一种变电站备用直流系统技术方案

本发明专利技术提供了一种变电站备用直流系统,可用于代替现有的蓄电池单体串联供电的直流系统，此直流系统包括：电能质量维持装置、多个蓄电池、控制模块。控制模块可以根据蓄电池两端的电压控制蓄电池与直流母线之间的连接，从而可以对蓄电池逐个进行基于单体决策的放电，免去了蓄电池在现有运行方式下的浮充备用下的损耗和劣化，免去了现有蓄电池运行方式中“因某蓄电池单体劣化程度过大而导致整组蓄电池加速劣化，影响蓄电池组的使用寿命”的难题，最大限度地使用蓄电池容量及其使用寿命。这是一种可用于代替现有的蓄电池单体串联供电的直流系统。

Standby DC system for transformer substation

The invention provides a standby substation DC system, can be used to replace the existing single body battery DC system series power supply, including the DC system: power quality maintenance device, a plurality of battery and control module. The control module can control the battery according to the voltage at both ends of the connection between the battery and the DC bus, which can discharge single decision based on battery one by one, eliminates the loss of float standby in the current operating mode of the battery and the deterioration of the battery from the operation mode of \due to a battery deterioration the degree is too large due to the entire storage battery to accelerate the deterioration problem, affect the service life of the storage battery\, to maximize the use of battery capacity and service life. The utility model relates to a DC system which can be used for replacing the existing accumulator monomers in series.

【技术实现步骤摘要】
一种变电站备用直流系统
本专利技术涉及变电站直流系统的
，更具体地，涉及一种变电站备用直流系统。
技术介绍
蓄电池单体在出厂时无法保证每个单体参数均一致；供电企业在进行采购时，亦以单体参数误差在一定数值以内作为验收标准。组建站用直流蓄电池系统时候，需要要求蓄电池容量、端电压等参数完全一致，要求蓄电池内阻误差在5%以内，实际操作中往往要求蓄电池为同一批次的产品。这极大地束缚了后续蓄电池单体劣化后的备品更换。变电站站用蓄电池或通信用蓄电池均是将若干蓄电池单体串联成组，通过基于高频开关的直流充电机直接对整组蓄电池进行充放电控制，并通过蓄电池状态巡检仪对每组蓄电池的端电压、温度等参数进行测量和监视。供电企业的蓄电池系统具有一定数量的就地备用单体。如，某个变电站站用直流采用110V电压等级，故此其蓄电池系统采用52组蓄电池串联，同时准备2个就地备用单体蓄电池。因此，本专利技术独开思路，专利技术了一种有别于传统蓄电池单体运行方式的变电站直流供电系统。
技术实现思路
供电企业现有的将整组蓄电池以整组控制的充放电运行方式下，蓄电池在浮充电时将无可避免地存在这种现象（供电企业的蓄电池99%以上的工作时间均处于浮充状态）：大部分单体处在浮充状态，而某个单体处在过充状态，某个单体处在欠充状态。而这种现象亦会无可避免地导致蓄电池组的电池容量降低，降低蓄电池使用寿命，甚至会导致核容试验不合格（实际容量<80%*额定容量时即判断为核容不合格，此时需要对蓄电池进行更换）。本专利技术将蓄电池单体进行并联，并且通过各传感器的电气信息输入至控制系统，由控制系统控制并联的蓄电池单体中的某一个或某几个向直流母线供电。蓄电池单体经过电能质量维持装置向直流母线供电。电能质量维持装置可简化地表示为由直流变压器（如DC/DC电路模块或其他）和电压保持器（如磁悬浮飞轮储能装置、超级电容阵列等等）组成。这是一种可用于代替现有的蓄电池单体串联供电的直流系统。基于该技术问题，本专利技术提供一种变电站备用直流系统，具体技术方案如下。一种变电站备用直流系统，包括：电能质量维持装置、多个蓄电池、控制模块；每个蓄电池之间并联，且都能为直流母线连接进行供电，控制模块控制并联的蓄电池单体中的一个或多个向直流母线供电；当其中一个向所述直流母线供电的蓄电池的端电压低于预设阈值时，控制模块断开所述高于预设阈值的蓄电池与所述直流母线之间的连接，并令另一个端电压满足要求的蓄电池单体与直流母线连接，进行放电供能。进一步，所述电能质量维持装置包括：直流变压器和电压保持器。进一步，所述直流变压器是DC/DC电路模块。进一步，所述电压保持器是磁悬浮飞轮储能装置和/或超级电容阵列。电压保持器（如磁悬浮飞轮储能装置、超级电容阵列等等）反应灵敏，可保证供给的电能质量，可容忍DC带来的纹波噪音及其短时中断。直流变压器（如DC/DC电路模块或其他）用于保证并联的蓄电池的端电压均变为直流母线所需的电压。进一步，所述多个蓄电池是铅酸电池，锂电池、磷酸电池中的一种或多种。这样可以适应各种电动势的蓄电池，也可以适应各种劣化程度不一的蓄电池。他们可以同时通过可控开关并联与控制器，等待与母线连接供电。进一步，所述阈值通过感应蓄电池的电动势而进行判断蓄电池的种类，进而自适应地选择阈值的设值。进一步，所述控制模块包括电压传感电路，所述电压传感电路用于检测正在向所述直流母线供电的蓄电池的端电压。进一步，所述的电压传感电路是静态同步补偿电路、同步信号发生电路或磁补偿霍尔采样电路。进一步，所述控制模块包括多个开关，一个开关控制一个蓄电池与发电装置之间连接的开断。进一步，所述的开关是大功率CMOS开关和/或IGBT开关。进一步，所述控制模块包括电流传感电路表，所述电流传感电路表用于检测正在向所述直流母线供电的蓄电池的总电流。进一步，所述的电流传感电路可使用静态同步补偿电路、同步信号发生电路或磁补偿霍尔采样电路。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术可直接在电池两端接线，进行供能，使用方便；2.最大限度使用蓄电池容量和使用寿命；3.蓄电池个数N不受控制；蓄电池的电动势不做限制，可同时将铅酸，锂电池、磷酸电池及其他电池接入系统；也可将劣化程度不一的蓄电池接入系统。附图说明图1是本专利技术的变电站备用直流系统的示意图。附图标记说明：1—磁悬浮飞轮储能装置，2—DC斩波装置，3—电流传感电路，4—电压传感电路，5—蓄电池1，6—蓄电池2，7—蓄电池N，8—开关，9—控制器。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。请参照图1，本专利技术提供一种变电站备用直流系统，包括由磁悬浮飞轮储能装置1和DC斩波装置2构成的电能质量维持装置，多个被编号为1~N的蓄电池，由电压传感电路4、电流传感电路3、控制器9和多个开关8构成的控制模块。直流母线与磁悬浮飞轮储能装置1的输入端连接，磁悬浮飞轮储能装置1的输出端与DC斩波装置2的输入端连接。DC斩波装置2与蓄电池连接，每个蓄电池之间并联。每个蓄电池的并联分路上都设有一个开关8。蓄电池并联的总路上设有电流传感电路3。电压传感电路4与蓄电池并联。控制器9分别与电流传感电路3、电压传感电路4、每个开关8连接。变电站站用直流系统正常工作时，本专利技术所述的系统应为零功率输出。此时电能质量保持装置是空载与直流母线上，如电能质量保持装置选择飞轮，则飞轮将保持转速ω；如选择电容，则电容保持电压为一定值U。变电站站用直流系统因故失电，则本装置应能迅速反应，对直流母线进行供电。此时，因为有功率输出，如电能质量保持装置选择飞轮，则飞轮的转速ω将减小。装置将设定一个小于1的常数，比如η是0.98，这样可以避免飞轮因为机械等固有损耗而频繁启动。当飞轮转速降为η*ω时，电能质量保持装置应该唤醒控制装置选择蓄电池单体通过电能质量保持装置向直流母线供电。由DC斩波装置2检测磁悬浮飞轮储能装置1，飞轮减速为0.98ω时，DC开始工作，通过控制器有策略地将1~N给予开关导通，当控制器检测电压传感电路4低于1~1.1倍、优选1.05倍截止电压时。给予下一编号开关导通。蓄电池个数N不受控制；蓄电池的电动势不做限制，可同时将铅酸，锂电池、磷酸电池及其他电池接入系统；也可将劣化程度不一的蓄电池接入系统。检测到直流母线有外电源供电时，本专利技术的装置停止工作，飞轮恢复转速ω空转。截止电压的阈值是的确定：1、保护如铅酸蓄电池在放电时候不必放至截止电压而导致蓄电池单次深度放电而导致的蓄电池劣化。2、保护如镍氢蓄电池等具有记忆效益的蓄电池可放电至接近截止电压，最大限度地利用其单体容量。例如，阈值可人工设置为截止电压的固定倍数或截止电压、环境温度等的函数式，或者可设置阈值通过感应蓄电池的电动势而进行判断蓄电池的种类，进而自适应地选择阈值的设值。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站备用直流系统，包括：电能质量维持装置、多个蓄电池、控制模块；每个蓄电池之间并联，且都能为直流母线连接进行供电，控制模块控制并联的蓄电池单体中的一个或多个向直流母线供电；当其中一个向所述直流母线供电的蓄电池的端电压低于预设阈值时，控制模块断开所述高于预设阈值的蓄电池与所述直流母线之间的连接，并令另一个端电压满足要求的蓄电池单体与直流母线连接，进行放电供能。

【技术特征摘要】
1.一种变电站备用直流系统，包括：电能质量维持装置、多个蓄电池、控制模块；每个蓄电池之间并联，且都能为直流母线连接进行供电，控制模块控制并联的蓄电池单体中的一个或多个向直流母线供电；当其中一个向所述直流母线供电的蓄电池的端电压低于预设阈值时，控制模块断开所述高于预设阈值的蓄电池与所述直流母线之间的连接，并令另一个端电压满足要求的蓄电池单体与直流母线连接，进行放电供能。2.根据权利要求1所述的变电站备用直流系统，其特征在于：所述电能质量维持装置包括：直流变压器和电压保持器。3.根据权利要求2所述的变电站备用直流系统，其特征在于：所述直流变压器是DC/DC电路模块。4.根据权利要求2所述的变电站备用直流系统，其特征在于：所述电压保持器是磁悬浮飞轮储能装置和/或超级电容阵列。5.根据权利要求1所述的变电站备用直流系统，其特征在于：所述多个蓄电池是...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶欢欢，蔡素雄，黎舟洋，黄志，赖昱光，李柯睿，郭佳才，王博，陈柏恒，晏结钰，张扬，王铁柱，陈锦鹏，高士森，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司惠州供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44