元、均衡模块相连；所述均衡模块通过导线与锂电池组相连，所述放电控制单元与直流输出端通过导线相连；充电模块通过一穿过防爆箱壳体的导线与交流电源相连，电池管理系统与一监控系统通信相连。2.根据权利要求1所述的一种模块化锂电池直流电源系统，其特征在于：所述锂电池组由若干串联的锂电池组成，所述若干锂电池包为一个或者多个并联布置。3.根据权利要求1所述的一种模块化锂电池直流电源系统，其特征在于：所述直流输出端还安装有电压采集器和电流采集器。4.根据权利要求3所述的一种模块化锂电池直流电源系统，其特征在于：所述电池管理系统用于采集锂电池包各个单体电池的电压及电池内阻，监测控制锂电池包内的充电模块、均衡模块、灭火装置、风扇、加热器、烟雾传感器及放电控制单元，通过连接电压采集器及电流采集器检测整个锂电池包的输出电压及输出电流，电池管理系统通信连接监控系统以实现数据的上传和接收监控系统下发的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜志鹏，沈照建，姜志华，张恒，
申请(专利权)人：北京方智科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11