一种防止直流电源母线失压的系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种防止直流电源母线失压的系统及其运行方法，运行在含有蓄电池组且蓄电池组含有m节串联的单体蓄电池的直流电源系统中，包括至少一个智能检测模块和一个或多个DC/DC模块，智能检测模块包括母线电压采集电路单元、控制输出电路单元和智能判断电路单元，其中的母线电压的电路单元接至直流电源母线；DC/DC模块具有输入和输出接口，本发明专利技术对可能造成的直流母线失压进行监测和补偿，保证直流系统安全稳定的运行。

System and method for preventing loss of DC power supply bus

The invention relates to a system for preventing DC power bus voltage loss of DC power supply system and its operation method, single accumulator battery and operates with batteries containing m in the series, including at least one intelligent detection module and one or more DC/DC module, intelligent detection module includes a bus voltage acquisition circuit the control output unit, circuit unit and intelligent judgment circuit unit, circuit unit bus voltage which is connected to the DC power bus; DC/DC module with input and output interface, the invention of the DC bus may be caused by the loss of pressure monitoring and compensation, to ensure the safe and stable operation of the DC system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种防止直流电源母线失压的系统及其运行方法，属于电力系统直流电源领域。
技术介绍
发电厂或变电站直流系统，为信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源，是一个独立的电源，它不受发电机、站用交流电及系统运行方式的影响，在正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用，在外部交流电中断的情况下，由后备电源即蓄电池组继续向负载提供直流电源。作为直流电源系统的核心部件，蓄电池组大多采用多节单体蓄电池串联的形式，随着蓄电池运行时间的不断加长，以及温度、湿度等环境的影响，蓄电池组中各单体蓄电池的性能也在不断变化，其中会导致部分蓄电池内阻增大、容量下降或其他的故障，在需要直流系统向负载提供电源的时刻，由于一节或几节单体蓄电池的故障使得整组蓄电池无法输出，造成直流母线失压，从而造成保护设备或控制设备无法正常工作。以下列举几例典型事故：1)2013年，南方某220kV变电站110kV两段母线相继三相故障，该110kV母差出口，跳开了5台110kV开关，由于变电站直流系统异常，站内其他断路器无法正常跳闸，越级至上级电源线路跳闸，导致变电站全站失压。其原因在于：220kV变电站110kV母线发生三相故障后，10kV电压下降，直流充电机退出运行，110kV母线保护动作，但因蓄电池组某一节发生虚断，使得直流电源不稳定，当事故发生需要蓄电池向外放电时，蓄电池组无法输出电压，造成全站多个110kV断路器未跳开。2)2013年，西北区域某电力公司发生由于交流侧故障导致站用交流电源失压，此前蓄电池组已断路而未发现及处理，从而造成直流母线失压，保护电器未动作，造成烧毁主变2台。3)2015年，华北区域某电力公司由于35kV二段母线失电，2#站变失电，3#站变不能投入，全站交流电源失电，事后检查原因为1#蓄电池组73#电池内部开路，导致直流一段母线失电，用2#蓄电池组带全站直流负荷后，2#蓄电池组44#蓄电池内部又发生开路，全站直流母线失压。由于事故影响较大，相关单位及厂家做了一些工作来避免此类事故的发生。专利201310668765.8提供了一种“串联蓄电池组的充放电补偿系统”，通过给每节单体蓄电池设置充电器来实现对单体蓄电池故障的补偿；专利201010598584.9提供了一种“基于蓄电池并联的直流电源系统”，通过设置的变换器将多组电池并联起来，当发生一个或多个电池故障时，未故障的蓄电池仍能为直流母线提供电源；专利201410316418.3提供了一种“蓄电池组自动无隙旁接系统”，在每节单体蓄电池上设置监测管理单元和跨接单元，当检测到单体蓄电池产生故障时，自动跨接过该节电池，实现了无故障单体电池组成的电池组可以持续提供电源的要求。上述技术虽在一定程度上解决了单节电池故障时造成的母线失压，但均存在实现机理繁琐、成本高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止直流电源母线失压的系统及其运行方法，运行在含有蓄电池组(X)且蓄电池组(X)含有m节串联的单体蓄电池的直流电源系统中，通过对母线电压及电压变化率的判断，自动补偿对直流母线的供电补给，从而避免母线失压。本专利技术的技术解决方案为：一种防止直流电源母线失压的系统，运行在含有蓄电池组(BT)且蓄电池组(BT)含有m节串联的单体蓄电池的直流电源系统中，包括至少一个智能检测模块(J)和一个或多个DC/DC模块(M)，其特征在于：智能检测模块(J)包括母线电压采集电路单元(JY)、控制输出电路单元(JS)和智能判断电路单元(JP)，其中的母线电压采集电路单元(JY)接至直流电源母线，可以检测直流电源母线的电压；DC/DC模块(M)具有输入和输出接口，如果设置一个DC/DC模块(M)，则还需设置至少一个独立蓄电池组(BT1),DC/DC模块(M)的输入接口接至蓄电池组(BT1)的两端，其输出接口接至直流母线；如果设置多个DC/DC模块(M)，DC/DC模块(M)的输入接口可以接至直流电源系统蓄电池组(BT)某连续的若干节单体蓄电池的两端，也可以接至设置的多个独立蓄电池组(BTn)的两端，或者上述两种模式的混合，其输出接口接至直流母线。进一步地，智能判断电路单元(JP)包括至少一个微处理器，微处理器通过所述的母线电压采集电路单元(JY)判断直流母线是否具有失压的趋势；所述的DC/DC模块(M)的输入和输出在电气上是隔离的；所述的DC/DC模块(M)的输出是可控的；直流母线电压正常时，DC/DC模块(M)不输出，当直流母线具有失压的趋势时，通过所述的控制输出电路单元(JS)发出指令，控制DC/DC模块(M)的输出。进一步地，当所述的DC/DC模块(M)的输入接口(MI)接至蓄电池组(BT)某连续的若干节单体蓄电池的两端时，可以将蓄电池组(BT)的m节串联的单体蓄电池分成n个组，并设置n个所述的DC/DC模块(M)与之对应。一种防止直流电源母线失压的方法，运行在上述防止直流电源母线失压的系统上，包含以下步骤：1)采集直流母线电压Um；2)依据步骤1)中采集的母线电压Um，与设定的直流系统标称电压Un，做如下判断：a)若Um≥i×Un，则判断直流系统蓄电池组处于均衡充电状态；b)若i×Un＞Um≥j×Un，则判断直流系统蓄电池组处于浮充状态；c)若j×Un＞Um≥Un，则判断直流系统充电装置输出异常；d)若Un＞Um，则判断蓄电池组处于放电状态。其中i，j为倍率常数。3)根据步骤2)的判定结论，如果系统运行状态为步骤2)中的a)或者b)，则返回步骤1)；如果系统运行状态为为c)或者d)时，则做如下判断：在t1时刻采集母线电压U(t1)，经时间间隔Δt，采集母线电压U(t1+Δt),并计算在此时间间隔内母线电压的变化率P：4)根据步骤3)中采集的电压值U(t1+Δt)及计算得到的变化率P进行如下判断：若P高于设定值Ps，或U(t1+Δt)低于设定值Us，则输出控制信号(JS),投入运行DC/DC模块(M)。其中，步骤3)中的倍率常数i和j满足条件：i＞j＞1。本专利技术采用上述系统及方法，对可能造成的直流母线失压进行监测和补偿，保证直流系统安全稳定的运行。附图说明图1是直流电源系统基本原理图。图2是本专利技术系统的技术原理图。图3是本专利技术系统实施例1技术原理图。图4是本专利技术系统实施例2技术原理图。图5是本专利技术系统实施例3技术原理图。图6是本专利技术方法的流程图。具体实施方式本专利技术涉及一种防止直流电源母线失压的系统及其运行方法。图1是直流电源系统基本原理图。直流电源系统的组成及运行方式为：电力直流系统由直流母线、蓄电池组BT、充电模块AC/DC组成；蓄电池组BT由m个单体蓄电池通过串联组成，如对于220kV变电站，一般采用104节单体电压为2V的电池；充电模块AC/DC是一个或多个可将交流电压转换成直流电压的装置，其输入端接站用交流电源，输出端连接到直流母线，充电机模块AC/DC将交流电转换成直流电，供直流负载用，同时补充蓄电池组BT的自放电；L1-Ln是直流母线的若干条负载回路。图2是本专利技术系统的技术原理图。本专利技术的系统包括至少一个智能检测模块(J)和至少一个DC\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止直流电源母线失压的系统，运行在含有蓄电池组(BT)且蓄电池组(BT)含有m节串联的单体蓄电池的直流电源系统中，包括至少一个智能检测模块(J)和一个或多个DC/DC模块(M)，其特征在于：智能检测模块(J)包括母线电压采集电路单元(JY)、控制输出电路单元(JS)和智能判断电路单元(JP)，其中的母线电压采集电路单元(JY)接至直流电源母线，可以检测直流电源母线的电压；DC/DC模块(M)具有输入和输出接口，设置一个DC/DC模块(M)，则设置至少一个独立蓄电池组(BT1),DC/DC模块(M)的输入接口接至蓄电池组(BT1)的两端，其输出接口接至直流母线，或者设置多个DC/DC模块(M)，DC/DC模块(M)的输入接口可以接至直流电源系统蓄电池组(BT)某连续的若干节单体蓄电池的两端，或接至设置的多个独立蓄电池组(BTn)的两端，或者上述两种模式的混合，其输出接口接至直流母线；所述的智能判断电路单元(JP)包括至少一个微处理器，微处理器通过所述的母线电压采集电路单元(JY)判断直流母线是否具有失压的趋势；所述的DC/DC模块(M)的输入和输出在电气上是隔离的；所述的DC/DC模块(M)的输出是可控的；在直流母线电压正常时，DC/DC模块(M)不输出，当直流母线具有失压的趋势时，通过所述的控制输出电路单元(JS)发出指令，控制DC/DC模块(M)的输出。...

【技术特征摘要】
2016.10.21 CN 20161091956101.一种防止直流电源母线失压的系统，运行在含有蓄电池组(BT)且蓄电池组(BT)含有m节串联的单体蓄电池的直流电源系统中，包括至少一个智能检测模块(J)和一个或多个DC/DC模块(M)，其特征在于：智能检测模块(J)包括母线电压采集电路单元(JY)、控制输出电路单元(JS)和智能判断电路单元(JP)，其中的母线电压采集电路单元(JY)接至直流电源母线，可以检测直流电源母线的电压；DC/DC模块(M)具有输入和输出接口，设置一个DC/DC模块(M)，则设置至少一个独立蓄电池组(BT1),DC/DC模块(M)的输入接口接至蓄电池组(BT1)的两端，其输出接口接至直流母线，或者设置多个DC/DC模块(M)，DC/DC模块(M)的输入接口可以接至直流电源系统蓄电池组(BT)某连续的若干节单体蓄电池的两端，或接至设置的多个独立蓄电池组(BTn)的两端，或者上述两种模式的混合，其输出接口接至直流母线；所述的智能判断电路单元(JP)包括至少一个微处理器，微处理器通过所述的母线电压采集电路单元(JY)判断直流母线是否具有失压的趋势；所述的DC/DC模块(M)的输入和输出在电气上是隔离的；所述的DC/DC模块(M)的输出是可控的；在直流母线电压正常时，DC/DC模块(M)不输出，当直流母线具有失压的趋势时，通过所述的控制输出电路单元(JS)发出指令，控制DC/DC模块(M)的输出。2.如权利要求1所述的一种防止直流电源母线失压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爱晟，白更生，王卯生，郭伟，李策，孙凯，刘军，王中杰，黄笑乐，魏胜琪，蔡文成，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司晋中供电公司，石家庄奥耐电气设备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14